專利名稱：：一種路用瀝青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及道路浙青路面材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，交通量日益增大，重載及超載車輛非常普遍，渠化交通明顯。因此，對(duì)浙青路面的高低溫性能提出了更高的要求。為了延長(zhǎng)浙青路面的使用壽命，提高路面的服務(wù)質(zhì)量，減少維修養(yǎng)護(hù)成本，采用有效的改性增強(qiáng)方法和手段以提高浙青混合料的使用品質(zhì)勢(shì)在必行。其中，對(duì)浙青混合料進(jìn)行纖維改性，纖維在其中起到良好的加筋和橋接作用，兼顧了混合料的高低溫及抗疲勞特性，提高了路面的柔韌性，從而改善浙青膠漿以及浙青混合料的綜合路用性能，提升浙青路面的使用品質(zhì)。目前，路用浙青混合料纖維主要有有機(jī)聚合物纖維、鋼纖維、無(wú)機(jī)纖維三大類，有機(jī)聚合物纖維和鋼纖維由于價(jià)格較高，且易老化和銹蝕，耐久性較差，不利于廣泛應(yīng)用。無(wú)機(jī)纖維主要有木質(zhì)素纖維、礦物纖維。木質(zhì)素纖維是以天然木纖維為主要原料，再添加一定質(zhì)量的非金屬超細(xì)礦粉進(jìn)行復(fù)合處理而得到的一種路用工程材料，應(yīng)用也較為廣泛，但生產(chǎn)木質(zhì)素纖維需消耗大量木材等植物原材料，制作過(guò)程也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染，不利于環(huán)境保護(hù)。礦物纖維是以礦石為主要原材料，其顯著的特點(diǎn)是耐久性好，因而受到研究者的高度重視。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、性能優(yōu)良的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒及其制備方法，該礦物纖維顆?；瘜W(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，不溶于浙青或與浙青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有較好的耐久性；將其適量摻入浙青混合料中能有效地提高浙青路面的高溫抗車轍、低溫抗裂及抗疲勞破壞性能，延長(zhǎng)浙青路面的使用壽命，并且具有良好的阻燃性能，能夠提高浙青混合料的抗燃性，特別適用于鋪裝隧道浙青道面。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)。一種路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒，其特征在于，按照重量比計(jì)包括以下原料水鎂石礦石88%92%、重油3.5%、芳烴油1.5%2%、硅油0%4.5%、膨潤(rùn)土3%5%。上述路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止1020分鐘，最后在利用造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)擠壓為直徑為24mm，長(zhǎng)度為13cm的纖維復(fù)合顆粒。在本發(fā)明中，水鎂石礦石的化學(xué)成分的重量比為Si02:35%，Mg0:6165%，Al2O3:0·21%，F(xiàn)e2O30.61.9%，F(xiàn)e0:13%，CaO:0·11%，SO20.10.5%，H2O:2025%;制備的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒的物理性質(zhì)為顏色為灰黑色，密度2.35-2.45g/cm3,顆粒劈裂強(qiáng)度5ΙΟΝ/cm2,導(dǎo)熱系數(shù)0.120.23(w/(m.k))，熱容值Cp為1.2641.4870^)，脫水溫度為4005001，電阻率P為4.9XIO6/(Ω.m)。本發(fā)明的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒，可綜合改善浙青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。