CN112250362A - 玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料及其制备方法，包含沥青45‑60质量份、水泥5‑15质量份、粗集料25‑45质量份、细集料15‑30质量份、玻璃化处理产物掺合料15‑20质量份、木质素2‑3质量份、水10‑15质量份、颜料0‑10质量份和增强剂0‑3质量份。本发明使用的玻璃化处理产物掺合料能显著提高沥青混合料的强度等力学性能，改善施工性能，具有力学性能好、透水性好等优点，有利于实现可持续发展。

Description

玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种透水沥青混合料及其制备方法，特别是一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料及其制备方法，属于沥青领域。

背景技术

传统城市到处是硬化路面，每逢暴雨时大城市无法快速排水，导致部分地区形成“看海”现象已屡见不鲜。鉴于此，国务院和住建部、各省政府等也先后出台的海绵城市建设的指导意见和指导技术，通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术途径，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，维持或恢复城市的海绵功能。

在沥青混合料中，通常所用的材料为沥青、各种粗细规格不等的粗细集料（如碎石、石屑、砂等）、矿粉等。沥青混合料的强度主要表现在两个方面：一是沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力；另一是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力。矿粉细颗粒（大多小于0.075毫米）的巨大表面积使沥青材料形成薄膜，从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性；而锁结力则主要在粗集料颗粒之间产生。在沥青混合料中添加矿粉，已成为行业内的公知技术。

固体废物焚烧残余物（生活垃圾焚烧飞灰、危险废物焚烧底渣等）是危险废物（废物类别HW18），每年产生量达千万吨。国内危废填埋场的库容资源稀缺，选址要求苛刻，急需新技术来破解，而熔融固化技术可以通过高温分解焚烧残渣中的有机物、二噁英等，而将重金属固化到-Si-O-晶格中，形成稳定的玻璃化处理产物。将生活垃圾焚烧飞灰等焚烧处置残渣（危废类别HW18），和添加剂（含硅质、硼质）调质材料混合后，在1350℃以上的高温下熔融，使有机物分解、重金属固化在玻璃化产物晶格中，并经水淬后获得玻璃化处理产物。其他固体废物也可采用此途径制备玻璃化处理产物。

上述提到的水淬方法如下：熔融炉中熔体通过溢流口连续排入冷渣池，经水骤冷后形成玻璃体，再由捞渣机送至渣坑，冷渣池中水含盐量控制在20%以下，温度控制在65℃以下。玻璃化处理产物能作为混凝土、道路用集料应用，是一种很好的固废资源化利用途径。因此有必要提供一种能够将玻璃化处理产物废物利用，并且得到可以透水排水的沥青混合料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：包含沥青45-60质量份、水泥5-15质量份、粗集料25-45质量份、细集料15-30质量份、玻璃化处理产物掺合料15-20质量份、木质素2-3质量份、水10-15质量份、颜料0-10质量份和增强剂0-3质量份。

进一步地，所述沥青为天然沥青或改性沥青。

进一步地，所述粗集料包含玄武岩、石灰岩和钢渣中的一种或几种的组合。

进一步地，所述细集料包含机制砂、河砂、钢渣和建筑垃圾再生集料中的一种或几种的组合。

进一步地，所述玻璃化处理产物掺合料为等离子体焚化炉的玻璃化产物水淬后在饱和石灰水中浸泡一天后取出，采用粉磨、破碎手段进行粉碎，得到玻璃化产物掺合料，其中粒径0.075mm-0.15mm部分为10%，0.005mm-0.075mm部分不少于85%，0.005mm以下部分不高于5%。

进一步地，所述颜料为氧化铁红或氧化铁黄。

进一步地，所述增强剂为纳米二氧化硅。

进一步地，还包含减水剂，减水剂包含聚羧酸系、奈系和氨磺酸中的一种或几种的组合。

进一步地，所述减水剂用量为水泥质量的0.5%-2%。

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：将木质素2-3质量份、减水剂、水10-15质量份混合均匀，得到混合溶液；减水剂用量为水泥质量的0.5%-2%；

步骤二：将沥青45-60质量份、水泥5-15质量份、粗集料25-45质量份、细集料15-30质量份、玻璃化处理产物掺合料15-20质量份、颜料0-10质量份和增强剂0-3质量份加入搅拌机，混合均匀；

