CN116283066B - 一种高性能鸡西石墨尾矿ac-16级配的沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
一种高性能鸡西石墨尾矿ac-16级配的沥青混合料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116283066B CN116283066B CN202310019556.4A CN202310019556A CN116283066B CN 116283066 B CN116283066 B CN 116283066B CN 202310019556 A CN202310019556 A CN 202310019556A CN 116283066 B CN116283066 B CN 116283066B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- asphalt
- asphalt mixture
- chicken
- aggregate
- graphite tailings
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 209
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 126
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 118
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 118
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 title claims abstract description 56
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 62
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims description 5
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 68
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 26
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 17
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 14
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 9
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 6
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000276425 Xiphophorus maculatus Species 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/26—Bituminous materials, e.g. tar, pitch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/29—Frost-thaw resistance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
一种高性能鸡西石墨尾矿AC‑16级配的沥青混合料及其制备方法，本发明属于道路沥青材料技术领域。解决现有废弃尾矿在沥青混合料的使用，导致所制备的沥青混合料力学性能与传统沥青混合料相比，表现为持平或者略低的问题。高性能鸡西石墨尾矿AC‑16级配的沥青混合料，它由沥青、石灰岩和石墨尾矿组成；所述的石墨尾矿为鸡西地区的石墨尾矿。制备方法：一、烘干；二、混合；三、加热并搅拌混合。本发明用于高性能鸡西石墨尾矿AC‑16级配的沥青混合料及其制备。
Description
技术领域
本发明属于道路沥青材料技术领域。
背景技术
近年来随着我国经济发展加快，道路交通行业得到了较为迅速的发展，截止2022年我国公路总里程已达528万公里。其中黑龙江省综合交通网络总里程达到18.5万公里，并且其农村公路总里程突破12.3万公里，随着新型城镇化战略的不断推进，农村公路里程数将继续增加。矿物的骨料级配和外形对沥青混合料力学性能影响较大，传统沥青混合料的主要成分为沥青和石灰岩，石灰岩棱角性相对较差，沥青不易牢固的裹覆在石灰岩集料表面，并且集料间受力点较少，竖向变形较大，在路面服役过程中，传统沥青混合料的高温稳定性、耐水性、承载力和耐冻性均无法满足社会发展需求，尤其是在恶劣环境中，其使用寿命较低，维护成本较高。
黑龙江省鸡西市鸡西市是国内石墨的主要产地之一，石墨储量为9.8×108t，但在开采中会伴生大量的石墨尾矿，由于当前对于石墨尾矿的利用率还处在较低的水平，因此在鸡西存在数量巨大的石墨尾矿仅通过堆积处理。
当前，废弃尾矿在沥青混合料中已有较为广泛的研究基础，废弃尾矿在沥青混合料中的使用方法多为直接对沥青混合料中的相关矿物组分进行替换，废弃尾矿的品种、产地的不同会造成其成分和粒径级配有较为明显的差异，并且由于当前对尾矿的特性掌握程度的不足，从而导致所制备的沥青混合料力学性能与传统沥青混合料相比，表现为持平或者略低。以福建省阳山矿区出产的铁尾矿为例，该矿区出产的铁尾矿级配集中在4.75mm～0.075mm，表观密度、毛体积相对密度和颗粒形状与石灰岩基本相同，但吸水率较高。《福建地区铁尾矿砂沥青混凝土路用性能研究》一文中使用该地区出产的铁尾矿制备了AC13级沥青混合料，其制备原理为：使用福建省阳山矿区出产的铁尾矿，对AC13级沥青混合料中4.75mm～0.075mm的集料进行100％替换，制备后的铁尾矿沥青混合料与石灰岩沥青混合料对照组相比，高温稳定性降低了24.7％，弯拉应变与弯曲劲度模量分别降低了7.5％和9.6％，48h残留稳定度降低了7％。
