CN111747684A - 一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料及其制备方法，涉及沥青混合料技术领域。其技术要点是：一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，包括钢渣粗集料150‑200份；细集料15‑30份；橡胶沥青10‑15份；填料5‑10份。其制备方法为：S1，将钢渣粗集料、细集料和填料加入到搅拌缸中，搅拌混合均匀，得到混合物；S2，将上述混合物置于烘干桶中，于120‑170℃下烘干至恒重；S3，将烘干后的混合物倒入拌和设备中，并加入橡胶沥青，于600‑800r/min转速下拌和均匀，即得。本发明制备得到的沥青混合料具有强度高、抗冲击能力强和良好使用耐久性能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混合料技术领域，更具体地说，它涉及一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料及其制备方法。
背景技术
钢渣是在转炉炼钢过程中生成的液态熔渣冷却固化后形成的工业废料，其力学性能较好，具有耐磨、颗粒级配形状好，破碎钢渣呈多棱角，具有较高的内摩擦嵌锁力。钢渣与沥青有良好的粘附性，仅稳定处治后的钢渣具有良好的稳定性，可作为沥青混凝土的骨料用于路面工程，拓宽了钢渣综合利用的途径，提高钢渣资源化利用的附加值。
橡胶沥青是指含量15％以上的轮胎橡胶粉在高温和充分拌和的条件下与沥青溶胀反应得到的改性沥青胶结料，由于溶胀后橡胶颗粒体积比例可以达到40％，橡胶沥青及其混合料都能够显现硫化橡胶的特性，低温变形能力、路面柔韧性得到提高，加上轮胎抗老化能力的传递，使得橡胶沥青是非常理想的长寿命、抗裂沥青材料。
然而现有技术中，路面施工材料中只有分别掺入钢渣或废旧橡胶粉粒的记载，并没有将二者均掺入形成混合钢渣、橡胶沥青的路面施工建筑材料。如公开号为CN101158141A的中国发明申请专利公开了一种钢渣双层透水路面，以及授权公告号为CN11226224C的中国发明专利公开了一种具有网络状孔隙结构的钢渣透水路面砖的制备方法。这些专利通过掺入钢渣的方式，使得路面材料具有造价低、环保节约的优点，但钢渣材料表面孔隙率大，其脆性较大，导致抵抗车辆冲击能力差，使用耐久性难以满足要求。因而需要经常维护维修，不但增加了使用成本，也给道路的正常通行带来了不便。
因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其具有强度高、抗冲击能力强和良好使用耐久性能的优点。
本发明的目的二在于提供一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料的制备方法，其具有操作简单、适合大规模化生产的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，包括如下重量份数的组分：钢渣粗集料：150-200份；细集料：15-30份；橡胶沥青：10-15份；填料：5-10份。
通过采用上述技术方案，本发明采用钢渣全部替代大粒径玄武岩等集料作为粗集料，然后使用部分细集料并添加橡胶沥青，在沥青混合料中形成网状结构，大幅度降低成本，实现了钢渣和废胶粉的再利用，制备的钢渣橡胶沥青混合料孔隙率满足要求，且检测得到的马歇尔稳定度较高，强度高，抗冲击力能力强，具有良好的使用耐久性能。
进一步优选为，其特征在于，所述钢渣粗集料的冲击值小于20％，游离态氧化钙含量小于3％。
通过采用上述技术方案，钢渣中有较多含铁矿物，如蔷薇辉石、橄榄石等，使得钢渣质地坚硬，抗压碎能力要高于普通天然石料，本发明中采用的钢渣粗集料的压碎值或冲击值小于20％。游离态氧化钙遇水会发生导致体积膨胀的反应，所以游离氧化钙是影响钢渣稳定性的主要原因，本发明中的钢渣，其游离态氧化钙的含量控制在小于3％。
进一步优选为，所述钢渣粗集料的级配范围为：
筛孔(mm)13.29.54.752.361.180.60.075
透过率(％)10090-10020-3415-2511-219-174-8。
进一步优选为，所述细集料为粒径小于2.5mm的玄武岩集料和/或石灰岩集料。
通过采用上述技术方案，石灰岩具有良好的加工性、磨光性和很好的胶结性能，可以与沥青起到良好的结合效果；玄武岩多为为中性，且气孔多、质地坚硬；其在混合使用时，能够起到良好的配合效果，使橡胶沥青混合料整体的结构强度大大提高。同时，玄武岩的粒径比石灰岩的粒径大，且玄武岩和石灰岩均选用不同粒径大小的颗粒组成，使其相互之间不易形成较大的空隙，整体较为密实，使橡胶沥青混合料具有良好的稳定的结构强度。
进一步优选为，所述橡胶沥青的基质沥青为石油沥青、煤沥青或湖沥青。
通过采用上述技术方案，采用上述沥青作为基质沥青，加入改性剂、橡胶粉等其他成分进行改性，得到的橡胶沥青具有较好的低温变形能力、柔韧性，使用寿命延长，抗裂性能好。
进一步优选为，所述橡胶沥青的技术指标如下表：
进一步优选为，所述填料为重量比为10:1的矿粉和氮化硅的混合物。
通过采用上述技术方案，矿粉和氮化硅在沥青混合料中起到填充作用，可减小沥青混凝土的空隙，矿粉和沥青共同形成沥青胶浆，提高了沥青混合料的强度和稳定性。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1，将钢渣粗集料、细集料和填料加入到搅拌缸中，搅拌混合均匀，得到混合物；
S2，将上述混合物置于烘干桶中，于120-170℃下烘干至恒重；
S3，将烘干后的混合物倒入拌和设备中，并加入橡胶沥青，于600-800r/min转速下拌和均匀，即得。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用钢渣全部替代大粒径玄武岩等集料作为粗集料，然后使用部分细集料并添加橡胶沥青，在沥青混合料中形成网状结构，大幅度降低成本，实现了钢渣和废胶粉的再利用，制备的钢渣橡胶沥青混合料孔隙率满足要求，且检测得到的马歇尔稳定度较高，强度高，抗冲击力能力强，具有良好的使用耐久性能；
(2)本发明采用钢渣代替粗集料，采用橡胶沥青代替改性沥青，降低了对天然优质石料和SBS改性沥青的需求，有利于保护地质环境，实现了工业废弃物的高附加值再利用。
附图说明
