CN103483835A

CN103483835A - 一种沥青改性剂、改性沥青混合料及其制备方法

Info

Publication number: CN103483835A
Application number: CN201310407080.8A
Authority: CN
Inventors: 熊锐; 关博文; 王璐; 罗国虎
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-09
Also published as: CN103483835B

Abstract

本发明属于沥青改性剂制备技术领域，公开了一种沥青改性剂、改性沥青混合料及其制备方法。该沥青改性剂，包括以下重量比的组分：活化煤矸石粉60%～80%，粉煤灰10%～25%，矿渣粉10%～20%。该改性沥青混合料，包括以下重量份的组分：5～8份沥青改性剂、4～6份沥青和88～92份集料。本发明能够有效解决沥青路面病害问题，并结合工业废渣资源化利用现状，以煤矸石为主料，粉煤灰和矿渣为辅料，制备沥青改性剂，提高沥青混合料使用性能，延长沥青路面使用寿命。

Description

一种沥青改性剂、改性沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青改性剂制备技术领域，特别涉及一种沥青改性剂、改性沥青混合料及其制备方法。

背景技术

随着公路交通事业的蓬勃发展，沥青路面已成为公路路面的主要结构形式。沥青路面完全暴露于自然环境之中，长期承受着车辆荷载的反复作用和外界自然环境的直接影响，导致高温车辙、低温开裂、水损害等病害频发，且破坏机制复杂多样，使得沥青路面寿命缩短，维修养护成本大大增加。近年来，随着新结构、新材料、新工艺不断涌现，沥青路面的研究水平和应用水平也达到了更高的层次，其中改性沥青技术的发展最为瞩目。目前，SBS和SBR等聚合物改性沥青以其优异的性能在高等级沥青路面中得到极为广泛的应用，但同时也大幅度增加了沥青路面建设成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种沥青改性剂、改性沥青混合料及其制备方法。本发明能够有效解决沥青路面病害问题，并结合工业废渣资源化利用现状，以煤矸石为主料，粉煤灰和矿渣为辅料，制备沥青改性剂，提高沥青混合料使用性能，延长沥青路面使用寿命。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种沥青改性剂，包括以下重量比的组分：活化煤矸石粉60%～80%，粉煤灰10%～25%，矿渣粉10%～20%。

本技术方案的特点和进一步改进在于：

所述粉煤灰中，氧化钙的重量百分比在10%以下。

所述矿渣粉为:将碱性的水淬粒化高炉矿渣进行球磨所得；所述矿渣粉细度小于200目。

所述活化煤矸石粉为：将原块状煤矸石破碎后放入球磨机细磨4～6小时得煤矸石粉末；再将模数为0.7～1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌匀，添加量为煤矸石粉末质量的4%～7%，将拌匀后的混合粉末细磨1～2小时，然后在600～750℃进行煅烧并保温6～8小时；最后在水中急冷后再粉磨2～4小时处理后所得。

技术方案二：

上述沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤：将原块状煤矸石破碎后放入球磨机细磨4～6小时得煤矸石粉末；再将模数为0.7～1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌匀，添加量为煤矸石粉末质量的4%～7%，将拌匀后的混合粉末细磨1～2小时，然后在600～750℃进行煅烧并保温6～8小时；最后在水中急冷后再粉磨2～4小时，得活化煤矸石粉；最后，按重量百分比称取活化煤矸石粉、粉煤灰和矿渣粉后混合，将混合料粉磨至小于200目的粉末，即得。

技术方案三：

一种改性沥青混合料，包括以下重量份的组分：5～8份技术方案一中的沥青改性剂、4～6份沥青和88～92份集料。

技术方案四：

上述改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将热沥青和集料在拌合楼中拌和均匀，再加入沥青改性剂拌和均匀，即可。

