CN115849767A - 一种掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆及其制备方法。掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，按重量份计，包括以下组分：沥青100份、新型温拌剂2～4份、再生微粉60～120份。本发明提供的再生微粉是在建筑垃圾破碎加工、制备再生骨料过程中产生的粒径小于0.075mm的粉体颗粒，含有大量硬化水泥石和未水化水泥，具有多孔、表面粗糙等特性。将再生微粉作为沥青填料，利用高铝粉煤灰制备温拌剂，不仅可以明显改善沥青的高温性能和抗车辙性能，而且还可以极大地提高建筑垃圾资源化利用效率和粉煤灰的高值化资源利用，降低工程造价，实现土木工程行业可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆及其制备方法。
背景技术
随着天然砂石资源短缺和建筑垃圾围城的问题越来越严重，利用建筑垃圾生产再生骨料越来越引起关注。使用再生骨料代替天然骨料生产水泥混凝土或沥青混凝土可以降低建设成本，消除环境污染，降低天然骨料资源消耗。再生微粉是建筑垃圾破碎加工、制备再生骨料过程中产生的粒径小于0.075mm的粉体颗粒，占原料总质量15％～20％左右。再生微粉含有大量硬化水泥石和未水化水泥，具有多孔、表面粗糙等特性。
在沥青混合料中常常会掺入矿粉与沥青形成胶浆，起到粘结剂、填充空隙和传力的作用。目前矿粉使用最多的是石灰石矿粉，也有使用水泥、石灰、高铝粉煤灰等。随着对沥青混合料中无机矿粉作用机理研究的逐渐深入，选择来源广泛、成本低廉的无机微粉作为矿粉改性沥青已成为研究热点。再生微粉与上述石灰石矿粉、矿粉化学成分大致相近，仅在含量上有所差异。因此，可以考虑将再生微粉作为矿粉取代矿粉用于沥青混合料中。将再生微粉作为沥青填料不仅可以明显改善沥青的高温性能和抗车辙性能，而且还可以极大地提高建筑垃圾资源化利用效率，降低工程造价，实现土木工程行业可持续发展。
粉煤灰作为我国大宗工业固体废物之一，是一种煤燃烧产物。粉煤灰近年的产生量都在6亿吨以上，全国的平均利用水平近年在75％左右，每年有1亿吨以上的高铝粉煤灰不经处理直接堆积，造成土地资源浪费，破坏生态环境。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，利用高铝粉煤灰制备温拌剂，可减少粉煤灰对大气、水体的污染，实现粉煤灰的高值化资源利用，具有良好的生态效益和社会效益，所制得的沥青胶浆高温性能好，并能对建筑垃圾进行资源化利用。
本发明第一目的是提供一种掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，按重量份计，包括以下组分：沥青100份、新型温拌剂2～4份、再生微粉60～120份。
进一步的，所述掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，按重量份计，包括以下组分：沥青100份、新型温拌剂3份、再生微粉80～100份。
进一步的，所述沥青为AH-70沥青，为原样沥青，其质量指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)。
进一步的，所述新型温拌剂外观为超细白色粉末，是含有自身重量20％左右结晶水的连通多孔硅铝酸钠矿物，细度小于0.35mm，密度为2.0g/cm3；新型温拌剂可增加沥青粘度、提高沥青胶浆的高温性能，避免沥青胶浆发生离析现象。
进一步的，所述再生微粉作为填料，其酸碱度由其化学成分中碱性氧化物与酸性氧化物的比值M0确定，
当M0大于1.2时，呈碱性，再生微粉的M0取值范围为0.4～1.6；再生微粉质量指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)，细度小于0.075mm的微粉含量应超过85％。
本发明第二目的是提供一种掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆的制备方法，包括如下步骤：
