CN110317463A - 一种多粒径赤泥改性沥青、制备方法、使用该改性沥青的沥青混合料 - Google Patents

一种多粒径赤泥改性沥青、制备方法、使用该改性沥青的沥青混合料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多粒径赤泥改性沥青、制备方法、使用该改性沥青的沥青混合料，该改性沥青包括沥青、赤泥；赤泥采用大粒径：中粒径：小粒径＝(3～4):2:2的配比混合；其制备方法是将高温煅烧的三种不同粒径赤泥按照上述质量比均匀混合后，加入沥青均匀搅拌，制得多粒径赤泥改性沥青；该赤泥改性沥青可应用于沥青混合料中。与单一粒径赤泥改性沥青相比，本发明的多粒径赤泥改性沥青在不添加其他添加剂与改性剂的条件下，具有优良的高、中、低温性能，可很好的应用与沥青路面中，不仅缓减赤泥堆放给社会和环境所带来的沉重负担，而且开拓了优质廉价的改性沥青，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

一种多粒径赤泥改性沥青、制备方法、使用该改性沥青的沥青 混合料
技术领域
本发明涉及沥青再生材料、废旧材料作为胶粉的改性沥青等技术领域，具体涉及一种多粒径赤泥改性沥青、制备方法、使用该改性沥青的沥青混合料。
背景技术
随着我国公路建设事业快速发展，以良好高温稳定性、低温抗裂性、中温抗疲劳性为要求的高性能改性沥青在路面工程的需求量日益增加。以SBS聚合物、橡胶等为主的常规沥青改性材料成本昂贵，供应量小，使得我国改性沥青材料的供需矛盾日益加剧。
赤泥以工业废弃物为主要来源，其具有熔点高、颗粒粒径微小等物理特性，在沥青改性方面有很大应用潜力，也是极为环保的一种做法。将赤泥作为沥青改性材料应用于路面工程，一方面可以有效地发挥赤泥的建筑材料性能，缓解我国改性沥青供需矛盾；另一方面可实现对赤泥的无害化处理，缓减其给社会和环境所带来的沉重负担；这种一举两得的效果，具有巨大的经济效益与社会价值。
发明人分别对25目-100目，100目-300目，300目-500目粒径赤泥按照不同配比配置的赤泥改性沥青的高、中、低温性能进行试验研究，发现其存在问题分别如下：1)25目-100目粒径赤泥：随着赤泥含量的增加，高温性能缓慢增加，低中温性能缓慢衰减，在不同含量下均无法同时满足高低温性能要求；2)300目-500目粒径赤泥：随着赤泥含量的增加，高温性能快速增加，与此同时，低中温性能迅速衰减，因此在不同含量下均无法同时满足高低温性能要求；3)100目-300目粒径赤泥：随着赤泥含量的增加，在不同含量下同样无法同时满足高中低温性能要求。
由于单一粒径的赤泥无法同时满足赤泥改性沥青的高中低温性能，为赤泥在沥青路面的应用带来显著困难，对于这一问题，已公知的解决方法为在赤泥改性沥青中添加其他改性剂进行沥青性能改善，如在通过添加改性剂、乳化剂、增塑剂等改善赤泥沥青的高低温性能。这些方法虽然对沥青路用性能具有较好的改善作用，但增加了大量的沥青生产成本，也不利于赤泥污染物的充分回收利用。
鉴于此，发明人经多粒径赤泥改性沥青的性能测试研究发现，将三种不同粒度(25目-100目，100目-300目，300目-500目)赤泥按照一定比例均匀混合后，与沥青拌合所制备的改性沥青，可以同时对沥青的高中低温性能改善，从而得到路用性能优良的多粒度赤泥改性沥青材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多粒径赤泥改性沥青。
本发明的另一目的在于提供一种多粒径赤泥改性沥青的制备方法，其是为了生产多粒径赤泥改性沥青。
本发明的目的在于提供一种使用该改性沥青的沥青混合料。
本申请的方案如下：
一种多粒径赤泥改性沥青，包括：沥青与赤泥；以重量份数计，沥青为100份，赤泥为10-14份；
