CN112266623A - 赤泥基复合改性沥青胶浆、改性沥青混合料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改性沥青技术领域，具体涉及赤泥基复合改性沥青胶浆、改性沥青混合料及其制备方法与应用。所述赤泥基复合改性沥青胶浆的原料组成包括：基质沥青55‑80份，赤泥10‑20份，胶粉5‑10份，SBS改性剂1‑7份，相容剂0.1‑1份，稳定剂0.1‑1份，消石灰1‑10份，白泥1‑10份，硅酸盐材料0.3‑10份。本发明通过使用赤泥和废弃胶粉以及SBS改性材料复配，起到增强沥青混合料路用性能的效果，得到的改性沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性、高温抗车辙性、刚度等性能均得到了显著提高，而且有助于促进固废资源利用，保护环境，节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及改性沥青技术领域，具体涉及赤泥基复合改性沥青胶浆、改性沥青混合料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
近年来，我国的公路行业取得了飞速的发展，截至2019年，中国公路总里程已达484.65万公里、高速公路达14.26万公里，居世界第一。其中，高等级公路的路面典型结构为半刚性基层沥青路面，沥青路面的用量比例已达85％以上。沥青路面相比水泥路面，具有噪音小、行车平稳舒适、维修方便等优点。但随着公路通车年限的增加或由于重载车比例大，沥青路面会出现各种病害，如车辙、裂缝、坑槽等。要想提高沥青路面的使用寿命，提高沥青面层的路用性能尤为关键。
复合材料改性沥青以其优良的路用性能成为国内外道路界普遍关注的热点，研究开发新型的高性能复合改性沥青材料，实现提高沥青混合料的路用性能、减少沥青路面服役过程中的病害，从而达到减少路面维修成本，提高道路使用安全性的目的。
赤泥是是氧化铝厂用碱法处理铝土矿提取氧化铝后排放的不溶性固体工业废弃物，因其富含氧化铁，呈现出红色或褐色，故称为赤泥。现在我国的赤泥综合利用率不足4％。大量的赤泥露天堆放占用大量土地，耗费大量的堆场建设和耕地费用，对周围土体和地下水环境带来安全隐患，扩大赤泥使用途径是亟待解决的问题。
由于汽车行业的快速发展，废旧轮胎大量堆积，据统计，2018年中国的废轮胎产生量约3.8亿条，重量约合1480万吨，且将呈逐年递增的趋势，年递增的趋势，如此巨大数量的废轮胎橡胶，如果不妥善处理，则极容易造成“黑色污染”，对经济、环境和资源的循环利用性等造成巨大的损失。而橡胶是三维交联的热固性高分子材料，自然分解需数百年的时间。因此对废轮胎的处理及利用是亟待解决的问题。
发明内容
针对上述的问题，本发明提供一种赤泥基复合改性沥青胶浆、改性沥青混合料及其制备方法与应用，通过将赤泥与废弃轮胎制备的胶粉等联用，不仅提高了沥青混合料的路用性能，促进固废资源利用。而且有助于保护环境、节约资源。为实现上述目的，本发明的技术方案如下所示。
在本发明的第一方面，提供一种赤泥基复合改性沥青胶浆，按重量份计，其原料组成包括：基质沥青55-80份，赤泥10-20份，胶粉5-10份，SBS改性剂1-7份，相容剂0.1-1份，稳定剂0.1-1份，消石灰1-10份，白泥1-10份，硅酸盐材料0.3-10份。
在本发明的一些实施例中，优选地，按重量份计，所述赤泥基复合改性沥青胶浆的原料组成包括：基质沥青55-70份，赤泥15-20份，胶粉5-10份，SBS改性剂3-5份，相容剂0.5-1份，稳定剂0.5-1份，消石灰2-3份，白泥2-3份，硅酸盐水泥2-5份。采用上述范围的沥青胶浆时，获得的改性沥青具有更佳的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性、动态模量。
在本发明的一些实施例中，所述赤泥包括烧结法赤泥、拜耳法赤泥、联合法赤泥中的任一种或几种的混合物。在本发明中，由于赤泥颗粒具有多孔隙结构，并且有较大的比表面积，有助于增强与基质沥青之间的吸附能力，提高与基质沥青之间的粘结效果。
在本发明的一些实施例中，所述胶粉由废弃轮胎制得，胶粉粒径为40-100目。在本发明中，胶粉可以吸收沥青中的饱和分和芳香分发生溶胀，体积变大，胶粉颗粒在沥青中起着骨架作用，溶胀的胶粉颗粒与沥青共混，改变了沥青的物理力学性能，从而达到对沥青改性的效果。
在本发明的一些实施例中，所述SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，包括星型SBS和线型SBS两种。在本发明中，SBS改性剂能够吸收沥青中饱和分和芳香分，从而增加沥青中胶质和沥青质含量，使得沥青的胶体结构转变为凝胶型结构，细小的SBS微粒相互连接形成空间网格结构，进而影响其性能。另外，SBS是一种较为成熟且应用广泛的沥青改性剂，但是其成本较高，而本发明将其应用在本发明的赤泥基复合改性沥青胶浆中，保证它的改性效果并且减少SBS的使用量。