S1，制备新型温拌剂：将固体废弃物高铝粉煤灰经过研磨、过筛、酸洗并干燥后加入浓度为3mol/L的氢氧化钠水溶液，静置24h，然后将烧杯置于耐温耐压的反应釜，关闭釜盖，用饱和蒸汽将釜内温度加至95℃，加热24h后，将产物放入球磨机进行研磨，通过0.3mm方孔筛进行筛分，得新型温拌剂；
S2，制备再生微粉：建筑垃圾经破碎和研磨，再通过0.075mm方孔筛进行筛分，然后至于60℃烘箱中烘干至恒重，得再生微粉；
S3，制备沥青胶浆：在拌合机中将沥青加热至140℃±5℃状态，以300r/min的转速将S1所得新型温拌剂立即加入热沥青进行拌和，保持300r/min转速，在10min内分多次往沥青中加入S2所得再生微粉，再以1000r/min的速度搅拌30min，温度控制在150℃～160℃，使再生微粉在沥青中分布均匀，然后改300r/min的转速低速搅拌10min，消除搅拌过程中产生的气泡，得沥青胶浆。
进一步的，S1中，所述高铝粉煤灰是指A1203+SiO2+Fe2O3≥80％的粉煤灰；高铝粉煤灰具有高活性、比表面积大、吸附能力强的特点。
进一步的，S2中，所述建筑垃圾由粉尘、废混凝土、废粘土砖、废空心砖、废加气砖或其他固体废弃物组成。
进一步的，S3中，所述拌和机为数控沥青乳化剪切机、振动式拌合机、传统强制式拌和机中的任一种。
进一步的，所述A12O3含量在40％以上。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)再生微粉与石灰石矿粉相比，其表面更为粗糙、孔隙数量更多、孔隙结构更为复杂，再生微粉与沥青之间的作用能力更强。
(2)再生微粉取代石灰石矿粉作为沥青胶浆填料对沥青胶浆的高温性和抗车辙性能等性能有促进作用。
(3)将再生微粉作为沥青胶浆填料可以大大提高建筑垃圾资源化利用效率，降低工程造价，实现土木行业可持续发展。
(4)将高铝粉煤灰用于制备温拌剂，可减少粉煤灰对大气、水体的污染，可减少粉煤灰对大气、水体的污染，实现粉煤灰的高值化资源利用，具有良好的生态效益和社会效益。
(5)沥青中加入新型温拌剂后，与再生微粉进行加热搅拌混合时，需要严格控制搅拌时间和温度，以免搅拌时间过长或者搅拌时温度过高将会对胶浆性能产生较大的老化作用。当粉胶比越大，搅拌温度越高；使再生微粉在沥青中分布均匀。同时所获得的沥青胶浆具有较好的高温稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体内容作进一步的详细说明。需要说明的是，本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。
实施例1：沥青胶浆的制备
S1，制备新型温拌剂：将固体废弃物高铝粉煤灰经过研磨、过筛、酸洗并干燥后加入浓度为3mol/L的氢氧化钠水溶液，静置24h，然后将烧杯置于耐温耐压的反应釜，关闭釜盖，用饱和蒸汽将釜内温度加至95℃，加热24h后，将产物放入球磨机进行研磨，通过0.3mm方孔筛进行筛分，得新型温拌剂；
S2，制备再生微粉：建筑垃圾经破碎和研磨，再通过0.075mm方孔筛进行筛分，然后至于60℃烘箱中烘干至恒重，得再生微粉；
S3，制备沥青胶浆：在拌合机中将100份沥青加热至140℃±5℃状态，以300r/min的转速将S1所得3份新型温拌剂立即加入热沥青进行拌和，保持300r/min转速，在10min内分多次往沥青中加入S2所得60份再生微粉，再以1000r/min的速度搅拌30min，温度控制在150℃，使再生微粉在沥青中分布均匀，然后改300r/min的转速低速搅拌10min，消除搅拌过程中产生的气泡，得沥青胶浆。
实施例2：沥青胶浆的制备
S1，制备新型温拌剂：将固体废弃物高铝粉煤灰经过研磨、过筛、酸洗并干燥后加入浓度为3mol/L的氢氧化钠水溶液，静置24h，然后将烧杯置于耐温耐压的反应釜，关闭釜盖，用饱和蒸汽将釜内温度加至95℃，加热24h后，将产物放入球磨机进行研磨，通过0.3mm方孔筛进行筛分，得新型温拌剂；
S2，制备再生微粉：建筑垃圾经破碎和研磨，再通过0.075mm方孔筛进行筛分，然后至于60℃烘箱中烘干至恒重，得再生微粉；
S3，制备沥青胶浆：在拌合机中将100份沥青加热至140℃±5℃状态，以300r/min的转速将S1所得3份新型温拌剂立即加入热沥青进行拌和，保持300r/min转速，在10min内分多次往沥青中加入S2所得80份再生微粉，再以1000r/min的速度搅拌30min，温度控制在154℃，使再生微粉在沥青中分布均匀，然后改300r/min的转速低速搅拌10min，消除搅拌过程中产生的气泡，得沥青胶浆。