其中，赤泥以重量份数计，由以下原料制成：25目-100目的大粒径赤泥颗粒3-4份，100目-300目的中粒径赤泥颗粒2份，300目-500目的小粒径赤泥颗粒2份。
一种多粒径赤泥改性沥青的制备方法：包括以下步骤：
步骤一，制备赤泥颗粒：将一定量的赤泥粉碎磨细后，用筛分法制备大粒径、中粒径、小粒径的赤泥颗粒，并置于马弗炉中煅烧后取出，冷却备用；
步骤二，制备多粒径赤泥混合物：将上述制备得到的大粒径赤泥颗粒、中粒径赤泥颗粒、小粒径赤泥颗粒按照质量比份为：大粒径赤泥颗粒3-4份、中粒径赤泥颗粒2份、小粒径赤泥颗粒2份，进行均匀混合；
步骤三，制备多粒径赤泥改性沥青：沥青与多粒径赤泥混合物按照以下质量比配合：沥青100份、多粒径赤泥混合物10-14份，进行均匀搅拌，制得多粒径赤泥改性沥青。
进一步，步骤一中还包括：将粉碎磨细后的赤泥后依次经过25目筛、100目筛、300目筛、500目筛，得到粒径大于25目筛的超大粒径赤泥颗粒、25目筛-100目筛的大粒径赤泥颗粒；100目筛-300目筛的中粒径赤泥颗粒、300目筛-500目筛的小粒径赤泥颗粒、小于500目筛的超细粒径赤泥颗粒。
一种沥青混合料，其使用前述的改性沥青。
本发明的有益效果：
第一，以往的研究中，赤泥在沥青的研究，均是研究赤泥作为填料的研究(赤泥的粒径大于0.075mm)；而对赤泥作为改进剂的研究较少(作为改性剂的话，主要是它的颗粒吸附性好，比较面积大；另外一个它呈强碱性，沥青呈酸性，两者如果能很好融合，会发生化学反应来改善沥青的性能)，也即，赤泥作为填料与改进剂是两个完全不同的领域，并且，赤泥作为改进剂的研究中，从未注意到不同粒径的赤泥对于沥青性能的影响。本发明首次提出了对于赤泥这样的改性材料而言，可以从粒径组合来提高沥青的性能。通过设计不同的质量配比试验，针对上述配比进行测试，得到了粗粒径：中粒径：细粒径＝(3～4):2:2的比例。
第三，本申请对一种多粒径赤泥改性沥青的制备方法的生产方式进行了详细的说明，特别的，步骤一中还包括：将粉碎磨细后的赤泥后依次经过25目筛、100目筛、300目筛、500目筛，得到粒径大于25目筛的超大粒径赤泥颗粒、25目筛-100目筛的大粒径赤泥颗粒；100目筛-300目筛的中粒径赤泥颗粒、300目筛-500目筛的小粒径赤泥颗粒、小于500目筛的超细粒径赤泥颗粒。
在此需要说明的是：
1)对于得到粒径大于25目筛的超大粒径赤泥颗粒(这种粒径的赤泥用于填料，不能用作改进剂)，不作为原料来使用。
2)对于得到小于500目筛的超细粒径赤泥颗粒(这种粒径下的赤泥融合度过好，沥青变的太硬，不能满足沥青在低温情形下的指标)，不作为原料来使用。
第三，采用本发明的多粒径赤泥改性沥青用于沥青路面，能够在不添加其他添加剂与改性剂的条件下，可同时满足沥青路面的低、中、高温性能。
具体实施方式
一、赤泥材料的制备：
①将一定量的赤泥材料粉碎磨细，用筛分法制备大粒径(25目-100目)、中粒径(100目-300目)、小粒径(300目-500目)的赤泥颗粒。
②将不同粒径赤泥分别置于600℃马弗炉中煅烧2小时后取出，冷却备用。二、多粒径赤泥改性沥青的制备：
按照表1配比方案对多粒径赤泥材料进行制备，分别按照8:100、10:100、12:100、14:100、16:100的赤泥与沥青的质量比均匀搅拌后，搅拌时间10min，搅拌速率为4200r/min，制得不同质量比的多粒径赤泥改性沥青。
表1 多粒径赤泥质量配比方案(小粒径：中粒径：大粒径)
三、以下是发明人提供的关于以上实施例的多粒径赤泥改性沥青的性能测试。
对不同质量比与粒径配比的赤泥改性沥青的低、中、高温性能进行测试，根据AASHTO，沥青低温性能用蠕变劲度S和蠕变速率m表示；中温性能用疲劳因子G*sinδ表示；高温性能用车辙因子G*/sinδ表示。以赤泥和沥青质量比为12：100为例，沥青PG 76-22，分别在-12℃进行BBR试验，在25℃和76℃进行DSR试验结果如表2、3、4、5所示。