另外，在本发明中，当赤泥与胶粉、SBS改性剂复配时，赤泥颗粒表面通透的间隙孔结构为橡胶粉以及部分沥青大分子的机械嵌固提供了条件，由此，赤泥颗粒将橡胶和SBS高聚合物分子之间和沥青大分子之间连接为一个整体，赤泥颗粒的“搭桥”作用使复合改性沥青胶浆的空间网络结构更加牢固，阻碍了高温下沥青分子的流动性。同时，胶粉、沥青嵌入赤泥间隙孔中，非常有利于胶粉、沥青分子的伸展，增加了胶浆低温下的柔韧性和延展性。
在本发明的一些实施例中，所述白泥主要成分为碳酸钙和碳酸钠，并有木质素纤维成分，具有较高的抗拉强度，这使得白泥可以提高沥青混合料的低温抗裂性能。
在本发明的一些实施例中，所述硅酸盐材料包括硅酸盐水泥、石棉、蒙脱土等中的任意一种或多种。这类硅酸盐材料具有特殊的层状结构，可以有效地阻隔有机溶剂分子和水分子，而且对空气中的氧气和二氧化碳等气态物质也具有很好的阻隔作用，减缓沥青材料的老化。
进一步地，所述稳定剂包括硫磺、硫化物、聚异丁烯、丁二烯-丙烯腈共聚物等中的任一种或几种。稳定剂可以使得聚合物改性剂与沥青之间反应形成一种共聚物，在沥青内形成网状结构结合沥青增加其热稳定性、坚韧性。
进一步地，所述相容剂包括芳烃油、橡胶油、糠醛抽出油等中的任一种或几种。相容剂可以增加改性剂在沥青中的分散能力，同时增加改性沥青的稳定性，还不影响自身的性能。
在本发明的第二方面，提供所述赤泥基复合改性沥青胶浆的制备方法：
(1)将基质沥青加热至融化后加入SBS改性剂，搅拌均匀后进行剪切处理，然后加入相容剂和稳定剂，继续进行剪切处理，得到沥青胶浆。
(2)在所述沥青胶浆中加入胶粉，搅拌均匀后进行剪切处理，然后加入赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐材粉末，搅拌均匀，即得。
步骤(1)中，首先加入SBS改性剂并搅拌，使得SBS改性剂发生溶胀，而后加入稳定剂和相容剂后高速剪切，使得SBS改性剂充分分散在沥青中。
步骤(2)中，加入胶粉并搅拌、剪切均匀，这使得SBS改性剂与胶粉可以形成共混的连接结构，最后加入赤泥等粉体，赤泥颗粒将橡胶和SBS高聚合物分子之间和沥青大分子之间连接为一个整体。
进一步地，步骤(1)中，所述将沥青加热至融化的温度为130-170℃，时间为1-3h。
进一步地，步骤(2)中，所述赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐材粉末的制备方法为：将赤泥、白泥或硅酸盐材料分别球磨，然后烘干，即得。可选地，所述球磨的方法为：球磨10-40min，磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径。烘干采用的温度为100-120℃，时间为2-5h。
进一步地，步骤(1)和(2)中，所述搅拌转速为200-500rpm，温度为160-180℃，搅拌时间30-60min。
进一步地，步骤(1)和(2)中，所述剪切的转速为：4000-6000rpm，温度为170-200℃，剪切时间为30-60min。
在本发明的第三方面，提供一种改性沥青混合料，按重量份计，其原料组成包括：粗集料40-80份，细集料10-60份，填料1-6份，本发明上述的赤泥基复合改性沥青胶浆3-8份。
在本发明的一些实施例中，所述沥青混合料类型包括：AC13、AC20、AC25、SMA13等中的任意一种。所述集料包括石灰岩、玄武岩、辉绿岩、花岗岩等中的任意一种。所述填料为石灰岩矿粉。
在本发明的第四方面，提供所述复合改性沥青混合料的制备方法：
S1、将粗集料、细集料、填料分别预热后备用，将所述赤泥基复合改性沥青胶浆加热融化后备用。
S2、将步骤S1中加热后的粗集料、细集混合均匀，然后加入融化的所述赤泥基复合改性沥青胶浆，然后加入填料，即得。
在本发明的一些实施例中，所述粗、细集料的预热条件为：在160-180℃下加热1-3h。所述赤泥基复合改性沥青胶浆的加热条件为：在160-180℃下加热1-5h至融化。
在本发明的第五方面，提供所述赤泥基复合改性沥青胶浆、改性沥青混合料在道路、桥梁工程等领域中的应用。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过使用赤泥和废弃胶粉以及SBS改性材料复配，起到增强沥青混合料路用性能的效果，得到的改性沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性、高温抗车辙性、刚度等性能均得到了显著提高。
(2)本发明的技术方案为固体废弃物的利用提供了途径，找到了赤泥和胶粉可利用的方法，减少了SBS改性剂的使用量，达到了保护环境、节约资源、降低成本的目的。同时，通过使用本发明提供的沥青混合料，可以减少沥青路面在服役过程中可能出现的病害，提高了道路的安全性，降低了路面维修成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本发明中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
