CN113880481A - 用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法 - Google Patents

用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法。首先在再生骨料表面涂覆矿渣硅酸盐水泥浆体以增强再生骨料的强度，然后涂覆丙烯酸基防水涂料，降低再生骨料孔隙，以减少再生骨料其对水/沥青的吸收，提高再生骨料与沥青之间的界面黏结强度，最终全面提升基于水泥基再生骨料的沥青混合料的路用性能。

Description

用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法
技术领域
本发明涉及道路工程固废资源化领域，具体地讲，涉及用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法。
背景技术
水泥基再生骨料指水泥混凝土固体废弃物中粒径较粗的集料，主要产生于建筑固体废弃物和水泥混凝土路面废弃物。目前，水泥混凝土固体废弃物排放量资源化率较低。直接填埋或露天堆放水泥混凝土固体废弃物，不仅占用大量土地资源且易造成二次污染，因此水泥混凝土固体废弃物资源化处置有巨大的社会需求。
沥青路面建造具备大规模消纳水泥混凝土固体废弃物的能力，可以有效提升固体废弃物的资源化水平，但是相关研究和工程应用经验表明，水泥混凝土固体废弃物在生产沥青混合料之前需要进行预处理。水泥基再生骨料的初始缺陷(主要包括微裂纹、孔隙、附着粉体)和表面附着老砂浆，导致其品质较差，与新骨料质量差异较大。直接采用未处理的水泥基再生骨料制备沥青混合料，存在以下两个主要弊端：一是由于水泥基再生骨料表面老砂浆和粉体，会导致再生骨料与沥青混合料黏附性差，从而导致沥青混合料容易出现开裂、水损坏等病害；二是由于水泥基再生骨料表面存在的大量孔隙，会使沥青混合料中沥青的用量增大，从而导致材料成本增加。
现有技术对于水泥基再生骨料的预处理工艺主要包括两类：一类是物理强化技术，另一类是化学强化技术。物理强化技术主要是通过整形强化设备，通过摩擦和撞击去除表面附着砂浆，实现对再生骨料的预处理，但是采用物理强化技术，容易造成骨料二次损伤，极易破碎骨料的棱角性，而骨料的棱角性对于沥青混合料的路用性能至关重要。化学强化技术主要是通过在骨料表面涂刷表面处理剂，该类技术的质量取决于表面处理剂，但是现有市场表面处理剂质量参差不齐，配方复杂，而且经表面处理剂处理后的水泥基再生骨料主要用于生产水泥混凝土，与沥青的黏附性未得到改善，并不适用于生产沥青混合料，此外，现有的表面处理剂并不能有效提高再生骨料的强度。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的问题，利用矿渣硅酸盐水泥浆体和丙烯酸基防水涂料提高水泥基再生骨料的强度和耐久性。
用于解决技术问题的方案
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供预定粒径的混凝土颗粒作为水泥基再生骨料A；
在所述再生骨料A表面裹附矿渣硅酸盐水泥浆体；
使裹附了所述矿渣硅酸盐水泥浆体的所述再生骨料A进行水化反应，得到再生骨料A1；
提供丙烯酸基防水涂料与水混合制成的混合溶液B1；
在所述再生骨料A1表面裹附所述混合溶液B1，得到再生骨料A2；
提供丙烯酸基防水涂料与水混合制成的混合溶液B2；
将所述混合溶液B2与所述再生骨料A2混合并干燥。
进一步地，将2质量份的矿渣硅酸盐水泥与1质量份的水混合，制成矿渣硅酸盐水泥浆体。
进一步地，所述再生骨料A和所述矿渣硅酸盐水泥浆体的混合搅拌时间为1～3分钟，完成搅拌后放置20～28小时；所述矿渣硅酸盐水泥浆体的质量是所述再生骨料A的质量的1％～3％。
进一步地，所述水化反应的时间为5～9天。
进一步地，将1质量份的丙烯酸基防水涂料与2质量份的水混合，制成所述混合溶液B1。
进一步地，所述再生骨料A1和所述混合溶液B1的混合搅拌时间为1～3分钟，搅拌完成后放置3～4小时；所述混合溶液B1的质量是所述再生骨料A的质量的3％～7％。
进一步地，将2质量份的丙烯酸基防水涂料与1质量份的水混合，制成所述混合溶液B2。
进一步地，所述混合溶液B2和所述再生骨料A2的混合搅拌时间为1～3分钟，干燥时间为20～30小时；所述混合溶液B2的质量是所述再生骨料A的质量的1％～5％。
进一步地，所述预定粒径的混凝土颗粒是粒径为4.75mm～31.5mm的混凝土颗粒。
本发明还提供一种沥青混合料，其包括前述用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法获得的水泥基再生骨料。
有益效果：
本发明提出的用于沥青混合料的水泥基再生骨料的涂层方法，涂层材料和操作方法简单，经表面处理的再生骨料，与沥青黏附性好，再生骨料的强度得到提高，大幅提升了沥青混合料的路用性能；同时再生骨料表面孔隙大幅降低，减少了沥青用量，节约了工程造价。此外，本发明拓宽了水泥基再生骨料的利用途径，实现了水泥基再生骨料在沥青混合料中的高效利用，提升了水泥基再生骨料的资源化率，具有显著的社会经济效益。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例，并且用于解释本发明所公开的方法。
图1为根据本发明的用于沥青混合料的水泥基再生骨料的涂层方法获得的水泥基再生骨料的示意图。
附图标记列表：
1、再生骨料；2、矿渣硅酸盐水泥涂层；3、丙烯酸基防水涂层。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。对于本领域技术人员熟知的方法、材料、手段等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明的用于沥青混合料的水泥基再生骨料的涂层方法的基本思路为：首先在水泥基再生骨料表面涂覆矿渣硅酸盐水泥浆体以增强再生骨料的强度；然后，涂覆丙烯酸基防水涂料，降低再生骨料孔隙，以减少再生骨料其对水/沥青的吸收，提高再生骨料与沥青之间的界面黏结强度，最终全面提升基于水泥基再生骨料的沥青混合料的路用性能。
具体包括如下步骤：
