CN103553401A

CN103553401A - 一种路用沥青抗剥落剂及其制备与应用

Info

Publication number: CN103553401A
Application number: CN201310514054.5A
Authority: CN
Inventors: 吴少鹏; 陈居涌; 庞凌; 陈宗武; 曾文博; 万里; 雷敏; 蔡军
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种路用沥青抗剥落剂及其制备方法和应用。本发明所述的路用沥青抗剥落剂其组成为脱硫灰85-95wt%、抗剥落活性剂氢氧化钙5-15wt%；脱硫灰由脱硫工艺废弃物脱硫石膏干燥后粉磨得来，其主要成分CaO含量大于45wt%；制备过程中将上述的沥青抗剥落剂掺入到沥青和集料中，其掺入量占沥青混凝土材料总质量的3-6wt%；所用的集料选用石灰岩或玄武岩与石灰岩的组合或片麻岩与石灰岩的组合；所用的沥青为道路石油基质沥青。利用了脱硫工艺废弃物脱硫石膏，使用中不改变传统的沥青混合料生产工艺，直接替换普通矿粉，与普通矿粉的使用方法相同，施工简单易行，便于推广使用。

Description

一种路用沥青抗剥落剂及其制备与应用

技术领域

本发明属于沥青路面材料领域，具体涉及一种路用沥青抗剥落剂及其制备和应用。

背景技术

沥青路面的水损害问题一直是影响沥青路面使用年限，增加路面养护成本的病害之一。此外由于优质筑路石料资源的减少，工程建设中不得不使用一些沥青粘附性能很差的集料铺筑沥青路面，如不加入抗剥落剂，这些路面将因为石料与沥青的粘附性能差更易于发生水损害，因此提高沥青与集料粘附性的研究具有重要的意义。

采用抗剥落剂增强沥青与集料的粘附性能是有效提高沥青混凝土抗水损害性能的有效途径。常用的抗剥落剂可分为有机类和无机类。有机类包括胺类和磷酸酯类产品，但热稳定性不好，受热易分解，不利于环保；无机类包括消石灰，水泥等，但是他们存在价格较高、增加了施工工序等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用煤电厂烟气脱硫工艺的脱硫石膏的沥青抗剥落剂，掺入到沥青混合料中，大幅提高沥青与集料的粘附性，增强沥青混合料的水稳定性能。

为达到上述目的，采用的技术方案如下：

一种路用沥青抗剥落剂，其组成为脱硫灰85-95wt%、抗剥落活性剂氢氧化钙5-15wt%。

按上述方案，所述的脱硫灰由脱硫工艺废弃物脱硫石膏干燥后粉磨得来；其主要成分CaO含量大于45wt%。

按上述方案，所述的脱硫灰粉磨细度达到0.6mm标准筛通过率为100%，0.15mm标准筛通过率为90-100%，0.075mm标准筛通过率为70-100%；所述的氢氧化钙细度达到0.6mm标准筛通过率为100%，0.15mm标准筛通过率为90-100%，0.075mm标准筛通过率为70-100%。

按上述方案，所述路用沥青抗剥落剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将脱硫石膏在100℃-105℃干燥去除其中的水分；

2）将干燥后的脱硫石膏用球磨机粉磨细度达到0.6mm通过率为100%，0.15mm通过率为90-100%，0.075mm通过率为70-100%，得到脱硫灰；

3）按脱硫灰85-95wt%、氢氧化钙5-15wt%混合，得到路用沥青抗剥落剂。

按上述方案，所述的氢氧化钙细度达到0.6mm通过率为100%，0.15mm通过率为90-100%，0.075mm通过率为70-100%。

一种沥青混凝土，制备过程中加入了上述的路用沥青抗剥落剂。

按上述方案，制备过程中将上述的路用沥青抗剥落剂掺入到沥青和集料中，其掺入量占沥青混凝土材料总质量的3-6wt%。

按上述方案，所述的集料选用石灰岩，或者玄武岩与石灰岩的组合，或者片麻岩与石灰岩的组合；所用的沥青为道路石油基质沥青。

本发明公开的路用沥青抗剥落剂的活性成分是Ca(OH)₂、CaSO₃和CaSO₄；直接替换普通矿粉，与普通矿粉的使用方法相同；其中Ca(OH)₂和CaSO₃等碱性成分能与沥青中的酸性基团如-COOH等发生化学反应：