发明内容
本发明要解决现有废弃尾矿在沥青混合料的使用，导致所制备的沥青混合料力学性能与传统沥青混合料相比，表现为持平或者略低的问题，进而提供一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料及其制备方法。
一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，它由沥青、石灰岩和石墨尾矿组成；所述的石墨尾矿为鸡西地区的石墨尾矿；
所述的石灰岩和石墨尾矿构成集料；
所述的集料整体级配如下：
当所述的沥青为基质沥青时，沥青混合料中基质沥青的质量百分数为4.86％～4.90％，余量为集料；集料整体级配中0.6mm～0.15mm粒径的集料为石墨尾矿，其余粒径的集料均为石灰岩；
当所述的沥青为SBS改性沥青时，沥青混合料中SBS改性沥青的质量百分数为4.86％～4.94％，余量为集料；集料整体级配中0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为1:1的石灰岩与石墨尾矿的组合，其余粒径的集料均为石灰岩。
一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料的制备方法，它是按以下步骤进行：
一、将石灰岩及石墨尾矿分别烘干；
二、称取烘干后的石灰岩及石墨尾矿并混合，得到集料；
三、将集料加热，然后加入沥青进行搅拌混合，得到高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料。
本发明的有益效果是：
当所述的沥青为基质沥青时，本发明提供了一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，本发明中鸡西石墨尾矿是在0.6mm～0.15mm粒径的集料内进行100％全使用，占比较高，用量较大，具有较高的尾矿利用率和经济价值；当所述的沥青为SBS改性沥青时，鸡西石墨尾矿的占比相对较小，但性能提升幅度较大。两者的选取，需根据实际情况进行设计。
当所述的沥青为基质沥青时，高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料相较于纯石灰岩细集料(0.6mm～0.15mm粒径的细集料为石墨尾矿)，动稳定度提高幅度为13.9％；抗弯拉强度提升49.0％，弯曲劲度模量提升66.7％；0.5h、48h的稳定度分别提升了26.7％和37.2％，相比于0.5h来说，48h残留稳定度也由80.4％提升到87.0％，5、10、15和20次的冻融循环稳定度分别提升15.38％、0.6％、7.13％和18.53％。
当所述的沥青为SBS改性沥青时，高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料相较于纯石灰岩细集料(0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为1:1的石灰岩与石墨尾矿的组合)，动稳定度提高幅度为25.6％；抗弯拉强度提升51.72％，弯曲劲度模量提升79.20％，0.5h、48h的稳定度分别提升了15.2％和26.8％，相比于0.5h来说，48h残留稳定度也由81.3％提升到89.6％，5、10、15和20次的冻融循环稳定度分别提升15.43％、17.70％、19.74％和20.74％。
本发明所提出的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料路用性能优越，具有较高的实用性，可用于道路路面铺装。
鸡西石墨尾矿在基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料中使用时，需在本发明所提供的粒径级配和替换率下使用，否则会出现所制备的沥青混合料无法达到预期效果。
本发明用于一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料及其制备方法。
附图说明
图1为实施例一所述的石墨尾矿放大150倍的微观结构图；
图2为实施例一所述的石墨尾矿放大200倍的微观结构图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，它由沥青、石灰岩和石墨尾矿组成；所述的石墨尾矿为鸡西地区的石墨尾矿；
所述的石灰岩和石墨尾矿构成集料；
所述的集料整体级配如下：
当所述的沥青为基质沥青时，沥青混合料中基质沥青的质量百分数为4.86％～4.90％，余量为集料；集料整体级配中0.6mm～0.15mm粒径的集料为石墨尾矿，其余粒径的集料均为石灰岩；
当所述的沥青为SBS改性沥青时，沥青混合料中SBS改性沥青的质量百分数为4.86％～4.94％，余量为集料；集料整体级配中0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为1:1的石灰岩与石墨尾矿的组合，其余粒径的集料均为石灰岩。
本实施方式的有益效果是：
当所述的沥青为基质沥青时，本实施方式提供了一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，本实施方式中鸡西石墨尾矿是在0.6mm～0.15mm粒径的集料内进行100％全使用，占比较高，用量较大，具有较高的尾矿利用率和经济价值；当所述的沥青为SBS改性沥青时，鸡西石墨尾矿的占比相对较小，但性能提升幅度较大。两者的选取，需根据实际情况进行设计。