针对前述现有技术中存在的一些不足，本发明公开了一种赤泥基复合改性沥青胶浆、改性沥青混合料及其制备方法。现根据具体实施方式对本发明进一步说明。
下列实施例中，所述赤泥购自山东铝业公司；赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业污染性废弃物。
下列实施例中，所述白泥购自山东省银星造纸厂；白泥是制浆造纸工业苛化阶段产生的固体废弃物，主要成分为碳酸钙和碳酸钠，并有少量木质素纤维成分。
下列实施例中，所述硅酸盐材料为来自山东顺凯建材公司的硅酸盐水泥，其主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。
下列实施例中，所述SBS改性材料购自济南贝亚特化工有限公司。
下列实施例中，所述废胶粉购自山东泰华公司，粒径在40-100目之间。
下列实施例中，所述集料、填料均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)对填料的要求。
第一实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：70#基质沥青70份，烧结法赤泥15份，废胶粉5份，SBS改性剂(星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)3份，芳烃油0.5份，硫磺0.5份，消石灰2份，白泥2份，硅酸盐水泥2份，备用。
(2)将所述烧结法赤泥、白泥、硅酸盐水泥按照球磨40min至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径。然后在105℃烘箱中加热5h，得赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，备用。
(3)将所述70#基质沥青置于145℃烘箱中加热至融化，然后加入SBS改性剂，在160℃,500rpm下搅拌30min后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后加入芳烃油和硫磺，在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm。
(4)在步骤(3)得到的沥青胶浆中掺入废胶粉，在160℃,500rpm下搅拌30min后，然后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后使用搅拌机在160℃下搅拌30min，再加入步骤(2)制备的烧结法赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，并使用搅拌机在160℃,500rpm下搅拌30min后，即得赤泥基复合改性沥青胶浆。
2、一种改性沥青混合料的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：石灰岩粗集料60份、石灰岩细集料30份，石灰岩矿粉6份，本实施例制备的赤泥基复合改性沥青胶浆4份。
(2)将石灰岩粗集料、石灰岩细集料在160℃烘箱中预热3h，将石灰岩矿粉在170℃烘箱中预热3h，将赤泥基复合改性沥青胶浆在165℃烘箱中加热1h融化，备用。
(3)将步骤(2)预热后石灰岩粗集料、石灰岩细集料在170℃拌锅中混合90s，然后加入步骤(2)融化的赤泥基复合改性沥青胶浆，在170℃拌锅中混合90s，得到前混合物。
(4)将石灰岩矿粉加入步骤(3)的前混合物中，在170℃拌锅中混合90s，即得复合改性沥青混合料。
第二实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：70#基质沥青55份，烧结法赤泥20份，废胶粉10份，SBS改性剂(星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)5份，芳烃油1份，硫磺1份，消石灰3份，白泥3份，硅酸盐水泥10份。
(2)方法同第一实施例：将所述烧结法赤泥、白泥、硅酸盐水泥制备赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，备用。
(3)将所述70#基质沥青置于145℃烘箱中加热至融化，然后加入SBS改性剂，搅拌20min后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后加入芳烃油和硫磺，在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm。