羧基和2-喹啉吸附于碱性粒子表面，并且这一反应为不可逆，这一吸附确保了随后的与硅酸盐集料表面的吸附，从而提高了混合料的水稳定性；CaSO₄在拌合温度下将以CaSO₄·0.5H₂O的形式存在，在水环境下，发生水化，转变为二水石膏(CaSO₄·2H₂O)的形式存在，由于其溶解度很低，在有水环境下将沉积于集料表面，从而增加了沥青胶浆与集料表面的粘附力，因此在CaSO₄的作用下，脱硫灰无机沥青改性剂将使沥青混合料在水损害初期表现出一定的粘附性恢复，因此在实验中二次冻融后的劈裂抗拉强度较一次冻融后的劈裂抗拉强度稍高。

由于Ca(OH)₂，CaSO₃与沥青中酸性基团的化学反应，生成碱土盐，能使沥青牢牢的吸附在集料表面；而低溶解度的CaSO₄·2H₂O沉积于集料表面，将增加沥青与集料间的物理吸附，本发明的抗剥落剂通过化学和物理吸附，增强沥青与集料的粘附性，进而增强沥青混凝土的抗水损害能力。

本发明的有益效果：

利用了脱硫工艺废弃物脱硫石膏，使用中不改变传统的沥青混合料生产工艺，直接替换普通矿粉，与普通矿粉的使用方法相同，施工简单易行，便于推广使用。

采用玄武岩、石灰岩和粘附性较差的片麻岩集料时，掺入本无机路用沥青抗剥落剂，成型马歇尔试件，所得到的马歇尔性能表现优异，马歇尔稳定度、残留稳定度与冻融劈裂抗拉强度比指标均满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步阐明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明的限定。

本发明路用沥青抗剥落剂的制备：

取燃煤烟气脱硫副产物脱硫石膏，并检测其主要成分CaO含量大于45wt%，备用。

将脱硫石膏在100℃-105℃干燥去除其中的水分；由于温度存在一定的不可控性，在此温度范围内进行干燥过程；

将干燥后的脱硫石膏用球磨机粉磨细度达到0.6mm通过率为100%，0.15mm通过率为90-100%，0.075mm通过率为70-100%，得到脱硫灰；由于粉磨过程存在不可控性，细度用通过率范围表征；

与抗剥落活性剂Ca(OH)₂，粒度要求满足：0.6mm通过率为100%，0.15mm通过率为90-100%，0.075mm通过率为70-100%，混合；

制备三种不同配比的路用沥青抗剥落剂备用：

脱硫灰85wt%、氢氧化钙15wt%；

脱硫灰90wt%、氢氧化钙10wt%；

脱硫灰95wt%、氢氧化钙5wt%。

实施例1

混合料级配采用AC-16C型级配，4.75mm以上粗集料采用玄武岩，4.75mm以下集料采用石灰岩，沥青胶浆采用的沥青是道路石油70号沥青，4.9%油石比，级配设计参见表2。

含抗剥落剂沥青混合料的制备：具体方法是将制备好的路用沥青抗剥落剂（脱硫灰85wt%、氢氧化钙15wt%）掺入到上述沥青和集料中，拌合均匀后得到改性的沥青混合料。其掺入量为6wt%（同时减少6wt%的集料用量）；同时制备不添加抗剥落剂的普通沥青混合料。

成型沥青混合料马歇尔试件，马歇尔性能见表3，由表3可以看出掺加了脱硫灰的路用沥青抗剥落剂的玄武岩沥青混合料的性能满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，且抗水损害性能优于普通矿粉制备的沥青混合料。

表1掺脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂沥青混合料AC-16C级配

筛孔尺寸/mm	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
												通过率/%	100.0	99.0	89.9	73.0	48.2	29.0	19.4	11.8	9.0	6.9	5.4

表2掺脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂沥青混合料性能

实施例2

混合料级配采用AC-16C型级配，集料采用石灰岩集料，沥青胶浆采用的沥青是道路石油70号沥青，4.9%油石比，级配设计参见表3.