本发明的有益效果为：（1）本发明的沥青改性剂，可对排放量和堆积量巨大的工业固体废弃物—煤矸石、粉煤灰和矿渣进行综合利用，降低公路建设成本，具有显著的经济和社会效益。（2）本发明的工业废渣沥青改性剂制备方法中，采用水玻璃前期处理煤矸石粉末，降低了煤矸石煅烧温度，其煅烧温度为600～750℃，而其它热活化煤矸石煅烧温度大于750℃，无疑降低了煤矸石煅烧成本。（3）本发明的工业废渣沥青改性剂加入至沥青混合料中，显著提高了沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性。相比于未采用本发明的基质沥青混合料，本发明的改性沥青混合料在高温车辙动稳定度、低温弯拉破坏应变和冻融劈裂强度上均有了大幅提高。

具体实施方式

在现代工业化进程中，产生了大量的工业废弃物。例如，煤矸石、粉煤灰和矿渣等工业固体废弃物的堆积量越来越大，这些工业废弃物长期堆存不仅占用大量土地，而且会造成对水系和大气的严重污染和危害。随着科学技术的发展，变废为宝，以用代治，是可以将工业废渣转化为有用的资源，实现二次开发利用。尽管近年来我国已经开始重视煤矸石、粉煤灰和矿渣的综合利用，但总体水平仍待提高，因此，对工业废渣进行活性激发和建材资源化再利用还有很大的研究空间。目前，工业废渣的资源化利用主要集中在水泥建材方面，鲜见以三者为主要原材料制备沥青改性剂及沥青混合料的相关研究报道。

本发明提出了一种沥青改性剂、改性沥青混合料及其制备方法。下面通过优选实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

（1）将原块状煤矸石破碎后放入球磨机细磨5小时，得煤矸石粉末；再将模数为1.0的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌匀，添加量为煤矸石粉末质量的7%，将拌匀后的混合粉末细磨2小时后放入电阻炉进行700℃煅烧，保温7小时，进行水中急冷后再粉磨3小时，制得活化煤矸石粉。

选取粉煤灰作为沥青改性剂制备材料，粉煤灰为低钙粉煤灰（氧化钙（CaO）的重量百分比在10%以下）。将碱性的水淬粒化高炉矿渣进行球磨，得到矿渣粉，该矿渣粉的细度小于200目。

（2）按照以下重量百分比：活化煤矸石粉70%、粉煤灰15%和矿渣粉15%，将步骤（1）制备的活化煤矸石粉、粉煤灰和矿渣粉混合均匀得到混合料，将混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到沥青改性剂。

（3）将重量份为5份的克拉玛依A-70号沥青和90份的集料在拌合楼中拌和均匀（155～165℃），再加入5份的沥青改性剂拌和均匀，制得改性沥青混合料。改性沥青混合料试验级配采用AC-13C。测试改性沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗水害性能。

该改性沥青混合料的高温车辙动稳定度、低温弯拉破坏应变和冻融劈裂强度比试验结果分别为2585次/mm、2912με和93%；而在相同配合比条件下，未采用本发明的基质沥青混合料的高温车辙动稳定度、低温弯拉破坏应变和冻融劈裂强度比试验结果仅为1988次/mm、2375με和84%，增幅分别为30.0%、22.6%和10.7%。

实施例2

（1）将原块状煤矸石破碎后放入球磨机细磨4小时，得煤矸石粉末；再将模数为1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌匀，添加量为煤矸石粉末质量的4%，将拌匀后的混合粉末细磨2小时后放入电阻炉进行750℃煅烧，保温6小时，进行水中急冷后再粉磨4小时，制得活化煤矸石粉。

（2）按照以下重量百分比：活化煤矸石粉75%、粉煤灰15%和矿渣粉10%，将步骤（1）制备的活化煤矸石粉、粉煤灰和矿渣粉混合均匀得到混合料，将混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到沥青改性剂。

（3）将重量份为4份的克拉玛依A-70号沥青和88份的集料在拌合楼中拌和均匀（155～165℃），再加入8份的沥青改性剂拌和均匀，制得改性沥青混合料。改性沥青混合料试验级配采用AC-13C。测试改性沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗水害性能。