当所述的沥青为基质沥青时，高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料相较于纯石灰岩细集料(0.6mm～0.15mm粒径的细集料为石墨尾矿)，动稳定度提高幅度为13.9％；抗弯拉强度提升49.0％，弯曲劲度模量提升66.7％；0.5h、48h的稳定度分别提升了26.7％和37.2％，相比于0.5h来说，48h残留稳定度也由80.4％提升到87.0％，5、10、15和20次的冻融循环稳定度分别提升15.38％、0.6％、7.13％和18.53％。
当所述的沥青为SBS改性沥青时，高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料相较于纯石灰岩细集料(0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为1:1的石灰岩与石墨尾矿的组合)，动稳定度提高幅度为25.6％；抗弯拉强度提升51.72％，弯曲劲度模量提升79.20％，0.5h、48h的稳定度分别提升了15.2％和26.8％，相比于0.5h来说，48h残留稳定度也由81.3％提升到89.6％，5、10、15和20次的冻融循环稳定度分别提升15.43％、17.70％、19.74％和20.74％。
本实施方式所提出的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料路用性能优越，具有较高的实用性，可用于道路路面铺装。
鸡西石墨尾矿在基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料中使用时，需在本实施方式所提供的粒径级配和替换率下使用，否则会出现所制备的沥青混合料无法达到预期效果。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的石墨尾矿中化学成分按质量份数由56.50份～61.50份的SiO2、8.36份～13.36份的CaO、6.59份～11.59份的Al2O3、2.35份～7.35份的Fe2O3、0份～3.72份的MgO、0份～3.62份的K2O和0份～3.86份微量元素组成，且SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O及微量元素的总质量份数为100份。其它与具体实施方式一相同。
所述的微量元素为Ti、Na和Mn等。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的集料与沥青的石油比为5.0％。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：集料整体级配中19mm～4.75mm粒径的集料为粗集料，其余粒径的集料为细集料。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的集料整体级配如下：
。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：当所述的沥青为基质沥青时，沥青混合料中基质沥青的质量百分数为4.86％，余量为集料。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：当所述的沥青为SBS改性沥青时，沥青混合料中SBS改性沥青的质量百分数为4.90％，余量为集料。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料的制备方法，它是按以下步骤进行：
一、将石灰岩及石墨尾矿分别烘干；
二、称取烘干后的石灰岩及石墨尾矿并混合，得到集料；
三、将集料加热，然后加入沥青进行搅拌混合，得到高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤一中所述的烘干具体是在加热温度为105℃～115℃的条件下，加热5h～6h。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中将集料加热至155℃～165℃，然后加入沥青，在温度为155℃～165℃及搅拌速度为1400r/min～1500r/min的条件下搅拌3min～5min。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，它由沥青、石灰岩和石墨尾矿组成；
所述的石灰岩和石墨尾矿构成集料；
所述的集料整体级配如下：
所述的沥青为基质沥青，沥青混合料中基质沥青的质量百分数为4.86％，余量为集料；集料整体级配中0.6mm～0.15mm粒径的集料为石墨尾矿，其余粒径的集料均为石灰岩；
所述的石墨尾矿为鸡西地区的石墨尾矿，由鸡西市东北亚矿产资源有限公司提供，所述的石墨尾矿中化学成分按质量份数由56.50份的SiO2、13.36份的CaO、11.59份的Al2O3、7.35份的Fe2O3、3.72份的MgO、3.62份的K2O和3.86份微量元素组成；所述的微量元素为Ti、Na和Mn等；
集料整体级配中19mm～4.75mm粒径的集料为粗集料，其余粒径的集料为细集料；
所述的集料与沥青的石油比为5.0％；
所述的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：
一、将石灰岩及石墨尾矿分别烘干；
二、称取烘干后的石灰岩及石墨尾矿并混合，得到集料；
三、将集料加热，然后加入沥青进行搅拌混合，得到高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料。
步骤一中所述的烘干具体是在加热温度为110℃的条件下，加热6h。
步骤三中将集料加热至160℃，然后加入沥青，在温度为160℃及搅拌速度为1400r/min的条件下搅拌3min。
本实施例所述的基质沥青为哈尔滨柏联筑路材料有限生产的国标90号基质沥青。