图1为本发明中利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
本发明中，所采用的钢渣粗集料的冲击值小于20％，游离态氧化钙含量小于3％，级配范围为：
筛孔(mm)13.29.54.752.361.180.60.075
透过率(％)10090-10020-3415-2511-219-174-8。
橡胶沥青的技术指标为：
本发明中，所采用的填料为重量比为10:1的矿粉和氮化硅的混合物。
实施例1：一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，如图1，并通过如下步骤制备获得：
S1，将钢渣粗集料、细集料和填料加入到搅拌缸中，于1500rpm转速下搅拌混合30s，得到混合物；
S2，将上述混合物置于烘干桶中，于1500rpm、100℃下烘干至恒重；
S3，将烘干后的混合物倒入拌和设备中，并加入加热至155℃的橡胶沥青，于600r/min转速下拌和10min，即得利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料。
本实施例中，细集料采用平均粒径为2.0mm的玄武岩集料，橡胶沥青的基质沥青为石油沥青。
实施例2-6：一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-6中各组分及其重量份数
实施例7：一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：
S1，将钢渣粗集料、细集料和填料加入到搅拌缸中，于2000rpm转速下搅拌混合15s，得到混合物；
S2，将上述混合物置于烘干桶中，于2000rpm、120℃下烘干至恒重；
S3，将烘干后的混合物倒入拌和设备中，并加入加热至170℃的橡胶沥青，于800r/min转速下拌和8min，即得利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料。
本实施例中，细集料采用平均粒径为1.0mm的石灰岩集料，橡胶沥青的基质沥青为煤沥青。
实施例8：一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，细集料采用重量比为1:1且平均粒径为2.0mm的玄武岩集料和石灰岩集料的混合物，橡胶沥青的基质沥青为湖沥青。
对比例1：一种橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，未加入细集料。
对比例2：一种橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，采用平均粒径为3mm的玄武岩粗集料替代1/2的钢渣粗集料。
对比例3：一种橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，采用平均粒径为3mm的玄武岩粗集料替代全部的钢渣粗集料。
对比例4：一种橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，未加入填料。
对比例5：一种橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，填料全部采用矿粉。
对比例6：一种橡胶沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，填料全部采用氮化硅。
性能测试
分别对实施例1-8和对比例1-6制得的橡胶沥青混合料进行路用性能测试，测试结果计入下表2中。
由表2中测试数据可以看出，实施例1-8中的稳定度均大于对比例1-6，变形均小于对比例1-6；其中实施例7-8中稳定度最大，变形最小，为最优实施例。且实施例1-8中的车辙测试结果均大于4740次/mm以上，远高于技术指标要求的不小于3000次/mm。综上，本发明制备的沥青混合料具有强度高、抗冲击能力强和良好使用耐久性能的优点。
表2性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：钢渣粗集料：150-200份；细集料：15-30份；橡胶沥青：10-15份；填料：5-10份。
2.根据权利要求1所述的利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其特征在于，所述钢渣粗集料的冲击值小于20％，游离态氧化钙含量小于3％。
3.根据权利要求2所述的利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其特征在于，所述钢渣粗集料的级配范围为：
筛孔(mm)13.29.54.752.361.180.60.075
透过率(％)10090-10020-3415-2511-219-174-8。
4.根据权利要求1所述的利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其特征在于，所述细集料为粒径小于2.5mm的玄武岩集料和/或石灰岩集料。
5.根据权利要求1所述的利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其特征在于，所述橡胶沥青的基质沥青为石油沥青、煤沥青或湖沥青。
6.根据权利要求5所述的利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其特征在于，所述橡胶沥青的技术指标如下表：
。
7.根据权利要求1所述的利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料，其特征在于，所述填料为重量比为10:1的矿粉和氮化硅的混合物。
8.根据权利要求1-7任一所述的利用钢渣作为粗集料的橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将钢渣粗集料、细集料和填料加入到搅拌缸中，搅拌混合均匀，得到混合物；
S2，将上述混合物置于烘干桶中，于120-170℃下烘干至恒重；
S3，将烘干后的混合物倒入拌和设备中，并加入橡胶沥青，于600-800r/min转速下拌和均匀，即得。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201009 |