專利名稱：微波加熱固化的乳化瀝青混凝土材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于公路面層鋪筑的乳化浙青混凝土材料，特別是一種使用微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
微波是指頻率在300MHz 300GHz的電磁波。在微波電磁場的作用下，介質(zhì)材料中的極性分子從原來的熱運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場的交變而排列取向，微波能量轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱量，使材料溫度呈現(xiàn)為宏觀上的升高。微波加熱是目前最先進(jìn)的浙青路面材料加熱方法，具有速度快、加熱均勻、溫度梯度小、熱量散失少、無明火、無弱接縫和弱接面、修復(fù)質(zhì)量高和無污染等優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)舊浙青料重復(fù)利用，符合國家節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的要求，能夠滿足公路維修快速進(jìn)入、快速作業(yè)、快速撤離的工作需要。乳化浙青是將通常高溫使用的道路石油浙青，經(jīng)過機(jī)械攪拌和化學(xué)穩(wěn)定的方法， 擴(kuò)散到水中而液化成常溫下粘度低、流動性好的一種道路建筑材料。在乳化浙青中，水是分散介質(zhì)，浙青是分散相，兩者只有在表面能較接近條件下才能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此需要借助乳化劑和穩(wěn)定劑等外加助劑來加強(qiáng)其穩(wěn)定性。然而，由于各地產(chǎn)基質(zhì)浙青性能千差萬別，一種乳化劑不能適應(yīng)所有不同種類的浙青乳化，這就為生產(chǎn)乳化浙青帶來困難，導(dǎo)致乳化浙青在運(yùn)輸和存儲過程中過早分裂破乳，造成材料的極大浪費(fèi)，增加了乳化浙青應(yīng)用成本。其次，由于各地集料千差萬別，穩(wěn)定的乳化浙青當(dāng)灑布遇到集料時(shí)，立即產(chǎn)生破乳，為混凝土的均勻拌和帶來困難，使乳化浙青與集料的粘附能力下降。而要合理控制乳化浙青破乳時(shí)機(jī)，需要針對每一種集料開發(fā)專門的乳化劑和乳化穩(wěn)定劑，這在實(shí)際應(yīng)用過程中很難實(shí)現(xiàn)，為乳化浙青混凝土材料的推廣帶來極大困難。第三，混凝土成型后乳化浙青中還含有水分，需待水分完全蒸發(fā)，才能產(chǎn)生足夠的粘結(jié)力，這就造成乳化浙青混凝土早期強(qiáng)度低，不能盡快開放交通，這也是乳化浙青混凝土路面的重要缺點(diǎn)之一。第四，既要滿足乳化浙青在儲運(yùn)過程中穩(wěn)定不破乳，又要滿足遇到集料適時(shí)破乳， 相互矛盾；同時(shí)要適應(yīng)各種類型的浙青和不同巖性的集料，這就為開發(fā)通用的乳化劑和乳化穩(wěn)定助劑帶來巨大的困難，進(jìn)一步影響了乳化浙青混凝土材料的路用性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)中乳化浙青混凝土材料在實(shí)際應(yīng)用過程中存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料及其制備方法，其主要制備方法為 乳化浙青冷拌一冷攤鋪一微波加熱破乳一熱壓成型。本發(fā)明采用在常溫下穩(wěn)定的專用乳化浙青，這種乳化浙青常溫下十分穩(wěn)定，在儲運(yùn)過程中不破乳，同時(shí)在混合料拌制過程和攤鋪過程中也不破乳，和集料可實(shí)現(xiàn)均勻拌合的目的；乳化浙青混合料拌好后，進(jìn)行常溫?cái)備?，攤鋪好預(yù)壓后通過微波外場誘導(dǎo)破乳；破
3乳后微波繼續(xù)加熱混合料，達(dá)到一定溫度后，再進(jìn)行復(fù)壓和終壓成型，實(shí)現(xiàn)致密化，最終獲得早期強(qiáng)度高的乳化浙青混凝土路面材料。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采取如下具體的技術(shù)解決方案
一種微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料，該混凝土材料由下列原料及其質(zhì)量百分比
為
玄武巖或石灰?guī)r集料799Γ88% ；石灰?guī)r礦粉；3%飛％ ；硅酸鹽水泥1°/Γ4% ；微波加熱破乳的乳化浙青89Tll% ；上述原料的質(zhì)量百分比之和為100%。本發(fā)明的混凝土材料原料的優(yōu)選質(zhì)量百分比組合為