图1为实施例一所述的石墨尾矿放大150倍的微观结构图；图2为实施例一所述的石墨尾矿放大200倍的微观结构图；由图可知，石墨尾矿表面无杂质，棱角性较好。
对比实验一：本对比实验与实施例一不同的是：0.6mm～0.15mm粒径的细集料为石灰岩，即得到纯石灰岩沥青混合料。其它与实施例一相同。
对比实验二：本对比实验与实施例一不同的是：0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为1:1的石灰岩与石墨尾矿的组合。其它与实施例一相同。
将实施例一、对比实验一至二制备的沥青混合料在室内成型，然后进行高温稳定性能、弯曲拉伸试验、水稳定性试验和抗冻性，具体测试方法按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。
(1)高温稳定性能：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》265页中的沥青混合料车辙高温稳定试验进行沥青混合料的高温稳定性能检验，具体如下：
关于沥青混合料的高温稳定性试验方法，需要使用轮碾成型机碾压而成的板状块试件，在装填沥青混合料时，需要将混合料装填成中间高，四周低的金字塔形状，便于在压实过程中充分压实，最后形成良好的嵌实结构。碾压成型后的试件，需要连同试模在常温环境中静置不少于12h。车辙实验开始前，需要对试件进行保温处理，放入保温室中保温5h～12h。之后，将试件放入到全自动车辙试验机中，设定试验温度为60℃。开启轮碾试验机，让实验轮往复行走，时间为1h。读取45min和60min时的车辙变形。
每组数据取三个试件的均值作为试验结果，结果如下。
表1实施例一、对比实验一至二车辙试验结果
由上表可知，相比于纯石灰岩的沥青混合料，随着鸡西石墨尾矿的占比变大，其动稳定性呈增长趋势，0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿100％替代时，有最大的动稳定度，提高幅度为13.9％。鸡西石墨尾矿的颗粒表面棱角性较好，与沥青经过拌合与轮碾后，能够在试件内部形成良好的嵌锁作用，从而减少沥青混合料的变形量，提升动稳定度。
(2)弯曲拉伸试验：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》224页中的弯曲拉伸试验进行沥青混合料的小梁弯曲试验；
沥青混合料弯曲拉伸性的主要试验方法是小梁弯曲试验。首先需要制备试样，使用轮碾成型后切制而成的棱柱体梁，试件大小为250mm×35mm×30mm。试验温度选择20℃，试验仪器选择电子万能材料试验机，加载速率为50mm/min。启动试验机，打开加载开关和数据收集系统，通过数据收集系统可记录试件破坏时的最大荷载、跨中挠度、抗弯拉强度、最大弯拉应变和弯曲劲度模量。结果如下：
表2实施例一、对比实验一至二小梁弯曲试验结果
相比于纯石灰岩的沥青混合料，随着鸡西石墨尾矿的占比变大，小梁试件的抗弯拉强度和弯曲劲度模量都随着石墨尾矿掺量的增加而提升。0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿100％替代时，提升幅度最大，抗弯拉强度提升49.0％，弯曲进度模量提升66.7％。
(3)水稳定性试验：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》249页中的马歇尔水稳定试验进行水稳定度检测。
关于沥青混合料的水稳定性试验方法，主要是制备标准的马歇尔试件，制备两组的标准马歇尔试件，随机分为两组，在60℃的水浴中保温，一组保温0.5h，另一组保温48h，再从水浴恒温箱中取出试件，30s内使用电脑数控马歇尔稳定度测定仪测定马歇尔稳定度和流值，用浸水残留稳定度来表示沥青混合料的水稳定性。
每组数据取四个试件的均值作为试验结果，结果如下。
表3实施例一、对比实验一至二0.5h马歇尔稳定度试验结果
表4实施例一、对比实验一至二48h马歇尔稳定度试验结果
相比于纯石灰岩的沥青混合料，随着0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿替代率变大，0.5h、48h的稳定度不断提升，分别由8.24KN提升到10.44KN，6.62KN提升到9.08KN，分别提升了26.7％和37.2％，相比于0.5h来说，48h残留稳定度也由80.4％提升到87.0％。
(4)抗冻性：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》294页中的冻融循环性试验进行沥青混合料的抗冻性能测试；
参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)，制备标准马歇尔试件，且基于0.5h马歇尔标准试验所得(0次)，经过5次、10次、15次、20次的冻融循环后，测定沥青混合料的稳定度，评价混合料经过冻融循环后的性能。试验环境选择在-20℃中冻结16h，在20℃的水中溶解8h。
试验结果如表所示：
表5实施例一、对比实验一至二冻融循环稳定度结果
相比于纯石灰岩的沥青混合料，随着0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿替代率变大，0次、5次的冻融循环稳定度不断提升，分别由8.24KN提升到10.44KN，7.15KN提升到8.25KN，分别提升了26.7％和15.38％。10次、15次和20次冻融循环，相比于纯石灰岩沥青混合料，50％石墨尾矿分别由6.62KN提升到7.47KN，5.75KN提升到7.22KN，5.29KN提升到7.13KN，分别提升了12.84％、25.57％和34.78％，而100％石墨尾矿性能则开始下降，相比于纯石灰岩沥青混合料，冻融循环稳定度分别由6.62KN提升到6.66KN，5.75KN提升到6.16KN，5.29KN提升到了6.27KN，分别提升了0.6％、7.13％和18.53％。
