專利名稱：一種煤矸石瀝青改性劑、改性瀝青混合料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路浙青材料技術(shù)，特別涉及一種煤矸石浙青改性劑、改性浙青混合料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，高等級(jí)公路浙青路面在交通荷載和自然環(huán)境的共同作用下，高溫車轍、低溫開裂和水損害等早期病害頻發(fā)，且破壞機(jī)制更加復(fù)雜，致使浙青路面的使用品質(zhì)下降，壽命縮短，還大大增加浙青路面維修養(yǎng)護(hù)成本。近年來，浙青路面新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn)，浙青路面的研究水平和技術(shù)應(yīng)用水平也達(dá)到了更高的層次，其中改性浙青技術(shù)的發(fā)展最為矚目。眾所周知的SBS和SBR等聚合物改性浙青以其優(yōu)異的性能在高等級(jí)浙青路面中得到極為廣泛的應(yīng)用，但同時(shí)也大幅度增加了浙青路面建設(shè)成本。因此，基于我國國情，為建設(shè)資源節(jié)約型高等級(jí)公路，探索和研究性價(jià)比相對(duì)較高、能夠?qū)φ闱嗦访媸褂闷焚|(zhì)具有良好改善作用且適應(yīng)重載交通需求的浙青改性技術(shù)，無疑具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，以煤炭為主要類型的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變，而煤矸石的產(chǎn)出量一般占到煤炭產(chǎn)量的159Γ20%左右，因此煤矸石已經(jīng)成為我國排放量和堆積量最大的工業(yè)固體廢棄物之一。大量煤矸石的堆積對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了諸多不利的影響，如占用大量土地，影響自然景觀，還會(huì)造成大氣，土壤和水體污染，甚至造成地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。近年來我國已經(jīng)開始重視煤矸石的綜合利用，但總體水平不夠理想，綜合利用率不足20%，因此，對(duì)煤矸石進(jìn)行活性激發(fā)和建材資源化再利用還有很大的研究空間。目前，國內(nèi)外煤矸石建材資源化再利用領(lǐng)域涉及工業(yè)及建筑行業(yè)，主要集中在水泥建材方面，還未見以煤矸石為主要原材料制備浙青改性劑的相關(guān)資料介紹
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種煤矸石浙青改性劑及其制備方法，另一個(gè)目的在于提供添加上述煤矸石浙青改性劑的改性浙青混合料及其制備方法。該方法能夠解決高速公路早期病害問題，并結(jié)合煤矸石建材資源化再利用現(xiàn)狀，以煤矸石為主要原料，有效提高浙青混合料綜合性能，使其不易出現(xiàn)高溫車轍、低溫開裂和水損害，并且能夠充分保障路面使用性能和行車安全。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。(I) 一種煤矸石浙青改性劑，其特征在于，包括以下重量百分比的組分活化煤矸石粉70% 90%，生石灰10% 20%，天然水鎂石纖維10% 20%。優(yōu)選地，所述天然水鎂石纖維為7級(jí)纖維。優(yōu)選地，所述生石灰細(xì)度小于200目。優(yōu)選地，所述活化煤矸石粉為將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機(jī)細(xì)磨4飛小時(shí)得煤矸石粉末；再將模數(shù)O. 7 1. 3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為質(zhì)量4°/Γ7%，細(xì)磨廣2小時(shí)后在60(T750°C煅燒并保溫6 8小時(shí)；然后，水中急冷后再粉磨2 4小時(shí)處理后所得。(2)上述煤矸石浙青改性劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟首先，將原塊狀煤矸石原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機(jī)細(xì)磨4飛小時(shí)，得煤矸石粉末；再將模數(shù)
O.7^1. 3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量4°/Γ8%，細(xì)磨f 2小時(shí)后60(T75(TC煅燒并保溫61小時(shí)；然后，水中急冷后再粉磨2 4小時(shí)，得活化煤矸石粉；最后，按重量百分比稱取活化煤矸石粉、水鎂石纖維和生石灰后混合，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得。(3) 一種改性浙青混合料，其特征在于，包括以下重量份的組分5 8份上述技術(shù)方案中的煤矸石浙青改性劑、4飛份浙青和88 92份集料。(4)上述改性浙青混合料的制備方法，其特征在于，首先將熱浙青和集料在拌合樓中拌和均勻，再加入煤矸石浙青改性劑拌和均勻，即可。本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下突出優(yōu)點(diǎn)和顯著的有益效果(I)本發(fā)明的煤矸石浙青改性劑，原材料以煤矸石為主要原材料(709Γ90%)，可對(duì)我國排放量和堆積量最大的工業(yè)固體廢棄物之一煤矸石進(jìn)行利用，降低公路建設(shè)成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
