CN111153633A - 一种防干裂沥青混凝土及其制备工艺 - Google Patents

一种防干裂沥青混凝土及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防干裂沥青混凝土及其制备工艺，其如下重量份数的组分：旧沥青混合料30‑40份、新沥青混合料50‑70份、粗集料10‑15份、细集料8‑12份、木质纤维素16‑20份、胶黏剂3‑6份、糠醛油2‑4份、矿粉2‑5份、增强剂2‑4份和水15‑20份。本发明各组分之间具有良好的粘接性，从而在使用过程中不易发生开裂。

Description

一种防干裂沥青混凝土及其制备工艺
技术领域
本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种防干裂沥青混凝土及其制备工艺。
背景技术
沥青混凝土俗称沥青砼，人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。
在公开号为CN106186834A的中国发明专利中公开了一种沥青再生混凝土，其包括旧沥青混合料25-28份、再生剂11-16份、粗集料21-25份、细集料18-22份、填料8-12份、沥青结合料16-20份以及木质纤维素0.2-0.4份；再生剂为低粘度、低饱和度的矿物油料；粗集料为石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方颗粒的碎石；细集料为坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质、人工轧制的米砂；填料为干燥的石灰石磨细矿粉。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：石灰石磨细矿粉是一种惰性材料，不具有水化活性作用，可以提高沥青混凝土的早期强度，同时能够提高各组分间的粘合度，但使用石灰石磨细矿粉作为填料，其受热易分解，稳定性不佳，导致其各组分之间的粘接性不佳，使沥青混凝土容易发生开裂。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的一个目的在于提供一种防干裂沥青混凝土，各组分之间具有良好的粘接性，从而在使用过程中不易发生开裂。
本发明的另一个目的是提供上述防开裂沥青混凝土的制备工艺，盖制备工艺简单，适用于大批量生产。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种防开裂沥青混凝土，包括如下重量份数的组分：
旧沥青混合料 30-40份
新沥青混合料 50-70份
粗集料 10-15份
细集料 8-12份
木质纤维素 16-20份
胶黏剂 3-6份
糠醛油 2-4份
矿粉 2-5份
增强剂 2-4份
水 15-20份。
通过采用上述技术方案，利用旧沥青混合料、新沥青混合料、粗集料及细集料构成混凝土的主要物料，合理地利用了旧沥青混合料，更加地节能环保；木质纤维素的纤维结构使混合料中各组分的粘结强度增强，同时木质纤维素混合在物料中，以此限制了分子间微观裂缝的形成，从而减少了混凝土开裂的问题；同时木质纤维素可将混合物中的水分迅速地运输到浆料表面和截面，使混合料内部的水分均匀分布，从而减少了水分分布不均带来的应力分布集中问题；胶黏剂包覆在各组分外部，使物料之间的粘结强度增强，以此进一步减少了物料之间形成缝隙而带来混凝土开裂的问题；同时胶黏剂可填充粗集料表面的凹凸之处，增强了粗集料与各组分之间的粘接强度，使物料各组分粘接更牢固；糠醛油作为再生剂，可调节旧沥青混合料的黏度，使其黏度降低，使其可被重复利用；同时可将旧沥青混合料中过为脆硬的沥青软化，使其与新沥青混合料混合地更加均匀，保证了混凝土的均匀性；矿粉可填充混合料中的缝隙，使混凝土的内部更加密实，以此使混凝土的耐压强度增强；同时增强剂为高强度物质，加入混合料中可提高混合料的强度，进一步提升了混凝土的耐压性能。