实施例二：本实施例与实施例一不同的是：所述的沥青为SBS改性沥青，沥青混合料中SBS改性沥青的质量百分数为4.90％，余量为集料；集料整体级配中0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为1:1的石灰岩与石墨尾矿的组合，其余粒径的集料均为石灰岩。其它与实施例一相同。
本实施例所述的SBS改性沥青为哈尔滨柏联筑路材料有限生产的90号SBS90号改性沥青。
对比实验三：本对比实验与实施例二不同的是：0.6mm～0.15mm粒径的细集料为石灰岩，即得到纯石灰岩沥青混合料。其它与实施例二相同。
对比实验四：本对比实验与实施例二不同的是：0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为25:75的石墨尾矿与石灰岩的组合。其它与实施例二相同。
对比实验五：本对比实验与实施例二不同的是：0.6mm～0.15mm粒径的细集料为质量比为75:25的石墨尾矿与石灰岩的组合。其它与实施例二相同。
对比实验六：本对比实验与实施例二不同的是：0.6mm～0.15mm粒径的细集料为石墨尾矿。其它与实施例二相同。
将实施例二、对比实验三至六制备的沥青混合料在室内成型，然后进行高温稳定性能、弯曲拉伸试验、水稳定性试验和抗冻性，具体测试方法按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。
(1)高温稳定性能：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》265页中的沥青混合料车辙高温稳定试验进行沥青混合料的高温稳定性能检验，具体如下：
关于沥青混合料的高温稳定性试验方法，需要使用轮碾成型机碾压而成的板状块试件，在装填沥青混合料时，需要将混合料装填成中间高，四周低的金字塔形状，便于在压实过程中充分压实，最后形成良好的嵌实结构。碾压成型后的试件，需要连同试模在常温环境中静置不少于12h。车辙实验开始前，需要对试件进行保温处理，放入保温室中保温5h～12h。之后，将试件放入到全自动车辙试验机中，设定试验温度为60℃。开启轮碾试验机，让实验轮往复行走，时间为1h。读取45min和60min时的车辙变形。
每组数据取三个试件的均值作为试验结果，结果如下。
表6实施例二、对比实验三至六车辙试验结果
由上表可知，当使用SBS改性沥青时，随着鸡西石墨尾矿掺量的增加，动稳定度呈现先增大后减小的趋势，0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩用50％石墨尾矿替代时，动稳定度比纯沥青混合料提高了25.6％，即鸡西石墨尾矿的掺入能够有效的提高沥青混合料的动稳定度，提升其高温稳定性。
(2)弯曲拉伸试验：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》224页中的弯曲拉伸试验进行沥青混合料的小梁弯曲试验；
沥青混合料弯曲拉伸性的主要试验方法是小梁弯曲试验。首先需要制备试样，使用轮碾成型后切制而成的棱柱体梁，试件大小为250mm×35mm×30mm。试验温度选择20℃，试验仪器选择电子万能材料试验机，加载速率为50mm/min。启动试验机，打开加载开关和数据收集系统，通过数据收集系统可记录试件破坏时的最大荷载、跨中挠度、抗弯拉强度、最大弯拉应变和弯曲劲度模量。结果如下：
表7实施例二、对比实验三至六小梁弯曲试验结果
小梁试件的抗弯拉强度和弯曲劲度模量都随着石墨尾矿掺量的增加而提升，当使用改性沥青时，0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿100％替代时，抗弯拉强度提升74.1％，弯曲进度模量提升110.2％。0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿50％替代时，抗弯拉强度提升51.72％，弯曲劲度模量提升79.20％。
(3)水稳定性试验：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》249页中的马歇尔水稳定试验进行水稳定度检测。
关于沥青混合料的水稳定性试验方法，主要是制备标准的马歇尔试件，制备两组的标准马歇尔试件，随机分为两组，在60℃的水浴中保温，一组保温0.5h，另一组保温48h，再从水浴恒温箱中取出试件，30s内使用电脑数控马歇尔稳定度测定仪测定马歇尔稳定度和流值，用浸水残留稳定度来表示沥青混合料的水稳定性。
每组数据取四个试件的均值作为试验结果，结果如下。
表8实施例二、对比实验三至六0.5h马歇尔稳定度试验结果
表9实施例二、对比实验三至六48h马歇尔稳定度试验结果
使用SBS改性沥青，随着0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿替代率变大，0.5h、48h的稳定度呈现先增加后减小的趋势，当石墨尾矿替代率为50％时，稳定度的提升率最大，分别由11.47KN最大提升到13.21KN，9.33KN提升到11.83KN，分别提升了15.2％和26.8％，相比于0.5h来说，48h残留稳定度也由81.3％提升到89.6％。
(4)抗冻性：采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》294页中的冻融循环性试验进行沥青混合料的抗冻性能测试；
参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)，制备标准马歇尔试件，且基于0.5h马歇尔标准试验所得(0次)，经过5次、10次、15次、20次的冻融循环后，测定沥青混合料的马歇尔稳定度，评价混合料经过冻融循环后的性能。试验环境选择在-20℃中冻结16h，在20℃的水中溶解8h。