玄武巖或石灰?guī)r集料81% 86% ；石灰?guī)r礦粉3% 5% ；硅酸鹽水泥2% 4% ；微波加熱破乳的乳化浙青99TlO% ；上述原料的質(zhì)量百分比之和為100%。所述的該混凝土材料原料的優(yōu)選質(zhì)量百分比為
玄武巖集料占84% ；石灰?guī)r礦粉占4% ；硅酸鹽水泥占3% ；微波加熱破乳的乳化浙青占9%。所述的玄武巖集料密度為2. 821g/cm3，對浙青粘附等級為4級，壓碎值為10. 1%， 粒徑為0. 075mnT9. 5mm，連續(xù)級配；所述的礦粉密度為2. 711g/cm3，親水系數(shù)為0. 83。所述的微波加熱破乳的乳化浙青是在室溫下5天穩(wěn)定度小于2%，微波加熱到50°C 以上時(shí)由于非離子乳化劑發(fā)生轉(zhuǎn)相而制得，其中原料及其重量百分百比如下
軟化點(diǎn)為的石油浙青58% ；十七烷二甲基芐基氯化銨3% ；烷基酚聚氧乙烯醚 0. 2% ；聚乙烯醇17 - 92 0. 3% ；三氯化鐵3% ；水溶性均三嗪三縮水甘油胺環(huán)氧樹脂1. 5% ； 水:34%。另外，本發(fā)明微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料方法包括以下步驟
將819Γ86%質(zhì)量百分比的玄武巖集料、39Γ5%質(zhì)量百分比的石灰?guī)r礦粉和29Γ4%質(zhì)量百分比的硅酸鹽水泥加入拌和機(jī)，在常溫條件下拌和Imin后，加入89Tll%質(zhì)量百分比的微波加熱破乳的乳化浙青，在拌和機(jī)中再拌和2min，獲得質(zhì)地均勻的乳化浙青混合料，在整個(gè)拌和過程中混合料中乳化浙青不破乳。(2)對常溫?cái)傞_的乳化浙青混合料進(jìn)行預(yù)壓，使得混合料壓實(shí)度達(dá)到50%。(3)對預(yù)壓后的乳化浙青混合料進(jìn)行微波加熱，實(shí)現(xiàn)乳化浙青混合料完全破乳。(4)對破乳后的浙青混合料繼續(xù)進(jìn)行微波加熱，加熱到浙青混合料整體溫度大于 50°C且破乳后的浙青混合料中大部分水分排出后，對浙青混合料進(jìn)行復(fù)壓和終壓，且終壓溫度不低于100°C，最終得到浙青混凝土路面材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)優(yōu)勢
首先，采用常溫穩(wěn)定、微波加熱破乳的乳化浙青，克服了傳統(tǒng)乳化浙青儲運(yùn)過程中易破乳，造成材料浪費(fèi)的問題。同時(shí)克服了傳統(tǒng)乳化浙青混凝土材料成型后不破乳，造成早期強(qiáng)度低的問題。消除了傳統(tǒng)乳化浙青既要求長期儲存穩(wěn)定，又要求使用后迅速破乳之間的矛盾。其次，采用冷拌冷攤工藝，實(shí)現(xiàn)潔凈生產(chǎn)的制備技術(shù)，無污染；采用微波破乳，微波加熱壓實(shí)工藝，壓實(shí)質(zhì)量容易控制，壓實(shí)過程中無污染，實(shí)現(xiàn)綠色施工。第三，采用冷拌-冷攤-微波破乳-熱壓工藝，與溫拌技術(shù)和熱拌技術(shù)相比，節(jié)能和環(huán)保，突破了傳統(tǒng)熱拌混合料運(yùn)輸過程中的保溫條件限制，壓實(shí)過程中嚴(yán)格的溫度條件限制，使得施工變得從容便利。第四，本工藝突破了傳統(tǒng)乳化浙青混合料只能做中下面層材料的局限，實(shí)現(xiàn)了乳化浙青混合料用作上面層的目的，擴(kuò)展了乳化浙青混凝土材料的應(yīng)用范圍。本發(fā)明制得的乳化浙青混凝土的馬歇爾穩(wěn)定度等路用性能，滿足《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)中AC-10密級配浙青混合料相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此， 該乳化浙青混凝土完全可以在公路面層中使用，而且采用微波加熱破乳，能夠人為控制乳化浙青的破乳時(shí)間，大幅度提高混合料的路用性能，從而進(jìn)一步提高路面使用壽命。
具體實(shí)施例方式下面通過具體的優(yōu)選實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，這些實(shí)施例僅用于本領(lǐng)域技術(shù)人員充分的理解本發(fā)明，凡是在以下實(shí)施例基礎(chǔ)上做的等同變換或者替換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
在乳化浙青混合料配制中，以混合料總質(zhì)量計(jì)，集料占84%，礦粉占4%，水泥占3%，乳化浙青占9% ；級配(質(zhì)量比)如表1所示。表1集料級配表