(2)本發(fā)明的煤矸石浙青改性劑制備方法中，采用水玻璃前期處理煤矸石粉末，降低了煤矸石煅燒溫度，其煅燒溫度為60(T75(TC，而其他熱活化煤矸石煅燒溫度大于750°C。這樣，降低了煤矸石煅燒成本。(3)本發(fā)明的煤矸石浙青改性劑加入浙青混合料中，在顯著提高浙青混合料高溫穩(wěn)定性的同時(shí)，改善了膠漿的低溫性能以及抗水損害能力，實(shí)現(xiàn)了浙青混合料高低溫矛盾的統(tǒng)一。本發(fā)明的改性浙青混合料的高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果高達(dá)2265次/mm、2939y ε和92% ;而在相同配合比條件下，未采用本發(fā)明的基準(zhǔn)浙青混合料的溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果僅為1872次/mm、2425 μ ε和83%，增幅分別為21. 0%、21· 2%和10. 8%。`
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步舉例說明，這些優(yōu)選的實(shí)施例并不以任何方式限制本發(fā)明，在不背離本發(fā)明技術(shù)解決方案的前提下，對(duì)本發(fā)明所做的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的任何改動(dòng)或改變都落入本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例1(I)將原塊狀煤矸石原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機(jī)細(xì)磨5小時(shí)，得煤矸石粉末；再將模數(shù)1. O的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量7%，細(xì)磨2小時(shí)后放入電阻爐在700°C煅燒，保溫7小時(shí)，水中急冷后再粉磨3小時(shí)，制得活化煤矸石粉。(2)將步驟(I)制備的活化煤矸石粉70%、水鎂石纖維20%和生石灰10%混合均勻得到混合料，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到煤矸石浙青改性劑。(3)將重量份為5份的克拉瑪依A-70號(hào)150°C熱浙青和90份的集料在拌合樓中拌和均勻，再加入5份的煤矸石浙青改性劑拌和均勻，制得改性浙青混合料。改性浙青混合料試驗(yàn)級(jí)配采用AC-13C。測試改性浙青混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和抗水損害性能。該改性浙青混合料的高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果高達(dá)2265次/mm、2939 μ ε和92% ;而在相同配合比條件下,未加煤砰石浙青改性劑基準(zhǔn)浙青混合料的高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果僅為1872 次 /mm、2425 μ ε 和 83%,增幅分別為 21. 0%、21· 2% 和 10. 8%。實(shí)施例2( I)將原塊狀煤矸石原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機(jī)細(xì)磨4小時(shí)，得煤矸石粉末；再將模數(shù)1. 3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量4%，細(xì)磨2小時(shí)后放入電阻爐在750°C煅燒，保溫6小時(shí)，水中急冷后再粉磨4小時(shí)，制得活化煤矸石粉。(2)將步驟(I)制備的活化煤矸石粉80%、水鎂石纖維10%和生石灰10%混合均勻得到混合料，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到煤矸石浙青改性劑。(3)將重量份為4份的克拉瑪依A-70號(hào)170°C熱浙青和88份的集料在拌合樓中拌和均勻，再加入8份的煤矸石浙青改性劑拌和均勻，制得改性浙青混合料。改性浙青混合料試驗(yàn)級(jí)配采用AC-13C。測試改性浙青混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和抗水損害性能。該改性浙青混合料的高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果高達(dá)2322次/mm、2871 μ ε和90% ;而在相同配合比條件下，未加煤矸石浙青改性劑基準(zhǔn)浙青混合料的高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果僅為1872 次 /mm、2425 μ ε 和 83%,增幅分別為 24. 0%、18. 4% 和 8. 4%。實(shí)施例3( I)將原塊狀煤矸石原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機(jī)細(xì)磨6小時(shí)，得煤矸石粉末；再將模數(shù)O. 7的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量4%，細(xì)磨I小時(shí)后放入電阻爐在650°C煅燒，保溫8小時(shí)，急冷后再粉磨2小時(shí)，制得活化煤矸石粉。

(2)將步驟(I)制備的活化煤矸石粉70%、水鎂石纖維10%和生石灰20%混合均勻得到混合料，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到煤矸石浙青改性劑。(3)將重量份為6份的克拉瑪依A-70號(hào)160°C熱浙青和91份的集料在拌合樓中拌和均勻，再加入5份的煤矸石浙青改性劑拌和均勻，制得改性浙青混合料。改性浙青混合料試驗(yàn)級(jí)配采用AC-13C。測試改性浙青混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和抗水損害性能。該改性浙青混合料的高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果高達(dá)2415次/mm、2745 μ ε和87% ;而在相同配合比條件下,未加煤砰石浙青改性劑基準(zhǔn)浙青混合料的高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應(yīng)變和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果僅為1872 次 /mm、2425 μ ε 和 83%,增幅分別為 29. 0%、13. 2% 和 6. 0%。從上述實(shí)施例可知，本發(fā)明制備的煤矸石浙青改性劑用于浙青混合料中后，能夠明顯提高浙青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性，綜合改善浙青混合料路用性倉泛。
權(quán)利要求
1.一種煤矸石浙青改性劑，其特征在于，包括以下重量百分比的組分活化煤矸石粉70% 90%，生石灰10% 20%，天然水鎂石纖維10% 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石浙青改性劑，其特征在于，所述天然水鎂石纖維為7級(jí)纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石浙青改性劑，其特征在于，所述生石灰細(xì)度小于200目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石浙青改性劑，其特征在于，所述活化煤矸石粉為將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機(jī)細(xì)磨4飛小時(shí)得煤矸石粉末；再將模數(shù)O. 7^1. 3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為質(zhì)量4°/Γ7%，細(xì)磨f 2小時(shí)后在60(T750°C煅燒并保溫6 8小時(shí)；然后，水中急冷后再粉磨2 4小時(shí)處理后所得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤矸石浙青改性劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟首先，將原塊狀煤矸石原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機(jī)細(xì)磨4飛小時(shí)，得煤矸石粉末；再將模數(shù)O. 7^1. 3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量4°/Γ8%，細(xì)磨Γ2小時(shí)后60(T75(TC煅燒并保溫61小時(shí)；然后，水中急冷后再粉磨2 4小時(shí)，得活化煤矸石粉；最后，按重量百分比稱取活化煤矸石粉、水鎂石纖維和生石灰后混合，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得。
6.一種改性浙青混合料，其特征在于，包括以下重量份的組分5 8份權(quán)利要求1所述的煤矸石浙青改性劑、4飛份浙青和88 92份集料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改性浙青混合料的制備方法，其特征在于，首先將熱浙青和集料在拌合樓中拌和均勻，再加入煤矸石浙青改性劑拌和均勻，即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及公路瀝青材料技術(shù)，公開了一種煤矸石瀝青改性劑、改性瀝青混合料及其制備方法。該煤矸石瀝青改性劑包括以下重量百分比的組分活化煤矸石粉70%~90%，生石灰10%~20%，天然水鎂石纖維10%~20%。該改性瀝青混合料，其特征在于，包括以下重量份的組分5~8份煤矸石瀝青改性劑、4~6份瀝青和88~92份集料。本發(fā)明的煤矸石瀝青改性劑能夠明顯改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性，有效防治路面早期病害，延長瀝青路面使用壽命；并且本發(fā)明以煤矸石為主要原材料制備，促進(jìn)了工業(yè)廢渣的充分利用，降低公路建設(shè)成本，從而可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C08L95/00GK103044936SQ201310008629
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者關(guān)博文, 熊銳, 陳拴發(fā), 劉開平, 盛燕萍, 薛斌 申請(qǐng)人:長安大學(xué)