试验结果如下所示：
表10实施例二、对比实验三至六冻融循环稳定度试验结果
使用SBS改性沥青，随着0.6mm～0.15mm粒径的集料中纯石灰岩被石墨尾矿替代率变大，0、5、10、15和20次的冻融循环稳定度呈现先增加后减小的趋势，当石墨尾矿替代率为50％时，稳定度的提升率最大，分别由11.47KN最大提升到13.21KN，10.76KN提升到12.42KN，9.49KN提升到了11.17KN，8.56KN提升到了10.25KN，8.15KN提升到了9.84KN，提升幅度分别为15.17％、15.43％、17.70％、19.74％和20.74％。
从试验的对比结果来看，0.6mm～0.15mm范围内鸡西石墨尾矿的集料使用占比为100％时，基质沥青制备的沥青混合料的性能都得到了较大幅度的全面提升，加上鸡西石墨尾矿的占比较高，使用量较大，因此具有广阔的经济效益与应用前景。0.6mm～0.15mm范围内鸡西石墨尾矿的集料使用占比为50％时，SBS改性沥青制备的SBS改性沥青混合料的性能提升幅度最为全面，具有更为优越的录用性能。
Claims (7)
1.一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，其特征在于它由沥青、石灰岩和石墨尾矿组成；所述的石墨尾矿为鸡西地区的石墨尾矿；
所述的石灰岩和石墨尾矿构成集料；
所述的集料整体级配如下：
所述的沥青为SBS改性沥青，沥青混合料中SBS改性沥青的质量百分数为4.86%~4.94%，余量为集料；集料整体级配中0.6mm~0.15mm粒径的细集料为质量比为1:1的石灰岩与石墨尾矿的组合，其余粒径的集料均为石灰岩；
所述的石墨尾矿中化学成分按质量份数由56.50份~61.50份的SiO2、8.36份~13.36份的CaO、6.59份~11.59份的Al2O3、2.35份~7.35份的Fe2O3、0份~3.72份的MgO、0份~3.62份的K2O和0份~3.86份微量元素组成，且SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O及微量元素的总质量份数为100份；
所述的集料与沥青的石油比为5.0%。
2.根据权利要求1所述的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，其特征在于集料整体级配中19mm~4.75mm粒径的集料为粗集料，其余粒径的集料为细集料。
3.根据权利要求1所述的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，其特征在于所述的集料整体级配如下：
4.根据权利要求1所述的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料，其特征在于当所述的沥青为SBS改性沥青时，沥青混合料中SBS改性沥青的质量百分数为4.90%，余量为集料。
5.如权利要求1所述的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：
一、将石灰岩及石墨尾矿分别烘干；
二、称取烘干后的石灰岩及石墨尾矿并混合，得到集料；
三、将集料加热，然后加入沥青进行搅拌混合，得到高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料。
6.根据权利要求5所述的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的烘干具体是在加热温度为105℃~115℃的条件下，加热5h~6h。
7.根据权利要求5所述的一种高性能鸡西石墨尾矿AC-16级配的沥青混合料的制备方法，其特征在于步骤三中将集料加热至155℃~165℃，然后加入沥青，在温度为155℃~165℃及搅拌速度为1400r/min~1500r/min的条件下搅拌3min~5min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310019556.4A CN116283066B (zh) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 一种高性能鸡西石墨尾矿ac-16级配的沥青混合料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310019556.4A CN116283066B (zh) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 一种高性能鸡西石墨尾矿ac-16级配的沥青混合料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116283066A CN116283066A (zh) | 2023-06-23 |
| CN116283066B true CN116283066B (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=86815760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310019556.4A Active CN116283066B (zh) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 一种高性能鸡西石墨尾矿ac-16级配的沥青混合料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116283066B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6372834A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | スラグ処理方法 |