(4)在步骤(3)得到的沥青胶浆中掺入废胶粉，在160℃,500rpm下搅拌30min后，然后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后使用搅拌机在160℃,500rpm下搅拌30min后，再加入步骤(2)制备的烧结法赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，并使用搅拌机在160℃,500rpm下搅拌30min后，即得赤泥基复合改性沥青胶浆。
2、一种改性沥青混合料的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：石灰岩粗集料60份、石灰岩细集料30份，石灰岩矿粉6份，本实施例制备的赤泥基复合改性沥青胶浆4份。
(2)将石灰岩粗集料、石灰岩细集料在160℃烘箱中预热3h，将石灰岩矿粉在170℃烘箱中预热3h，将赤泥基复合改性沥青胶浆在165℃烘箱中加热1h融化，备用。
(3)将步骤(2)预热后石灰岩粗集料、石灰岩细集料在170℃拌锅中混合90s，然后加入步骤(2)融化的赤泥基复合改性沥青胶浆，在170℃拌锅中混合90s，得到前混合物。
(4)将石灰岩矿粉加入步骤(3)的前混合物中，在170℃拌锅中混合90s，即得复合改性沥青混合料。
第三实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：70#基质沥青80份，烧结法赤泥10份，废胶粉5份，SBS改性剂(线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)1份，芳烃油0.1份，硫磺0.1份，消石灰2份，白泥1份，硅酸盐水泥5份。
(2)方法同第一实施例：将所述烧结法赤泥、白泥、硅酸盐水泥制备赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，备用。
(3)将所述70#基质沥青置于145℃烘箱中加热至融化，然后加入SBS改性剂，在160℃,500rpm下搅拌30min后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后加入芳烃油和硫磺，在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm。
(4)在步骤(3)得到的沥青胶浆中掺入废胶粉，在160℃,500rpm下搅拌30min后，然后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后使用搅拌机在160℃下搅拌30min，再加入步骤(2)制备的烧结法赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，并使用搅拌机在160℃,500rpm下搅拌30min后，即得赤泥基复合改性沥青胶浆。
2、一种改性沥青混合料的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：石灰岩粗集料60份、石灰岩细集料30份，石灰岩矿粉6份，本实施例制备的赤泥基复合改性沥青胶浆4份。
(2)将石灰岩粗集料、石灰岩细集料在160℃烘箱中预热3h，将石灰岩矿粉在170℃烘箱中预热3h，将赤泥基复合改性沥青胶浆在165℃烘箱中加热1h融化，备用。
(3)将步骤(2)预热后石灰岩粗集料、石灰岩细集料在170℃拌锅中混合90s，然后加入步骤(2)融化的赤泥基复合改性沥青胶浆，在170℃拌锅中混合90s，得到前混合物。
(4)将石灰岩矿粉加入步骤(3)的前混合物中，在170℃拌锅中混合90s，即得复合改性沥青混合料。
第四实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：70#基质沥青70份，烧结法赤泥20份，废胶粉5份，SBS改性剂(线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)1份，芳烃油0.1份，硫磺0.1份，消石灰1份，白泥1份，硅酸盐水泥0.8份。
(2)方法同第一实施例：将所述烧结法赤泥、白泥、硅酸盐水泥制备赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，备用。
(3)将所述70#基质沥青置于145℃烘箱中加热至融化，然后加入SBS改性剂，在160℃,500rpm下搅拌30min后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后加入芳烃油和硫磺，在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm。
(4)在步骤(3)得到的沥青胶浆中掺入废胶粉，在160℃,500rpm下搅拌30min后，然后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后使用搅拌机在160℃下搅拌30min，再加入步骤(2)制备的烧结法赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，并使用搅拌机在160℃,500rpm下搅拌30min后，即得赤泥基复合改性沥青胶浆。