本发明的进一步设置为：所述木质纤维素进行改性处理，改性处理的步骤如下：步骤a：将木材洗净干燥处理；步骤b：将干燥后的木材切割成1-4立方厘米的方块，浸泡在15％的氢氧化钠溶液中，搅拌4-5小时，然后浸泡9-11小时；步骤c：将步骤b中的木块干燥后放入粉碎机中；步骤d：向步骤c中的粉碎机中加入与木材重量份数比1：(8-10)的陶瓷碎块，搅拌粉碎处理；步骤e：将步骤d中的粉末通过400-600目筛选后得改性后的木质纤维素混合物。
通过采用上述技术方案，木质纤维素的PH值呈中性，其加入会降低混合料的PH值，经过碱液浸泡后，能够增强木质纤维素的PH值，从而减少了混凝土PH值较低可能带来混凝土碳化的问题；同时陶瓷碎块具有较高的强度，与木质纤维素混合后，增强了木质纤维素的强度，以此使混凝土的强度增强。
本发明的进一步设置为：所述粗集料为碎石、钢渣中的一种或两种；所述细集料为粉煤灰、细砂中的一种或两种。
通过采用上述技术方案，碎石、钢渣、粉煤灰及细砂均为廉价易得的原料，可使混凝土的成本控制在可控的范围内；碎石和钢渣的强度较大，且钢渣呈碱性，在保证了混凝土强度的同时减少了混凝土碳化的问题；粉煤灰及细砂作为填充材料，能够减少混凝土干缩的问题。
本发明的进一步设置为：所述矿粉为石灰石、熟石灰及高炉矿渣粉中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，石灰石、熟石灰及高炉矿渣粉雨遇水后，均生成碱性物质，可进一步减少木质纤维素影响混凝土PH值的问题。
本发明的进一步设置为：所述胶黏剂为环氧胶黏剂类。
通过采用上述技术方案，环氧胶黏剂具有较高的粘接强度、良好的电绝缘性能和机械性能，适用于受力部位的粘接，可均匀包覆在各组分表面及填充在各组分的缝隙中，使各组分之间的黏连增加稳固，阻止各组分间微观裂缝的形成，以此减少了混凝土开裂的问题。
本发明的进一步设置为：所述增强剂为刚玉、碳化硅、岩棉中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，刚玉、碳化硅、岩棉均具有较高的强度，均匀混合在混合料中，可提高混凝土整体的抗压强度；同时岩棉可在混凝土内部形成网状结构，使各组分包覆在网状结构内，从而使各组件之间的粘接更加牢靠，以此减少了混凝土开裂的问题。
本发明的进一步设置为：所述增强剂的粒径为4mm-10mm。
通过采用上述技术方案，增强剂的粒径过大，不易在混合料中搅拌均匀，导致混合料混合不均匀而影响混凝土的质量；粒径较小，使增强剂更易分散在混合料中，并填充混合料之间的缝隙，使混凝土各组件之间的连接更加紧密，以此进一步减少了微观裂缝的形成。
本发明的上述技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：具体包括如下步骤：
步骤1、将相应重量份的旧沥青混合料、新沥青混合料、粗集料、细集料、糠醛油、矿粉混合均匀，加入配方量一半的水搅拌均匀，然后加热至150-170℃，搅拌60-90min，得到混合料；
步骤2、向步骤1中继续加入改性后的木质纤维素，并搅拌均匀；
步骤3、将配方量的增强剂加入步骤2的混合料中，加入剩余的水，继续搅拌30-50min；
步骤4、将步骤3中的混合料，冷却至20-30℃，得沥青混凝土。
通过采用上述技术方案，沥青混凝土的制备工艺简单，容易操作，适用于沥青混凝土的大规模生产。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.木质纤维素的纤维结构使混合料中各组分的粘结强度增强，同时木质纤维素混合在物料中，以此限制了分子间微观裂缝的形成，从而减少了混凝土开裂的问题；同时木质纤维素可将混合物中的水分迅速地运输到浆料表面和截面，使混合料内部的水分均匀分布，从而减少了水分分布不均带来的应力分布集中问题；
2.石灰石、熟石灰及高炉矿渣粉雨遇水后，均生成碱性物质，可进一步减少木质纤维素影响混凝土PH值的问题；