| WO2013056642A1 (zh) * | 2011-10-17 | 2013-04-25 | 交通运输部公路科学研究所 | 骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土组成及其确定方法 |
| CN105254221A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 江苏东交工程设计顾问有限公司 | 一种复合型温拌沥青混合料及其制备方法和应用 |
| CN106498825A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-15 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种应用于融雪道路的导热sma改性沥青混合料配合比设计优化方法 |
| CN106587744A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-04-26 | 长安大学 | 一种cpc‑ac复合路面纤维沥青混合料及其制备方法 |
| WO2017193629A1 (zh) * | 2014-06-30 | 2017-11-16 | 上海浦东路桥建设股份有限公司 | 特种级配改性沥青混合料面层及其铺装方法 |
| WO2017202395A1 (zh) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 江苏天诺道路材料科技有限公司 | 厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法 |
| CN108585569A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-09-28 | 中国地质大学（北京） | 一种铁尾矿全资源利用方法 |
| CN108947416A (zh) * | 2018-10-24 | 2018-12-07 | 黑龙江大学 | 石墨尾矿混凝土拌合物及其制备方法 |
| KR20200037174A (ko) * | 2020-03-30 | 2020-04-08 | 정하익 | 기능성 재료, 자재, 제조, 공사, 정화, 장비, 시설, 건물, 구조물 |
| WO2022027778A1 (zh) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 江苏中路工程技术研究院有限公司 | 一种高效再生沥青混合料及其制备工艺 |
| CN115000359A (zh) * | 2022-04-16 | 2022-09-02 | 凯盛石墨碳材料有限公司 | 一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法 |
| CN115512796A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于抗高温车辙的ac型机场沥青混合料配合比设计方法 |
-
2023
- 2023-01-06 CN CN202310019556.4A patent/CN116283066B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6372834A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | スラグ処理方法 |
| WO2013056642A1 (zh) * | 2011-10-17 | 2013-04-25 | 交通运输部公路科学研究所 | 骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土组成及其确定方法 |
| WO2017193629A1 (zh) * | 2014-06-30 | 2017-11-16 | 上海浦东路桥建设股份有限公司 | 特种级配改性沥青混合料面层及其铺装方法 |
| CN105254221A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 江苏东交工程设计顾问有限公司 | 一种复合型温拌沥青混合料及其制备方法和应用 |
| WO2017202395A1 (zh) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 江苏天诺道路材料科技有限公司 | 厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法 |
| CN106498825A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-15 | 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 | 一种应用于融雪道路的导热sma改性沥青混合料配合比设计优化方法 |
| CN106587744A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-04-26 | 长安大学 | 一种cpc‑ac复合路面纤维沥青混合料及其制备方法 |
| CN108585569A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-09-28 | 中国地质大学（北京） | 一种铁尾矿全资源利用方法 |
| CN108947416A (zh) * | 2018-10-24 | 2018-12-07 | 黑龙江大学 | 石墨尾矿混凝土拌合物及其制备方法 |