该改性沥青混合料的高温车辙动稳定度、低温弯拉破坏应变和冻融劈裂强度比试验结果分别为2341次/mm、2796με和90%；而在相同配合比条件下，未采用本发明的基质沥青混合料的高温车辙动稳定度、低温弯拉破坏应变和冻融劈裂强度比试验结果仅为1988次/mm、2375με和84%，增幅分别为17.8%、17.7%和7.1%。

实施例3

（1）将原块状煤矸石破碎后放入球磨机细磨6小时，得煤矸石粉末；再将模数为0.7的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌匀，添加量为煤矸石粉末质量的4%，将拌匀后的混合粉末细磨1小时后放入电阻炉进行650℃煅烧，保温8小时，进行水中急冷后再粉磨2小时，制得活化煤矸石粉。

（2）按照以下重量百分比：活化煤矸石粉70%、粉煤灰10%和矿渣粉20%，将步骤（1）制备的活化煤矸石粉、粉煤灰和矿渣粉混合均匀得到混合料，将混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到沥青改性剂。

（3）将重量份为6份的克拉玛依A-70号沥青和89份的集料在拌合楼中拌和均匀（155～165℃），再加入5份的沥青改性剂拌和均匀，制得改性沥青混合料。改性沥青混合料试验级配采用AC-13C。测试改性沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能和抗水害性能。

该改性沥青混合料的高温车辙动稳定度、低温弯拉破坏应变和冻融劈裂强度比试验结果分别为2456次/mm、2995με和92%；而在相同配合比条件下，未采用本发明的基质沥青混合料的高温车辙动稳定度、低温弯拉破坏应变和冻融劈裂强度比试验结果仅为1988次/mm、2375με和84%，增幅分别为3.5%、26.1%和9.5。

从上述实施例可知，本发明制备的沥青改性剂充分利用了多种工业废渣，提高了资源利用率，降低了工业废渣对环境的危害。将沥青改性剂用于沥青混合料中后，能够显著提高沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及抗水害性能，改善沥青混合料的路用性能，从而延长沥青路面使用寿命。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种沥青改性剂，其特征在于，包括以下重量比的组分：活化煤矸石粉60%～80%，粉煤灰10%～25%，矿渣粉10%～20%。

2.如权利要求1所述的一种沥青改性剂，其特征在于，所述粉煤灰中，氧化钙的重量百分比在10%以下。

3.如权利要求1所述的一种沥青改性剂，其特征在于，所述矿渣粉为:将碱性的水淬粒化高炉矿渣进行球磨所得；所述矿渣粉细度小于200目。

4.如权利要求1所述的一种沥青改性剂，其特征在于，所述活化煤矸石粉为：将原块状煤矸石破碎后放入球磨机细磨4～6小时得煤矸石粉末；再将模数为0.7～1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌匀，添加量为煤矸石粉末质量的4%～7%，将拌匀后的混合粉末细磨1～2小时，然后在600～750℃进行煅烧并保温6～8小时；最后在水中急冷后再粉磨2～4小时处理后所得。

5.一种如权利要求1所述的沥青改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原块状煤矸石破碎后放入球磨机细磨4～6小时得煤矸石粉末；再将模数为0.7～1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌匀，添加量为煤矸石粉末质量的4%～7%，将拌匀后的混合粉末细磨1～2小时，然后在600～750℃进行煅烧并保温6～8小时；最后在水中急冷后再粉磨2～4小时，得活化煤矸石粉；最后，按重量百分比称取活化煤矸石粉、粉煤灰和矿渣粉后混合，将混合料粉磨至小于200目的粉末，即得。

6.一种改性沥青混合料，其特征在于，包括以下重量份的组分：5～8份权利要求1所述的沥青改性剂、4～6份沥青和88～92份集料。

7.一种如权利要求6所述的改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将热沥青和集料在拌合楼中拌和均匀，再加入沥青改性剂拌和均匀，即可。