实施例3：沥青胶浆的制备
S1，制备新型温拌剂：将固体废弃物高铝粉煤灰经过研磨、过筛、酸洗并干燥后加入浓度为3mol/L的氢氧化钠水溶液，静置24h，然后将烧杯置于耐温耐压的反应釜，关闭釜盖，用饱和蒸汽将釜内温度加至95℃，加热24h后，将产物放入球磨机进行研磨，通过0.3mm方孔筛进行筛分，得新型温拌剂；
S2，制备再生微粉：建筑垃圾经破碎和研磨，再通过0.075mm方孔筛进行筛分，然后至于60℃烘箱中烘干至恒重，得再生微粉；
S3，制备沥青胶浆：在拌合机中将100份沥青加热至140℃±5℃状态，以300r/min的转速将S1所得3份新型温拌剂立即加入热沥青进行拌和，保持300r/min转速，在10min内分多次往沥青中加入S2所得90份再生微粉，再以1000r/min的速度搅拌30min，温度控制在156℃，使再生微粉在沥青中分布均匀，然后改300r/min的转速低速搅拌10min，消除搅拌过程中产生的气泡，得沥青胶浆。
实施例4：沥青胶浆的制备
S1，制备新型温拌剂：将固体废弃物高铝粉煤灰经过研磨、过筛、酸洗并干燥后加入浓度为3mol/L的氢氧化钠水溶液，静置24h，然后将烧杯置于耐温耐压的反应釜，关闭釜盖，用饱和蒸汽将釜内温度加至95℃，加热24h后，将产物放入球磨机进行研磨，通过0.3mm方孔筛进行筛分，得新型温拌剂；
S2，制备再生微粉：建筑垃圾经破碎和研磨，再通过0.075mm方孔筛进行筛分，然后至于60℃烘箱中烘干至恒重，得再生微粉；
S3，制备沥青胶浆：在拌合机中将100份沥青加热至140℃±5℃状态，以300r/min的转速将S1所得3份新型温拌剂立即加入热沥青进行拌和，保持300r/min转速，在10min内分多次往沥青中加入S2所得100份再生微粉，再以1000r/min的速度搅拌30min，温度控制在158℃，使再生微粉在沥青中分布均匀，然后改300r/min的转速低速搅拌10min，消除搅拌过程中产生的气泡，得沥青胶浆。
实施例5：沥青胶浆的制备
S1，制备新型温拌剂：将固体废弃物高铝粉煤灰经过研磨、过筛、酸洗并干燥后加入浓度为3mol/L的氢氧化钠水溶液，静置24h，然后将烧杯置于耐温耐压的反应釜，关闭釜盖，用饱和蒸汽将釜内温度加至95℃，加热24h后，将产物放入球磨机进行研磨，通过0.3mm方孔筛进行筛分，得新型温拌剂；
S2，制备再生微粉：建筑垃圾经破碎和研磨，再通过0.075mm方孔筛进行筛分，然后至于60℃烘箱中烘干至恒重，得再生微粉；
S3，制备沥青胶浆：在拌合机中将100份沥青加热至140℃±5℃状态，以300r/min的转速将S1所得3份新型温拌剂立即加入热沥青进行拌和，保持300r/min转速，在10min内分多次往沥青中加入S2所得120份再生微粉，再以1000r/min的速度搅拌30min，温度控制在160℃，使再生微粉在沥青中分布均匀，然后改300r/min的转速低速搅拌10min，消除搅拌过程中产生的气泡，得沥青胶浆。
对实施例1-5中的掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆进行沥青针入度、延度、软化点和动态剪切流变试验，用以测试本发明提供的掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆的路用性能，并以AH-70沥青作为对照组，试验结果见下表1。
表1实施例1-5中掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆路用性能试验数据
注：针入度测定温度为25℃，复数剪切模量测定温度为58℃。