| KR20200037174A (ko) * | 2020-03-30 | 2020-04-08 | 정하익 | 기능성 재료, 자재, 제조, 공사, 정화, 장비, 시설, 건물, 구조물 |
| WO2022027778A1 (zh) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 江苏中路工程技术研究院有限公司 | 一种高效再生沥青混合料及其制备工艺 |
| CN115000359A (zh) * | 2022-04-16 | 2022-09-02 | 凯盛石墨碳材料有限公司 | 一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法 |
| CN115512796A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-12-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于抗高温车辙的ac型机场沥青混合料配合比设计方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Mechanical and Electrical Characteristics of Graphite Tailing Concrete;Hongbo Liu;Advances in Materials Science and Engineering;第2018卷;第1-10页 * |
| 不同替代率石墨尾矿砂混凝土断裂试验;陈真;科学技术与工程;第21卷(第22期);第9541-9548页 * |
| 石墨尾矿混凝土受力和导电性能研究;刘洪波;无机化工 工程科技Ⅰ辑;第1-3页 * |
| 石棉尾矿用作沥青混合料集料特性研究;李军;徐林荣;刘小明;;铁道科学与工程学报(第05期);第31-34页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116283066A (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107363737B (zh) | 一种铁轨打磨砂轮 | |
| CN113024161B (zh) | 一种厂拌热再生沥青混合料的配合比设计方法 | |
| CN110194612B (zh) | 一种保障低温性能的再生沥青混凝土材料及其设计方法 | |
| CN104725882A (zh) | 一种基于天然沥青改性的高模量沥青及其制备方法与应用 | |
| CN111196702A (zh) | 一种聚丙烯纤维改性水泥稳定碎石及其制备方法 | |
| CN111606604A (zh) | 一种掺玄武岩纤维高自愈合性能沥青混合料 | |
| Al-Saad et al. | Rutting prediction of hot mix asphalt mixtures reinforced by ceramic fibers | |
| CN103613326B (zh) | 一种路用高模量冷拌沥青混合料及其制备方法 | |
| CN116283066B (zh) | 一种高性能鸡西石墨尾矿ac-16级配的沥青混合料及其制备方法 | |
| CN114716839A (zh) | 重载路面用改性沥青、改性沥青混合料及其制备方法 | |
| CN110937868A (zh) | 一种混杂纤维自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN113582641A (zh) | 一种建筑垃圾再生骨料制成的无机混合料及其制备方法 | |
| CN103043951A (zh) | 一种热拌再生细骨料沥青混凝土 | |
| Oda et al. | Effects of asphalt modification by Nanosilica and Nanoclay on asphalt binder and hot mix asphalt properties | |
| CN103613331A (zh) | 一种路用高韧低收缩乳化沥青混合料及制备方法 | |
| CN111851225B (zh) | 旧沥青路面再生施工方法 | |
| CN113511842A (zh) | 一种热再生钢渣沥青混合料及其制备方法 | |
| Dong et al. | Study on mechanical properties of recycled mixture with high content of iron tailings sand | |
| CN113880527A (zh) | 一种有机仿钢纤维聚合物混凝土及其制备方法 | |
| Zhou et al. | Classification of Performance Grades of High Modulus Asphalt and Its Mixture: Taking China as an Example | |
| Pan et al. | Durability capacity change of rubber powder composite BRA modified asphalt mixture | |
| CN1339524A (zh) | 硅改沥青改性剂及其制备方法 | |
| CN117303794B (zh) | 一种全再生rap精分料超薄磨耗层混合料及其制备方法 | |
| CN114179219B (zh) | 一种高原地区酸性集料沥青混凝土的制备方法及沥青混凝土 | |
| Al-Osta et al. | Performance of dense graded asphalt incorporating cellulose fiber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |