CN1626568A - 一种用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂及其制备方法，其特征在于它含有重量百分比的SiO210－40％，水份＜5％，其堆密度＜0.8g/cm3，碱值＞0.9，与沥青的粘附性为4－5级，380℃内不分解，不挥发，粒度(400目)筛余＜25％。它可以使酸性集料沥青砼的粘附性达到4～5级，而且性能稳定，高温不挥发，不分解，耐久性好，能显著提高路面质量，延长路面使用寿命，从而减少路面养护、维修费用，具有极好的社会效益。

Description

一种用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种沥青改性剂，尤其是一种用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂及其制备方法。
背景技术
现有的高等级公路，有75％以上是沥青砼路面。这种路面所用的集料有碱性集料和酸性集料。对于石灰石、白云石等碱性集料而言，它的优点是：与沥青的粘附性较好，但极限抗压强度较低，磨耗率较高，耐久性较差。而花岗岩、玄武岩、安山岩、辉绿岩、片麻岩等酸性集料，它们的极限抗压强度高，磨耗率低，是高等级公路的优质集料。但由于这类集料的SiO2含量高，且呈酸性，与沥青粘附性不好，即使原料就在当地也无法利用。为了解决沥青与酸性集料的粘附性，国内外开发了多种名称为“抗剥落剂”的化工产品。但这种产品在实际应用中的效果并不理想，原因是高温稳定性不好，易于分解，耐久性较差。因此，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种能够对沥青砼酸性集料进行改性的沥青改性剂，以克服化学抗剥落剂的不足，将酸性集料用于高等级公路作集料，使其与沥青的粘附性达到4～5级，且高温稳定性和耐久性好。
本发明的另一目的在于提供一种工艺简单，成本低，效果好的用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂的制备方法。
本发明通过下列技术方案实现(本发明所用百分比均为重量百分比)：
所述沥青砼酸性集料沥青改性剂的SiO2含量为10-40％，水份含量＜5％，堆密度＜0.8g/cm3，碱值＞0.9，与沥青的粘附性为4-5级，380℃内不分解，不挥发，粒度(400目)筛余＜25％。
所述用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂的制备方法是：
A、将含有非晶质SiO2并具有微孔结构的硅藻土在600～800℃温度下，焙烧7-12小时，使其完成提纯、改性、活化、扩容，冷却后粉碎至200-600目，待用：
B、取下列重量百分比的物料：
焙烧过的硅藻土                 20％～30％
偏高岭石                       5～10％，
莫来石                         2～5％，
Ca(OH)2                       55～65％
经搅拌混匀、熟化、研磨、风选，制得400目筛余＜25％的酸性集料沥青改性剂。
本发明制备工艺中所用硅藻土为高烧失量型硅藻土，其化学成份为：SiO2 55～60％，Al2O3 12～16％，Fe2O3 6～10％，CaO 1～2％，MgO 1～1.5％，K2O 1～2％，Na2O 0.2～0.5％，烧失量20～26％。
本发明制备工艺中硅藻土的焙烧设备采用现有技术中的“多排一体炉”，将块状的硅藻土放入“多排一体炉”中，使其自燃，温度控制在600～800℃，时间7-12小时，冷却后粉碎至200目。
本发明所用偏高岭石、莫来石、Ca(OH)2都是工业产品。偏高岭石SiO245±3％，Al2O3 37±2％。莫来石Al2O3 65±2％，SiO2 30±2％。Ca(OH)2 CaO+MgO＝72±1％。
本发明对沥青砼酸性集料有如下改性效果：
1、酸性集料，如花岗岩、花岗片麻岩、玄武岩、辉绿岩、安山岩等，与沥青的粘附性由1～2级，提高到4～5级，且高温稳定性和耐久性好，见表1。
2、用本发明制备的沥青改性剂，加入到沥青中，针入度下降，软化点提高，135℃粘度提高，表明高温稳定性得到改善，见表2。
3、用本发明制备的酸性集料沥青混合料，密度增加，孔隙率降低，沥青饱和度提高，马歇尔稳定度、残留稳定度、马歇尔模数大幅度提高，说明混合料性能优良，见表3。
4、用本发明制备的酸性混合料，在高速公路上铺筑，酸性改性沥青砼路面，经严格检查验收，路面平整、密实，集料粘结牢固，高温不泛油，低温不开裂，水稳性极好，耐磨、抗滑、减小噪音，疲劳寿命提高70％以上。
总之，用本发明制备的沥青改性剂，可以使酸性集料沥青砼的粘附性达到4～5级，而且性能稳定，高温不挥发，不分解，耐久性好，能显著提高路面质量，延长路面使用寿命，从而减少路面养护、维修费用，具有极好的社会效益。
附图说明
图1为本发明之工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步描述。
实施例：
实际用的主要设备有：多排一体炉、锤式破碎机、飓风超细自磨机、熟化仓、配料机、搅拌机、包装机。
所用原料有4种：1、硅藻土；2、偏高岭石；3、莫来石；4、Ca(OH)2。
1、硅藻土通过“多排一体炉”提纯、改性、活化和扩容。其具体作法是：将块状硅藻土破成厚20cm左右的片状，装入“多排一体炉”中，经烘干、自燃、保温、冷却后出炉，全过程需9小时，其中烘干2小时，自燃3小时，保温2小时，冷却2小时，自燃温度600～800℃，硅藻土经“多排一体炉”焙烧后，呈米黄色，各种化学成份见表4，将其经锤式破碎机粉碎成粉状；
2、用焙烧、粉碎后的硅藻土按25％，配入偏高岭石8％，莫来石2％，Ca(OH)2 65％，入配料机，配好料后，入搅拌机，搅拌均匀后，入熟化仓，然后再进入飓风超细自磨机磨细，经风选，便制得400目筛余小于25％的酸性集料沥青改性剂；
3、用此沥青改性剂200吨，按油石比5.1％，炒拌酸性集料沥青混合料19607吨，在双向4车道高速公路铺AK-16A沥青混凝土路面8.8公里，经严格检查验收，评为优良工程。此路面经二夏二冬考验，无任何早期破坏痕迹，成功地解决了酸性集料与沥青粘附性不好的问题。从而为酸性集料在高速公路沥青砼中大量推广应用、就地取材创造了条件。
                                    表1 粘附性试验
集料种类   集料粒级(cm)   集料温度(℃)   沥青温度(℃)   集料在沥青中的时间(S) 集料在空气中的时间(min)   水煮时间(min)   沥青剥落程度(％) 粘附性等级
花岗片麻岩 10.5 105 150 45 15 3 0 5
                           表2 沥青“三大指标”试验
  沥青种类     热沥青温度(℃) 用量(混合料，％) 针入度(0.1mm) 延度(cm) 软化点(℃) 粘度(135℃，Pa·S)     粘附性
  加在沥青中   加在混合料中
AH-70     150150155165175   00.51.01.52.0     71.865.745.641.838.6     195.0109.455.650.444.8    47.649.349.55051   0.4360.5860.7781.241.68   2级2级3级4级4级   2级3级5级5级5级
                         表3 酸性集料马歇尔稳定度试验
改性剂用量 混合料类型 油石比(％)   密度(g/cm3)   空隙率(％)   饱和度(％) 稳定度(KN)     流值(0.1mm)     残留稳定度(％)   马歇尔模数
混合料0％ AK-16A 5.1 2.316 6.1 60.18 8.92 33.1 89.5 2.84
混合料1.0％ 5.1 2.348 5.8 62.6 9.33 31.7 92.4 2.94
混合料1.5％ 5.1    2.321   4.3     70.5 9.88     32.3     98.1    3.06
规范要求 4～10 60～75 ＞5.0 20～40 ＞70
                         表4 焙烧后硅藻土的化学成分
  组分   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   MgO   K2O   Na2O   烧失量   合计
  含量(％) 68.01 16.58 10.36 0.71 1.09 1.56 0.11 1.58 100