2、一种改性沥青混合料的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：石灰岩粗集料60份、石灰岩细集料30份，石灰岩矿粉6份，本实施例制备的赤泥基复合改性沥青胶浆4份。
(2)将石灰岩粗集料、石灰岩细集料在160℃烘箱中预热3h，将石灰岩矿粉在170℃烘箱中预热3h，将赤泥基复合改性沥青胶浆在165℃烘箱中加热1h融化，备用。
(3)将步骤(2)预热后石灰岩粗集料、石灰岩细集料在170℃拌锅中混合90s，然后加入步骤(2)融化的赤泥基复合改性沥青胶浆，在170℃拌锅中混合90s，得到前混合物。
(4)将石灰岩矿粉加入步骤(3)的前混合物中，在170℃拌锅中混合90s，即得复合改性沥青混合料。
第五实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：70#基质沥青70份，烧结法赤泥10份，废胶粉10份，SBS改性剂(线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)7份，芳烃油1份，硫磺1份，消石灰10份，白泥10份，硅酸盐水泥0.3份。
(2)方法同第一实施例：将所述烧结法赤泥、白泥、硅酸盐水泥制备赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，备用。
(3)将所述70#基质沥青置于145℃烘箱中加热至融化，然后加入SBS改性剂，在160℃,500rpm下搅拌30min后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后加入芳烃油和硫磺，在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm。
(4)在步骤(3)得到的沥青胶浆中掺入废胶粉，在160℃,500rpm下搅拌30min后，然后在180℃下高速剪切30min，转速为5000rpm，之后使用搅拌机在160℃下搅拌30min，再加入步骤(2)制备的烧结法赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，并使用搅拌机在160℃,500rpm下搅拌30min后，即得赤泥基复合改性沥青胶浆。
2、一种改性沥青混合料的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：石灰岩粗集料60份、石灰岩细集料30份，石灰岩矿粉6份，本实施例制备的赤泥基复合改性沥青胶浆4份。
(2)将石灰岩粗集料、石灰岩细集料在160℃烘箱中预热3h，将石灰岩矿粉在170℃烘箱中预热3h，将赤泥基复合改性沥青胶浆在165℃烘箱中加热1h融化，备用。
(3)将步骤(2)预热后石灰岩粗集料、石灰岩细集料在170℃拌锅中混合90s，然后加入步骤(2)融化的赤泥基复合改性沥青胶浆，在170℃拌锅中混合90s，得到前混合物。
(4)将石灰岩矿粉加入步骤(3)的前混合物中，在170℃拌锅中混合90s，即得复合改性沥青混合料。
第六实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：70#基质沥青70份，烧结法赤泥15份，废胶粉5份，SBS改性剂(星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)3份，芳烃油0.5份，硫磺0.5份，消石灰2份，白泥2份，硅酸盐水泥2份，备用。
(2)将所述烧结法赤泥、白泥、硅酸盐水泥按照球磨10min至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径。然后在100℃烘箱中加热2h，得赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，备用。
(3)将所述70#基质沥青置于130℃烘箱中加热3h至融化，然后加入SBS改性剂，在180℃,200rpm下搅拌60min后，在200℃下高速剪切60min，转速为4000rpm，之后加入芳烃油和硫磺，在200℃下高速剪切60min，转速为4000rpm。
(4)在步骤(3)得到的沥青胶浆中掺入废胶粉，在180℃,200rpm下搅拌60min后，然后在200℃下高速剪切30min，转速为4000rpm，之后使用搅拌机在160℃下搅拌60min，再加入步骤(2)制备的烧结法赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，并使用搅拌机在180℃,200rpm下搅拌60min后，即得赤泥基复合改性沥青胶浆。