權(quán)利要求
1.一種微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料，其特征在于，該混凝土材料由下列原料及其質(zhì)量百分比組合為玄武巖或石灰?guī)r集料799Γ88% ；石灰?guī)r礦粉；3%飛％ ；硅酸鹽水泥1°/Γ4% ；微波加熱破乳的乳化浙青89Tll% ；上述原料的質(zhì)量百分比之和為100%。
2.如權(quán)利要求1所述的微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料，其特征在于所述的該混凝土材料原料的優(yōu)選質(zhì)量百分比組合為玄武巖或石灰?guī)r集料81% 86% ；石灰?guī)r礦粉3% 5% ；硅酸鹽水泥2% 4% ；微波加熱破乳的乳化浙青99TlO% ；上述原料的質(zhì)量百分比之和為100%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料，其特征在于所述的該混凝土材料原料的最優(yōu)質(zhì)量百分比為玄武巖集料占84% ；石灰?guī)r礦粉占4% ；硅酸鹽水泥占3% ；微波加熱破乳的乳化浙青占9%。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料，其特征在于所述的玄武巖集料密度為2. 821g/cm3，對浙青粘附等級為4級，壓碎值為10. 1%，粒徑為0. 075mnT9. 5mm，連續(xù)級配；所述的礦粉密度為2. 711g/cm3，親水系數(shù)為0. 83。
5.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料，其特征在于所述的微波加熱破乳的乳化浙青是在室溫下5天穩(wěn)定度小于2%，微波加熱到50°C以上時(shí)由于非離子乳化劑發(fā)生轉(zhuǎn)相而制得，其中原料及其重量百分百比如下軟化點(diǎn)為的石油浙青58% ；十七烷二甲基芐基氯化銨3% ；烷基酚聚氧乙烯醚 0. 2% ；聚乙烯醇17 - 92 0. 3% ；三氯化鐵3% ；水溶性均三嗪三縮水甘油胺環(huán)氧樹脂1. 5% ； 水:34%。
6.制備權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的微波加熱固化的乳化浙青混凝土材料的方法， 其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將81% 86%質(zhì)量百分比的玄武巖集料、3% 5%質(zhì)量百分比的石灰?guī)r礦粉和29Γ4%質(zhì)量百分比的硅酸鹽水泥加入拌和機(jī)，在常溫條件下拌和Imin后，加入89Tll%質(zhì)量百分比的微波加熱破乳的乳化浙青，在拌和機(jī)中再拌和2min，獲得質(zhì)地均勻的乳化浙青混合料，在整個(gè)拌和過程中混合料中乳化浙青不破乳；(2)對常溫?cái)傞_的乳化浙青混合料進(jìn)行預(yù)壓，使得混合料壓實(shí)度達(dá)到50%；(3)對預(yù)壓后的乳化浙青混合料進(jìn)行微波加熱，實(shí)現(xiàn)乳化浙青混合料完全破乳；(4)對破乳后的浙青混合料繼續(xù)進(jìn)行微波加熱，加熱到浙青混合料整體溫度大于50°C 且破乳后的浙青混合料中大部分水分排出后，對浙青混合料進(jìn)行復(fù)壓和終壓，且終壓溫度不低于100°C，最終得到浙青混凝土路面材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波加熱固化的乳化瀝青混凝土材料及其制備方法，乳化瀝青混凝土由下列原料及其質(zhì)量百分比組成玄武巖或石灰?guī)r集料79%~88%，石灰?guī)r礦粉3%~6%，普通硅酸鹽水泥1%~4%，微波加熱破乳的乳化瀝青8%~11%，上述原料質(zhì)量百分比之和為100%；其制備方法先將集料、礦粉和水泥在常溫條件下拌和1min，加入微波加熱破乳的專用乳化瀝青并將混合料拌和2min，攤開并預(yù)壓至50%壓實(shí)度，微波加熱到50℃以上破乳排水，繼續(xù)加熱至100℃以上，終壓，制得混凝土材料。本發(fā)明采用微波加熱后破乳排水并終壓固化，乳化瀝青破乳時(shí)間可控，乳化瀝青混凝土的路用性能大幅提高，綠色環(huán)保且施工方便，適用于乳化瀝青混凝土用作高等級路面層，路面快速養(yǎng)護(hù)和瀝青混凝土工廠化預(yù)制等領(lǐng)域。
文檔編號E01C19/10GK102295445SQ20111014923
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者王振軍, 艾濤, 袁斌, 趙仕兵, 趙鵬 申請人:長安大學(xué)