3.刚玉、碳化硅、岩棉均具有较高的强度，均匀混合在混合料中，可提高混凝土整体的抗压强度；同时岩棉可在混凝土内部形成网状结构，使各组分包覆在网状结构内，从而使各组件之间的粘接更加牢靠，以此减少了混凝土开裂的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种防干裂沥青混凝土，各组分及其相应的重量份数，如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤1、将相应重量份的旧沥青混合料、新沥青混合料、粗集料、细集料、糠醛油、矿粉混合均匀，加入配方量一半的水搅拌均匀，然后加热至160℃，搅拌75min，得到混合料；
步骤2、向步骤1中继续加入木质纤维素，并搅拌均匀；
步骤3、将配方量的增强剂加入步骤2的混合料中，加入剩余的水，继续搅拌40min；
步骤4、将步骤3中的混合料，冷却至25℃，得沥青混凝土。
注：上述步骤中，
粗集料为碎石和钢渣按照1：1的比例混合而得；
细集料为粉煤灰和细砂按照1：1的比例混合而得；
矿粉为石灰石：熟石灰：高炉矿渣粉为1：1：1的比例混合而得；
增强剂为刚玉：碳化硅：岩棉为1：1：1的比例混合而得。
实施例2-3：一种防干裂沥青混凝土，与实施例1不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-3各组件及其相应的重量份数
组分/重量份数 实施例1 实施例2 实施例3
旧沥青混合料 30 40 35
新沥青混合料 50 68 60
粗集料 10 10 13
细集料 8 11 10
木质纤维素 16 18 19
环氧丁腈胶 3 6 4
糠醛油 2 4 3
矿粉 2 5 3
增强剂 2 4 3
水 15 18 20
实施例4：一种防干裂沥青混凝土，与实施例1不同之处在于，木质纤维素进行改性处理，改性处理步骤如下：
步骤a：将木材洗净干燥处理；
步骤b：将干燥后的木材切割成4立方厘米的方块，浸泡在15％的氢氧化钠溶液中，搅拌4.5小时，然后浸泡10小时；
步骤c：将步骤b中的木块干燥后放入粉碎机中；
步骤d：向步骤c中的粉碎机中加入与木材重量份数比1：8的陶瓷碎块，搅拌粉碎处理；
步骤e：将步骤d中的粉末通过400目筛选后得改性后的木质纤维素混合物。
实施例5：一种防干裂沥青混凝土，与实施例4不同之处在于，
粗集料为碎石10份；细集料为粉煤灰8份；矿粉为石灰石2份；增强剂为刚玉2份。
实施例6：一种防干裂沥青混凝土，与实施例4不同之处在于，
粗集料为钢渣10份；细集料为细砂8份；矿粉为熟石灰2份；增强剂为碳化硅2份。
实施例7：一种防干裂沥青混凝土，与实施例4不同之处在于，
矿粉为高炉矿渣粉2份；增强剂为岩棉2份。
对比例1，一种防干裂沥青混凝土，与实施例1不同之处在于，组分不包含木质纤维素。
对比例2，一种防干裂沥青混凝土，与实施例4不同之处在于，木质纤维素进行改性处理，改性处理步骤如下：
步骤a：将木材洗净干燥处理；
步骤b：将干燥后的木材切割成4立方厘米的方块，浸泡在15％的氢氧化钠溶液中，搅拌4.5小时，然后浸泡10小时；
步骤c：将步骤b中的木块干燥后放入粉碎机中，搅拌粉碎处理；
步骤d：将步骤c中的粉末通过400目筛选后得改性后的木质纤维素混合物。
对比例3，一种防干裂沥青混凝土，与实施例4不同之处在于，木质纤维素进行改性处理，改性处理步骤如下：
步骤a：将木材洗净干燥处理；
步骤b：将干燥后的木材切割成4立方厘米的方块，浸泡在15％的氢氧化钠溶液中，搅拌4.5小时，然后浸泡10小时；
步骤c：将步骤b中的木块干燥后放入粉碎机中；
步骤d：向步骤c中的粉碎机中加入与木材重量份数比1：8的陶瓷碎块，搅拌粉碎处理；
步骤e：将步骤d中的粉末通过400目筛选后得改性后的木质纤维素混合物。
步骤a：将木材洗净干燥处理；
步骤b：将干燥后的木材切割成4立方厘米的方块，放入粉碎机中待用；
步骤c：向步骤b中的粉碎机中加入与木材重量份数比1：8的陶瓷碎块，搅拌粉碎处理；
步骤e：将步骤d中的粉末通过400目筛选后得改性后的木质纤维素混合物。