2、一种改性沥青混合料的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：石灰岩粗集料31份、石灰岩细集料60份，石灰岩矿粉6份，本实施例制备的赤泥基复合改性沥青胶浆3份。
(2)将石灰岩粗集料、石灰岩细集料在160℃烘箱中预热3h，将石灰岩矿粉在170℃烘箱中预热3h，将赤泥基复合改性沥青胶浆在165℃烘箱中加热1h融化，备用。
(3)将步骤(2)预热后石灰岩粗集料、石灰岩细集料在170℃拌锅中混合90s，然后加入步骤(2)融化的赤泥基复合改性沥青胶浆，在170℃拌锅中混合90s，得到前混合物。
(4)将石灰岩矿粉加入步骤(3)的前混合物中，在170℃拌锅中混合90s，即得复合改性沥青混合料。
第七实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：70#基质沥青70份，烧结法赤泥15份，废胶粉5份，SBS改性剂(星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)3份，芳烃油0.5份，硫磺0.5份，消石灰2份，白泥2份，硅酸盐水泥2份，备用。
(2)将所述烧结法赤泥、白泥、硅酸盐水泥按照球磨10min至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径。然后在120℃烘箱中加热2h，得赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，备用。
(3)将所述70#基质沥青置于170℃烘箱中加热1h至融化，然后加入SBS改性剂，在160℃,500rpm下搅拌30min后，然后在170℃下高速剪切30min，转速为6000rpm，之后加入芳烃油和硫磺，在170℃下高速剪切30min，转速为6000rpm。
(4)在步骤(3)得到的沥青胶浆中掺入废胶粉，在160℃,500rpm下搅拌30min后，然后在170℃下高速剪切30min，转速为6000rpm，之后使用搅拌机在160℃下搅拌30min，再加入步骤(2)制备的烧结法赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐水泥粉末，并使用搅拌机在160℃,500rpm下搅拌30min后，即得赤泥基复合改性沥青胶浆。
2、一种改性沥青混合料的制备，包括如下步骤：
(1)按重量份计，称取以下原料：石灰岩粗集料80份、石灰岩细集料10份，石灰岩矿粉2份，本实施例制备的赤泥基复合改性沥青胶浆8份。
(2)将石灰岩粗集料、石灰岩细集料在160℃烘箱中预热3h，将石灰岩矿粉在170℃烘箱中预热3h，将赤泥基复合改性沥青胶浆在165℃烘箱中加热1h融化，备用。
(3)将步骤(2)预热后石灰岩粗集料、石灰岩细集料在170℃拌锅中混合90s，然后加入步骤(2)融化的赤泥基复合改性沥青胶浆，在170℃拌锅中混合90s，得到前混合物。
(4)将石灰岩矿粉加入步骤(3)的前混合物中，在170℃拌锅中混合90s，即得复合改性沥青混合料。
第八实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，同第一实施例，区别在于未添加赤泥。
2、一种改性沥青混合料的制备，同第一实施例，区别在于采用的赤泥基复合改性沥青胶浆中为本实施例制备。
第九实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，同第一实施例，区别在于未添加废胶粉。
2、一种改性沥青混合料的制备，同第一实施例，区别在于采用的赤泥基复合改性沥青胶浆中为本实施例制备。
第十实施例
1、一种赤泥基复合改性沥青胶浆的制备，同第一实施例，区别在于未添加SBS改性剂。
2、一种改性沥青混合料的制备，同第一实施例，区别在于采用的赤泥基复合改性沥青胶浆中为本实施例制备。
性能测试
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的试验流程，对第一到第八实施例制备的沥青混合料进行高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性、动态模量的评价，具体评价指标见表1。
表1