从表1可知，本发明实施例1-5掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆的针入度范围值为30.5～39.8/0.1mm，远远低于AH-70沥青对照组的67.1/0.1mm；实施例1-5掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆的软化点范围值为57.0～61.4℃，高于AH-70沥青对照组的48.0℃；实施例1-5掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆的延度范围值为60～109mm，高于AH-70沥青对照组的59mm，同时可以看出，再生微粉的添加量对沥青胶浆的延度影响较大，再生微粉的添加量越低，所制得的沥青胶浆延度值越大；实施例1-5掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆的复数剪切模量范围值为9578～16020Pa，远高于AH-70沥青对照组的4227Pa。
可以看出，掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆具有针入度低、软化点高、延展性较好、复数剪切模量大的特性，在高温下具有良好的稳定性。同时可以看出，适当添加再生微粉，可有效改善沥青胶浆的延度性能。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：沥青100份、新型温拌剂2～4份、再生微粉60～120份。
2.根据权利要求1所述的掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，按重量份计，包括以下组分：沥青100份、新型温拌剂3份、再生微粉80～100份。
3.根据权利要求1所述的掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，其特征在于：所述沥青为AH-70沥青。
4.根据权利要求1所述的掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，其特征在于：所述新型温拌剂外观为超细白色粉末，是含有自身重量20％左右结晶水的连通多孔硅铝酸钠矿物，细度小于0.35mm，密度为2.0g/cm3。
5.根据权利要求1所述的掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆，其特征在于：所述再生微粉作为填料，其酸碱度由其化学成分中碱性氧化物与酸性氧化物的比值M0确定，
当M0大于1.2时，呈碱性，再生微粉的M0取值范围为0.4～1.6。
6.一种由权利要求1-4任一项所述的掺加再生微粉和新型温拌剂的沥青胶浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，制备新型温拌剂：将固体废弃物高铝粉煤灰经过研磨、过筛、酸洗并干燥后加入浓度为3mol/L的氢氧化钠水溶液，静置24h，然后将烧杯置于耐温耐压的反应釜，关闭釜盖，用饱和蒸汽将釜内温度加至95℃，加热24h后，将产物放入球磨机进行研磨，通过0.3mm方孔筛进行筛分，得新型温拌剂；
S2，制备再生微粉：建筑垃圾经破碎和研磨，再通过0.075mm方孔筛进行筛分，然后至于60℃烘箱中烘干至恒重，得再生微粉；
S3，制备沥青胶浆：在拌合机中将沥青加热至140℃±5℃状态，以300r/min的转速将S1所得新型温拌剂立即加入热沥青进行拌和，保持300r/min转速，在10min内分多次往沥青中加入S2所得再生微粉，再以1000r/min的速度搅拌30min，温度控制在150℃～160℃，使再生微粉在沥青中分布均匀，然后改为300r/min的转速低速搅拌10min，消除搅拌过程中产生的气泡，得沥青胶浆。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述高铝粉煤灰是指A12O3+SiO2+Fe2O3≥80％的粉煤灰。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述建筑垃圾由粉尘、废混凝土、废粘土砖、废空心砖、废加气砖或其他固体废弃物组成。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S3中，所述拌和机为数控沥青乳化剪切机、振动式拌合机、传统强制式拌和机中的任一种。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述A12O3含量在40％以上。
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