含抗剥落剂沥青混合料的制备：具体方法是将制备好的路用沥青抗剥落剂（脱硫灰90wt%、氢氧化钙10wt%）掺入到上述沥青和集料中，拌合均匀后得到改性的沥青混合料。其掺入量为3wt%（同时减少3wt%的集料用量）；同时制备不添加抗剥落剂的普通沥青混合料。

成型沥青混合料马歇尔试件，马歇尔性能见表4，由表4可以看出掺加了脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂的石灰岩沥青混合料的性能满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，且抗水损害性能优于普通矿粉制备的沥青混合料。

表3掺脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂石灰岩沥青混合料AC-16C级配

筛孔尺寸mm	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
												通过率（%）	100.0	99.0	89.9	73.0	48.2	29.0	19.4	11.8	9.0	6.9	5.4

表4掺脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂石灰岩沥青混合料性能

实施例3

混合料级配采用AC-16C型级配，4.75mm以上粗集料采用片麻岩，4.75mm以下集料采用石灰岩，沥青胶浆采用的沥青是道路石油70号沥青，4.9%油石比，级配设计参见表5。

含抗剥落剂沥青混合料的制备：具体方法是将制备好的路用沥青抗剥落剂（脱硫灰95wt%、氢氧化钙5wt%）掺入到上述沥青和集料中，拌合均匀后得到改性的沥青混合料。其掺入量为5wt%（同时减少5wt%的集料用量）；同时制备不添加抗剥落剂的普通沥青混合料。

按常规的沥青混合料的成型工作，成型沥青混合料马歇尔试件，马歇尔性能见表7，由表6可以看出掺加了脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂的石灰岩沥青混合料的性能满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，且抗水损害性能优于普通矿粉制备的沥青混合料。

表5掺脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂片麻岩沥青混合料AC-16C级配

筛孔尺寸mm	19	16	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
												通过率（%）	100.0	97.8	90.3	71.8	46.7	27.0	20.2	13.7	10.6	8.2	6.5

表6掺脱硫灰无机路用沥青抗剥落剂片麻岩沥青混合料性能

Claims

1.一种路用沥青抗剥落剂，其特征在于其组成为脱硫灰85-95wt%、抗剥落活性剂氢氧化钙5-15wt%。

2.如权利要求1所述的路用沥青抗剥落剂，其特征在于所述的脱硫灰由脱硫工艺废弃物脱硫石膏干燥后粉磨得来；其中CaO含量大于45wt%。

3.如权利要求1所述的路用沥青抗剥落剂，其特征在于所述的脱硫灰细度满足0.6mm标准筛通过率为100%，0.15mm标准筛通过率为90-100%，0.075mm标准筛通过率为70-100%；所述的氢氧化钙细度达到0.6mm标准筛通过率为100%，0.15mm标准筛通过率为90-100%，0.075mm标准筛通过率为70-100%。

4.一种路用沥青抗剥落剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将脱硫石膏在100℃-105℃干燥去除其中的水分；

3）脱硫灰85-95wt%、氢氧化钙5-15wt%混合，得到路用沥青抗剥落剂。所述的氢氧化钙细度达到0.6mm通过率为100%，0.15mm通过率为90-100%，0.075mm通过率为70-100%；脱硫灰85-95wt%、氢氧化钙5-15wt%。

5.如权利要求4所述的路用沥青抗剥落剂的制备方法，其特征在于所述的氢氧化钙细度达到0.6mm通过率为100%，0.15mm通过率为90-100%，0.075mm通过率为70-100%。

6.一种沥青混凝土，其特征在于制备过程中加入了权利要求1或2或3所述的路用沥青抗剥落剂。

7.如权利要求6所述的沥青混凝土，其特征在于制备过程中将上述的沥青抗剥落剂掺入到沥青和集料中，其掺入量占沥青混凝土材料总质量的3-6wt%。

8.如权利要求7所述的沥青混凝土，其特征在于所述的集料选用石灰岩，或者玄武岩与石灰岩的组合，或者片麻岩与石灰岩的组合；所用的沥青为道路石油基质沥青。