由上述表1的性能测试结果可以看出：相对于第八至第十实施例的测试结果，(1)使用赤泥基复合改性材料后，通过进行冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验得到的沥青混合料的冻融劈裂强度比和浸水残留稳定度显著提高，说明本发明实施例制备的赤泥基复合改性材料可以有效提高沥青混合料的水稳定性。(2)使用赤泥基复合改性材料后，通过进行沥青混合料的小梁弯曲试验得到的沥青混合料最大弯曲应变显著提高，说明本发明实施例制备的赤泥基复合改性材料可以有效提高沥青混合料的低温抗裂性。(3)使用赤泥基复合改性材料后，通过进行马歇尔稳定度试验和汉堡车辙试验得到的沥青混合料的马歇尔稳定度和动稳定度显著提高，说明本发明实施例制备的赤泥基复合改性材料可以有效提高沥青混合料的高温抗车辙性。(4)使用赤泥基复合改性材料后，通过进行简单性能试验(SPT)可以看出，加入赤泥基复合改性材料的沥青混合料的动态模量大幅提高，从而说明沥青混合料刚度提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种赤泥基复合改性沥青胶浆，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括：基质沥青55-80份，赤泥10-20份，胶粉5-10份，SBS改性剂1-7份，相容剂0.1-1份，稳定剂0.1-1份，消石灰1-10份，白泥1-10份，硅酸盐材料0.3-10份。
2.根据权利要求1所述的赤泥基复合改性沥青胶浆，其特征在于，按重量份计，所述沥青胶浆的原料组成包括：基质沥青55-70份，赤泥15-20份，胶粉5-10份，SBS改性剂3-5份，相容剂0.5-1份，稳定剂0.5-1份，消石灰2-3份，白泥2-3份，硅酸盐水泥2-5份。
3.根据权利要求1所述的赤泥基复合改性沥青胶浆，其特征在于，所述赤泥包括烧结法赤泥、拜耳法赤泥、联合法赤泥中的任一种或几种；
或者，所述胶粉由废弃轮胎制得，胶粉粒径为40-100目；
或者，所述SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，包括星型SBS、线型SBS。
4.根据权利要求1所述的赤泥基复合改性沥青胶浆，其特征在于，所述白泥主要成分为碳酸钙和碳酸钠，并有木质素纤维成分；
或者，所述硅酸盐材料包括硅酸盐水泥、石棉、蒙脱土中的任一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的赤泥基复合改性沥青胶浆，其特征在于，所述稳定剂包括硫磺、硫化物、聚异丁烯、丁二烯-丙烯腈共聚物中的任一种或几种；
或者，所述相容剂包括芳烃油、橡胶油、糠醛抽出油中的任一种或几种。
6.权利要求1-5任一项所述的赤泥基复合改性沥青胶浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将基质沥青加热至融化后加入SBS改性剂，搅拌均匀后进行剪切处理，然后加入相容剂和稳定剂，继续进行剪切处理，得到沥青胶浆；
(2)在所述沥青胶浆中加入胶粉，搅拌均匀后进行剪切处理，然后加入赤泥粉末、消石灰粉末、白泥粉末、硅酸盐材粉末，搅拌均匀，即得。
7.权利要6所述的赤泥基复合改性沥青胶浆的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述将基质沥青加热至融化的温度为130-170℃，时间为1-3h。
或者，步骤(2)中，所述赤泥粉末、白泥粉末、硅酸盐材粉末的制备方法为：将赤泥、白泥或硅酸盐材料分别球磨，然后烘干，即得。优选地，所述球磨的方法为：球磨10-40min，磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径；
或者，所述烘干采用的温度为100-120℃，时间为2-5h；
或者，步骤(1)和(2)中，所述搅拌转速为200-500rpm，温度为160-180℃，搅拌时间30-60min；
或者，步骤(1)和(2)中，所述剪切的转速为：4000-6000rpm，温度为170-200℃，剪切时间为30-60min。
8.一种改性沥青混合料，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括：粗集料40-80份，细集料10-60份，填料1-6份，权利要求6或7所述的方法制备的赤泥基复合改性沥青胶浆3-8份。
优选地，所述沥青混合料类型包括：AC13、AC20、AC25、SMA13中的任意一种；
或者，所述集料包括石灰岩、玄武岩、辉绿岩、花岗岩中的任意一种；
或者，所述填料为石灰岩矿粉。
9.权利要求8所述的所述复合改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将粗集料、细集料、填料分别预热后备用；
将所述赤泥基复合改性沥青胶浆加热融化后备用；
S2、将步骤S1中加热后的粗集料、细集混合均匀，然后加入融化的所述赤泥基复合改性沥青胶浆，然后加入填料，即得。
优选地，所述粗、细集料的预热条件为：在160-180℃下加热1-3h；
或者，所述赤泥基复合改性沥青胶浆的加热条件为：在160-180℃下加热1-5h至融化。
10.权利要求1-5任一项所述的赤泥基复合改性沥青胶浆，或者权利要求6或7所述的方法制备的赤泥基复合改性沥青胶浆，或者权利要求8所述的改性沥青混合料，或者权利要求9所述的方法制备的改性沥青混合料在道路、桥梁工程领域中的应用。
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