实施例1-实施例7以及对比例1-对比例3制备的防干裂沥青混凝土，进行如下性能测试：
抗压强度测试：参照GB/T11971-1997《加气混凝土力学性能试验方法》制作标准试样，并测试各个标准试样的抗压强度；
孔隙率测试：参照GB/T25033-2010《再生沥青混凝土》制作标准试样，并测试各个标准试样的孔隙率。
表2性能测试表
抗压强度(MPa) 孔隙率
实施例1 5.7 2.5
实施例2 5.6 2.4
实施例3 5.5 2.5
实施例4 5.6 2.1
实施例5 5.7 2.2
实施例6 5.7 1.9
实施例7 5.8 1.8
对比例1 5.1 2.9
对比例2 4.8 3.1
对比例3 4.9 3.2
根据表2的性能测试结果表明：
实施例1-7制备的沥青混凝土的各项性能均优于对比例1，说明木质纤维素的加入能够限制分子间微观裂缝的形成，使组分更加密实，各组分的粘结强度增强；混凝土的孔隙率较低，从而减少了混凝土开裂的问题；同时增强了混凝土的抗压性能；
通过对比实施例7与对比例1-对比例3，经过碱液浸泡且混合有陶瓷碎块的木质纤维素，能够增强混凝土的抗压性能，降低混凝土孔隙率，从而减少混凝土干裂的问题；另外经过碱液浸泡后的木质纤维素可减少混凝土碳化的问题；同时陶瓷碎块具有较高的强度，与木质纤维素混合后，增强了木质纤维素的强度，以此使混凝土的强度增强。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种防干裂沥青混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分：
旧沥青混合料 30-40份
新沥青混合料 50-70份
粗集料 10-15份
细集料 8-12份
木质纤维素 16-20份
胶黏剂 3-6份
糠醛油 2-4份
矿粉 2-5份
增强剂 2-4份
水 15-20份。
2.根据权利要求1所述的一种防干裂沥青混凝土，其特征在于：所述木质纤维素进行改性处理，改性处理的步骤如下：步骤a：将木材洗净干燥处理；步骤b：将干燥后的木材切割成1-4立方厘米的方块，浸泡在15%的氢氧化钠溶液中，搅拌4-5小时，然后浸泡9-11小时；步骤c：将步骤b中的木块干燥后放入粉碎机中；步骤d：向步骤c中的粉碎机中加入与木材重量份数比1：（8-10）的陶瓷碎块，搅拌粉碎处理；步骤e：将步骤d中的粉末通过400-600目筛选后得改性后的木质纤维素混合物。
3.根据权利要求1所述的一种防干裂沥青混凝土，其特征在于：所述粗集料为碎石、钢渣中的一种或两种；所述细集料为粉煤灰、细砂中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种防干裂沥青混凝土，其特征在于：所述矿粉为石灰石、熟石灰及高炉矿渣粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种防干裂沥青混凝土，其特征在于：所述胶黏剂为环氧胶黏剂类。
6.根据权利要求1所述的一种防干裂沥青混凝土，其特征在于：所述增强剂为刚玉、碳化硅、岩棉中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种防干裂沥青混凝土，其特征在于：所述增强剂的粒径为4mm-10mm。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种防干裂沥青混凝土的制备工艺，其特征在于：具体包括如下：
步骤1、将相应重量份的旧沥青混合料、新沥青混合料、粗集料、细集料、糠醛油、矿粉混合均匀，加入配方量一半的水搅拌均匀，然后加热至150-170°C，搅拌60-90min，得到混合料；
步骤2、向步骤1中继续加入改性后的木质纤维素，并搅拌均匀；
步骤3、将配方量的增强剂加入步骤2的混合料中，加入剩余的水，继续搅拌30-50min；
步骤4、将步骤3中的混合料，冷却至20-30°C，得沥青混凝土。
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