表2 12:100赤泥改性沥青蠕变劲度S(MPa)统计(大粒径：中粒径：小粒径＝x:2:y)
表3 12:100赤泥改性沥青蠕变速率m统计(大粒径：中粒径：小粒径＝x:2:y)
表4 12:100赤泥改性沥青疲劳因子G*sinδ(kPa)统计(大粒径：中粒径：小粒径＝x:2:y)
表5 12:100赤泥改性沥青车辙因子G*/sinδ(kPa)统计(大粒径：中粒径：小粒径＝x:2:y)
根据AASHTO，沥青低温性能的蠕变劲度S≤300MPa，和蠕变速率m≥0.3、中温性能疲劳因子G*sinδ≤5000kPa、高温性能车辙因子G*/sinδ≥2.2kPa，可认为该沥青满足路用性能要求。通过对表2、表3、表4、表5分析可知，在赤泥沥青质量比为12：100的条件下，多粒径赤泥改性沥青满足低温路用性能的不同粒径赤泥质量比为1-4:2:0-2，2-4:2:3-4，满足中温路用性能的不同粒径赤泥质量比为：0-4:2:0，2-4:2:1，3-4:2:2，4:2:3，满足高温路用性能的不同粒径赤泥质量比为：0-2:2:1-4，3-4:2:2-4，取三者交集，可得到用于路面使用的多粒径赤泥改性沥青赤泥的质量为：大粒径：中粒径：小粒径＝2:2:1，3-4:2:2，4:2:3。
按照上述方法，分别对8：100、10：100、12：100、14：100、16：100的赤泥与沥青的质量比的沥青满足低、中、高温路用性能的多粒径赤泥质量比进行统计，统计结果如表6所示。
对表5-6中满足综合路用性能的赤泥沥青质量比例和赤泥多粒径配比进行对比分析，得到最佳路用性能的沥青与赤泥质量比为100：(10～14)，三种不同粒径赤泥的质量之比：大粒径：中粒径：小粒径＝(3-4):2:2。
表6 不同赤泥与沥青配比条件下满足路用性能的多粒径赤泥质量比统计
需要说明的是，表2-5中的数值下面划横线，如表5中的7.12，表示该项指标符合AASHTO中相应规范要求，而未划横线的表示不符合AASHTO相应规范要求。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (4)

1.一种多粒径赤泥改性沥青，包括：沥青与赤泥；以重量份数计，沥青为100份，赤泥为10-14份；
其特征在于，其中，赤泥以重量份数计，由以下原料制成：25目-100目的大粒径赤泥颗粒3-4份，100目-300目的中粒径赤泥颗粒2份，300目-500目的小粒径赤泥颗粒2份。
2.一种多粒径赤泥改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制备赤泥颗粒：将一定量的赤泥粉碎磨细后，用筛分法制备大粒径、中粒径、小粒径的赤泥颗粒，并置于马弗炉中煅烧后取出，冷却备用；
步骤二，制备多粒径赤泥混合物：将上述制备得到的大粒径赤泥颗粒、中粒径赤泥颗粒、小粒径赤泥颗粒按照质量比份为：大粒径赤泥颗粒3-4份、中粒径赤泥颗粒2份、小粒径赤泥颗粒2份，进行均匀混合；
步骤三，制备多粒径赤泥改性沥青：沥青与多粒径赤泥混合物按照以下质量比配合：沥青100份、多粒径赤泥混合物10-14份，进行均匀搅拌，制得多粒径赤泥改性沥青。
3.根据权利要求2所述的多粒径赤泥改性沥青的制备方法，其特征在于：步骤一中还包括：将粉碎磨细后的赤泥后依次经过25目筛、100目筛、300目筛、500目筛，得到粒径大于25目筛的超大粒径赤泥颗粒、25目筛-100目筛的大粒径赤泥颗粒；100目筛-300目筛的中粒径赤泥颗粒、300目筛-500目筛的小粒径赤泥颗粒、小于500目筛的超细粒径赤泥颗粒。
4.一种沥青混合料，其特征在于，其使用如权利要求1所述的多粒径赤泥改性沥青。
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