1、将废旧混凝土材料破碎、筛分，选取预定粒径的混凝土颗粒作为水泥基再生骨料，命名为再生骨料A。
优选地，选取粒径大于4.75mm(毫米)的混凝土颗粒，粒径大于31.5mm的混凝土颗粒继续破碎，然后最终选取粒径为4.75mm～31.5mm的混凝土颗粒作为水泥基再生骨料A。
2、将矿渣硅酸盐水泥与水混合，制成矿渣硅酸盐水泥浆体。
优选地，将2份(质量份)矿渣硅酸盐水泥与1份(质量份)水混合，制成矿渣硅酸盐水泥浆体。
3、在再生骨料A表面裹附矿渣硅酸盐水泥浆体。
优选地，将再生骨料A和矿渣硅酸盐水泥浆体混合搅拌1min(分钟)～3min，完成搅拌后放置20～28h(小时)。其中，矿渣硅酸盐水泥浆体质量是再生骨料A质量的1％～3％。
更优选地，矿渣硅酸盐水泥浆体的质量是再生骨料A质量的2％，混合搅拌2min，搅拌完成后放置24h。在该优选实施方式中，矿渣硅酸盐水泥浆体的质量选取再生骨料A质量的2％是因为要控制再生骨料表面矿渣硅酸盐水泥浆体涂层厚度。涂层厚度太薄，不足以提升再生骨料强度。涂层厚度太厚，再生骨料表面容易产生剥落。2％左右时，涂层厚度能有效提升骨料强度。
4、将裹附了矿渣硅酸盐水泥浆体的再生骨料A放至水中，进行水化反应，然后取出再生骨料，将完成水化反应的再生骨料A命名为再生骨料A1。
优选地，水化反应的时间为5～9天。更优选地，水化反应的时间为7天。
5、将丙烯酸基防水涂料与水混合，制成混合溶液B1。
优选地，将1份(质量份)丙烯酸基防水涂料与2份(质量份)水混合，制成混合溶液B1。
其中，本发明中的丙烯酸基防水涂料是指市售的、纯丙烯酸聚合物乳液为基料，加入其他添加剂而制得的单组份水乳型防水涂料。例如，西卡(中国)有限公司生产的SikaTite-BE。
6、在再生骨料A1表面裹附混合溶液B1，得到再生骨料A2。
优选地，将再生骨料A1和混合溶液B1混合搅拌1min～3min，完成后放置3～4h，得到再生骨料A2。其中，混合溶液B1的质量是再生骨料A的质量的3％～7％。
为了有效地封闭矿渣硅酸盐水泥浆体涂层表面的孔隙，优选地，混合溶液B1的质量是再生骨料A的质量的5％，搅拌时间为2min。
7、将丙烯酸基防水涂料与水混合，制成混合溶液B2。
优选地，将2份(质量份)丙烯酸基防水涂料与1份(质量份)水混合，制成混合溶液B2。
8、将混合溶液B2与再生骨料A2混合并干燥，得到处理后的水泥基再生骨料，即用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法完毕。
优选地，将混合溶液B2和再生骨料A2混合搅拌1～3min，最后在通风区域干燥20～30h。其中，混合溶液B2的质量是再生骨料A质量的1％～5％。
更优选地，为了进一步提升再生骨料表面粘结性，混合溶液B2的质量是再生骨料A质量的3.5％，搅拌时间为2min，干燥时间为24h。
如图1所示，利用本发明的涂层方法获得的水泥基再生骨料的基本结构包括：位于最内层的再生骨料1，裹附在再生骨料1外面的矿渣硅酸盐水泥涂层2，以及裹附在矿渣硅酸盐水泥涂层2外面的两层丙烯酸基防水涂层3。
需要说明的是：在本发明的上述涂层方法中，再生骨料第一次裹附丙烯酸基防水涂料的目的是封闭再生骨料表面的孔隙，由于要求丙烯酸基防水涂料的渗透性较好，从而能很好地渗入孔隙中，因此优选1质量份上的丙烯酸基防水涂料与2质量份的水混合，保证较小的黏度，从而具备很好的流动性；再生骨料第二次裹附丙烯酸基防水涂料的目的一是进一步封闭表面的一些残余少量孔隙，另一主要目的就是增强再生骨料与沥青的黏附性，因此优选2质量份的丙烯酸基防水涂料与1质量份的水混合，丙烯酸基防水涂料比例较高，以显著提升再生骨料与沥青的黏附性。
实施例：
1、将废旧混凝土材料破碎、筛分，选取粒径大于4.75mm的混凝土颗粒，粒径大于31.5mm的继续破碎，然后最终选取粒径为4.75mm～31.5mm的混凝土颗粒200kg(千克)，作为水泥基再生骨料A。
2、准备矿渣硅酸盐水泥质量为2.66kg，水质量为1.34kg，将矿渣硅酸盐水泥与水混合充分搅拌，制成矿渣硅酸盐水泥浆体，共计4kg。
3、在再生骨料A表面裹附矿渣硅酸盐水泥浆体，矿渣硅酸盐水泥浆体的质量是再生骨料A质量的2％，混合搅拌2min，完成后放置24h。
4、将裹附了矿渣硅酸盐水泥浆体的再生骨料A放至水中，时间为7天，完成水化反应，然后取出，得到再生骨料A1。
5、将3.33kg丙烯酸基防水涂料与6.67kg水混合，充分搅拌制成混合溶液B1。
6、在矿渣硅酸盐水泥浆体再生骨料A1表面裹附混合溶液B1，混合溶液B1的质量是再生骨料A质量的5％，混合搅拌2min，完成后放置3～4h，试样命名为再生骨料A2。
7、将4.67kg丙烯酸基防水涂料与2.33kg水混合，制成混合溶液B2。
8、将混合溶液B2倒入再生骨料A2，搅拌2min，最后在通风区域干燥24h。其中，混合料溶液B2的质量是再生骨料A的质量的3.5％。
验证例：
为了验证本发明所述方法的效果，根据现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)，制备沥青混合料，对采用本发明的涂层方法制备的再生骨料和采用原始再生骨料(即前述再生骨料A)的沥青混合料的路用性能指标进行测试。见下表1。
表1 两种沥青混合料的路用性能测试结果
Figure BDA0003363609450000081
由表1中试验结果可知，由本发明的涂层方法处理的再生骨料制备的沥青混合料的沥青用量低于采用原始再生骨料制备的沥青混合料，说明采用本发明的涂层方法有效降低了再生骨料表面孔隙，降低了沥青吸收量，这有利于节约工程材料成本；另一方面，由本发明的涂层方法处理的再生骨料制备的沥青混合料，其路用性能指标全面高于采用原始再生骨料制备的沥青混合料，说明采用本发明的涂层方法，提高了再生骨料与沥青之间的界面黏结强度，全面提升了沥青混合料的路用性能。
以上已经描述了本发明的实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的。在不偏离所说明的实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施方式的方法，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本发明披露的实施方式。