Claims (4)

1、一种用于沥青砼酸性集料改性的沥青改性剂，其特征在于它含有重量百分比为10-40％的SiO2，水份＜5％，其堆密度＜0.8g/cm3，碱值＞0.9，与沥青的粘附性为4-5级，380℃内不分解，不挥发，粒度(400目)筛余＜25％。
2、根据权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于它通过下列方法制得：
A、将含有非晶质SiO2并具有微孔结构的硅藻土在600～800℃温度下，焙烧7-12小时，使其完成提纯、改性、活化、扩容，冷却后粉碎至200-600目，待用；
B、取下列重量百分比的物料：
   焙烧过的硅藻土              20％～30％
   偏高岭石                    5～10％，
   莫来石                      2～5％，
   Ca(OH)2                    55～65％
经搅拌混匀、熟化、研磨、风选，制得400目筛余＜25％的酸性集料沥青改性剂。
3、根据权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于所述硅藻土为高烧失量型硅藻土，其化学成份为：SiO2 55～60％，Al2O3 12～16％，Fe2O3 6～10％，CaO 1～2％，MgO 1～1.5％，K2O 1～2％，Na2O 0.2～0.5％，烧失量20～26％。
4、、根据权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于所用偏高岭石、莫来石、Ca(OH)2都是工业产品，偏高岭石SiO2 45±3％，Al2O3 37±2％；莫来石Al2O3 65±2％，SiO2 30±2％；Ca(OH)2 CaO+MgO＝72±1％。
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