步骤三：将步骤一的混合溶液加入步骤二的搅拌机中，继续搅拌均匀，得到沥青透水混合料。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明解决了危险废物无害化后产物的资源化利用问题，将飞灰经熔融后产生的玻璃化处理产物用于资源化利用，解决了飞灰等危险废物的处置难题（危废填埋场库容紧张，处置费高）；同时通过合理的配比方式，得到了玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，可以实现路面的透水排水功能；

2）本发明采用玻璃化处理产物替代砂石等，减少天然资源的消耗，有很好的社会效益；

3）本发明具有良好的经济性，一方面是飞灰等危废的填埋费用为1500-5000元/吨，经熔融技术加工成玻璃化处理产物后可作为矿物掺合料出售给沥青搅拌站，费用约为100元/吨，远远低于矿粉、水泥等400-500元/吨的价格，具有非常大的经济效益空间。

附图说明

图1是本发明的实施例的效果对比示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，包含沥青45-60质量份、水泥5-15质量份、粗集料25-45质量份、细集料15-30质量份、玻璃化处理产物掺合料15-20质量份、木质素2-3质量份、水10-15质量份、颜料0-10质量份、增强剂0-3质量份和少量减水剂。

其中，沥青为天然沥青或改性沥青，优选高粘度改性沥青。粗集料包含玄武岩、石灰岩和钢渣中的一种或几种的组合。细集料包含机制砂、河砂、钢渣和建筑垃圾再生集料中的一种或几种的组合。

玻璃化处理产物掺合料为等离子体焚化炉的玻璃化产物水淬后在饱和石灰水中浸泡一天后取出，采用粉磨、破碎手段进行粉碎，得到玻璃化产物掺合料，其中粒径0.075mm-0.15mm部分为10%，0.005mm-0.075mm部分不少于85%，0.005mm以下部分不高于5%。玻璃化处理产物在饱和石灰水中能促进未反应的游离氧化钙、游离氧化镁的消解；玻璃化处理产物掺合料是高温熔融后水淬产生的，具有一定的活性，可提高沥青混合料的强度，能减少沥青的用量；水淬使玻璃化处理产物表面布满孔隙，进一步加强与沥青的吸附性，形成的沥青膜更牢固，能提高沥青混合料的强度；

玻璃化处理产物掺合料的环保性、使用安全性需符合相关国家规定，具体如下：

a）酸浸出毒性：浸出液的制备方法参照HJ/T 299的规定，检验结果应符合GB 5085.3的规定。

b）水浸出毒性：浸出液的制备方法参照HJ 557的规定，检验结果应符合GB 14848地下水III级标准。玻璃化处理产物掺合料的表观相对密度≥2.5（无量纲）。

颜料为氧化铁红或氧化铁黄等起到着色用途的颜料。增强剂为纳米二氧化硅等，起到增加沥青混合料强度的作用。

减水剂包含聚羧酸系、奈系和氨磺酸中的一种或几种的组合。减水剂用量为水泥质量的0.5%-2%。

下面通过具体的实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料包含沥青60质量份、水泥10质量份、粗集料45质量份、细集料20质量份、玻璃化处理产物掺合料15质量份、木质素2质量份、水10、减水剂0.2质量份、增强剂0质量份。

实施例2：

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料包含沥青50质量份、水泥12质量份、粗集料40质量份、细集料15质量份、玻璃化处理产物掺合料10质量份、木质素2质量份、水10、减水剂0.24质量份、增强剂（硅灰）2质量份。

实施例3：

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料包含沥青45质量份、水泥15质量份、粗集料35质量份、细集料25质量份、玻璃化处理产物掺合料15质量份、木质素2质量份、水15、减水剂0.3质量份、增强剂（纳米二氧化硅）3质量份。

实施例4：

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料包含沥青57质量份、水泥12质量份、粗集料43质量份、细集料21质量份、玻璃化处理产物掺合料15质量份、木质素2质量份、水10、减水剂0.24质量份、增强剂0质量份。

实施例5：

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料包含沥青52质量份、水泥15质量份、粗集料42质量份、细集料18质量份、玻璃化处理产物掺合料12质量份、木质素2质量份、水10、减水剂0.3质量份、增强剂0质量份。

对比例1：

一种沥青混合料包含沥青60质量份、水泥10质量份、粗集料45质量份、细集料20质量份、矿粉（石灰岩矿粉）15质量份、木质素2质量份、水10、减水剂0.2质量份、增强剂0质量份。

由图1可以看出，本发明的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料相比于传统的沥青混合料透水系数优异并且马歇尔稳定度也更加的优良。

一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料的制备方法，包含以下步骤：

步骤一：将木质素2-3质量份、减水剂、水10-15质量份混合均匀，得到混合溶液；减水剂用量为水泥质量的0.5%-2%；

步骤二：将沥青45-60质量份、水泥5-15质量份、粗集料25-45质量份、细集料15-30质量份、玻璃化处理产物掺合料15-20质量份、颜料0-10质量份和增强剂0-3质量份加入搅拌机，混合均匀；

步骤三：将步骤一的混合溶液加入步骤二的搅拌机中，继续搅拌均匀，得到沥青透水混合料。

玻璃化处理产物掺合料绝大部分为玻璃体，可有效形成“滚珠效应”（混凝土领域的公知理论），能促进与沥青的结合，改善集料与胶结料之间的界面的粘附力，改善集料与胶结料之间的结构稳定性，进而提高强度。能改善沥青与掺合料组成的胶结料的流动性，从而改善施工性能；制备成透水混凝土，可以避免玻璃化处理产物掺合料、粗细集料中可能存在的两性金属（玻璃化处理产物中可能存在镁、铝金属）、游离氧化钙导致的混凝土体积膨胀、开裂等问题。透水混凝土也能吸附水中SS、COD等杂质，具有一定的净化水质的作用。粗细集料往往使用酸性石料，与沥青的粘附性差。加入玻璃化处理产物掺合料后（玻璃化处理产物呈弱碱性），可以改善沥青与矿料的粘附性，是提高沥青混合料质量的有效措施。

综上，本发明使用的玻璃化处理产物掺合料能显著提高沥青混合料的强度等力学性能，改善施工性能，具有力学性能好、透水性好等优点，有利于实现可持续发展。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：包含沥青45-60质量份、水泥5-15质量份、粗集料25-45质量份、细集料15-30质量份、玻璃化处理产物掺合料15-20质量份、木质素2-3质量份、水10-15质量份、颜料0-10质量份和增强剂0-3质量份。

2.按照权利要求1所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：所述沥青为天然沥青或改性沥青。

3.按照权利要求1所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：所述粗集料包含玄武岩、石灰岩和钢渣中的一种或几种的组合。

4.按照权利要求1所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：所述细集料包含机制砂、河砂、钢渣和建筑垃圾再生集料中的一种或几种的组合。

5.按照权利要求1所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：所述玻璃化处理产物掺合料为等离子体焚化炉的玻璃化产物水淬后在饱和石灰水中浸泡一天后取出，采用粉磨、破碎手段进行粉碎，得到玻璃化产物掺合料，其中粒径0.075mm-0.15mm部分为10%，0.005mm-0.075mm部分不少于85%，0.005mm以下部分不高于5%。

6.按照权利要求1所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：所述颜料为氧化铁红或氧化铁黄。

7.按照权利要求1所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：所述增强剂为纳米二氧化硅。

8.按照权利要求1所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：还包含减水剂，减水剂包含聚羧酸系、奈系和氨磺酸中的一种或几种的组合。

9.按照权利要求8所述的一种玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料，其特征在于：所述减水剂用量为水泥质量的0.5%-2%。

10.一种权利要求1-9任一项所述的玻璃化产物作为掺合料的透水沥青混合料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：将木质素2-3质量份、减水剂、水10-15质量份混合均匀，得到混合溶液；减水剂用量为水泥质量的0.5%-2%；

步骤二：将沥青45-60质量份、水泥5-15质量份、粗集料25-45质量份、细集料15-30质量份、玻璃化处理产物掺合料15-20质量份、颜料0-10质量份和增强剂0-3质量份加入搅拌机，混合均匀；

步骤三：将步骤一的混合溶液加入步骤二的搅拌机中，继续搅拌均匀，得到沥青透水混合料。

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