Claims (10)

1.一种用于沥青混合料的水泥基再生骨料涂层方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供预定粒径的混凝土颗粒作为水泥基再生骨料A；
在所述再生骨料A表面裹附矿渣硅酸盐水泥浆体；
使裹附了所述矿渣硅酸盐水泥浆体的所述再生骨料A进行水化反应，得到再生骨料A1；
提供丙烯酸基防水涂料与水混合制成的混合溶液B1；
在所述再生骨料A1表面裹附所述混合溶液B1，得到再生骨料A2；
提供丙烯酸基防水涂料与水混合制成的混合溶液B2；
将所述混合溶液B2与所述再生骨料A2混合并干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将2质量份的矿渣硅酸盐水泥与1质量份的水混合，制成矿渣硅酸盐水泥浆体。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述再生骨料A和所述矿渣硅酸盐水泥浆体的混合搅拌时间为1～3分钟，完成搅拌后放置20～28小时；所述矿渣硅酸盐水泥浆体的质量是所述再生骨料A的质量的1％～3％。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述水化反应的时间为5～9天。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
将1质量份的丙烯酸基防水涂料与2质量份的水混合，制成所述混合溶液B1。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述再生骨料A1和所述混合溶液B1的混合搅拌时间为1～3分钟，搅拌完成后放置3～4小时；所述混合溶液B1的质量是所述再生骨料A的质量的3％～7％。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
将2质量份的丙烯酸基防水涂料与1质量份的水混合，制成所述混合溶液B2。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述混合溶液B2和所述再生骨料A2的混合搅拌时间为1～3分钟，干燥时间为20～30小时；所述混合溶液B2的质量是所述再生骨料A的质量的1％～5％。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述预定粒径的混凝土颗粒是粒径为4.75mm～31.5mm的混凝土颗粒。
10.一种沥青混合料，其包括根据权利要求1-9中任一项所述的方法获得的水泥基再生骨料。
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