在本發(fā)明中，以水鎂石礦為主要原材料，水鎂石礦主要化學(xué)成分是Mg(OH)2水合物，是古海溝古火山島鎂質(zhì)礦物熔巖熱運(yùn)動(dòng)及水化結(jié)晶后形成的產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年降解沉積形成，性能穩(wěn)定，耐久性好，晶體結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，陰離子OH—作近似六方最緊密堆積，Mg2+相間出現(xiàn)在2個(gè)OH—面之間，構(gòu)成氫氧鎂石結(jié)構(gòu)單元層，整個(gè)晶胞由無(wú)數(shù)這樣的單元層沿單元平面法向方向平行疊置而成；單元層內(nèi)，Mg2+-OH-間為離子鍵，相鄰單元層間以弱的OH-OH氫氧鍵連接在一起，屬三方晶系。與其他路用纖維相比較，水鎂石礦物復(fù)合改性纖維呈弱堿性，與浙青吸附性能良好，長(zhǎng)徑比大，劈分性能優(yōu)良，抗老化性能好，抗拉強(qiáng)度大約是有機(jī)類纖維(如聚合物，植物纖維)的6-10倍。因此，能夠改善浙青膠漿的高低溫流變特性，可較大地加筋浙青混合料，提高了浙青混合料的綜合路用性能。彈性模量是有機(jī)類纖維的3倍以上，有助于提高浙青混合料的彈性恢復(fù)，使浙青路面的抗疲勞性能大為改善。重油與芳烴油可軟化、增塑水鎂石礦物纖維，提高水鎂石礦物纖維的自粘結(jié)能力，便于造粒，其中芳烴油還可改善其彈性和韌性。硅油受熱很難氧化，熱導(dǎo)率較小，約為水的1/4，可吸附水鎂石纖維熱分解產(chǎn)物MgO,構(gòu)成一層不燃耐火防火層，能夠封住水鎂石纖維熱分解產(chǎn)物水的蒸發(fā)，阻止熱量及氧氣向浙青混凝土內(nèi)傳遞，大大提高了該礦物纖維的阻燃性能。另外，硅油的熱膨脹系數(shù)比水、汞均大，可提高水鎂石礦物纖維顆粒的受熱分散程度。膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水粘土礦，具有膨潤(rùn)性、粘結(jié)性及吸附性，易于纖維造粒工藝，同時(shí)，膨潤(rùn)土均勻分布于水鎂石礦物纖維中，避免了造粒擠壓時(shí)，纖維間過(guò)度固結(jié)，起到良好的隔離作用，在混合料拌和時(shí)，易于分散纖維顆粒。浙青是可燃性材料，燃燒時(shí)產(chǎn)生大量黑煙、熔滴和流淌等現(xiàn)象，在鋪裝隧道路面時(shí)受到限制。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)浙青混合料的路用性能和阻燃性能分別采用兩種方法進(jìn)行研究和改善，即采用一定的改性劑改善浙青混合料的路用性能，同時(shí)采用另外一種或幾種改性劑進(jìn)一步改善浙青混合料的阻燃性能，這既增加了材料成本也給施工帶來(lái)了困難。特別是某些阻燃浙青在施工時(shí)揮發(fā)的煙氣中含有阻燃劑，嚴(yán)重威脅到施工人員的身體健康，也污染了空氣。水鎂石礦物纖維在燃燒時(shí)，吸收大量熱量，并生成大量水蒸氣，能夠抑制浙青中烴類氧化初期產(chǎn)生的活性自由基，同時(shí)生成不燃固體MgO粉末，與低熱導(dǎo)率的有機(jī)硅油一起，附著在可燃物的表面，形成一層不燃耐火防火保護(hù)層，切斷熱量、氧氣向浙青內(nèi)的傳遞，構(gòu)成一種環(huán)保型浙青混合料阻燃性材料。此外，水鎂石礦物纖維在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，主要分布于陜西和吉林，價(jià)格低廉，造粒成本低，成型效果好，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景和推廣價(jià)值，符合綠色環(huán)保的可持續(xù)交通發(fā)展戰(zhàn)略，能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本發(fā)明的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒的制備方法，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止1020分鐘，最后在利用造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)擠壓為直徑為24mm，長(zhǎng)度為13cm的纖維復(fù)合顆粒。為了便于說(shuō)明與對(duì)比，下面各實(shí)施例中的悶料桶中靜止時(shí)間均為15分鐘，造粒直徑為3mm，長(zhǎng)度為13cm。實(shí)施例1:水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤(rùn)土的重量比例為92%、3.5%、1.5%、0%、3%ο實(shí)施例2:水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤(rùn)土的重量比例為90%、3.5%、1.5%、2%、3%ο實(shí)施例3:水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤(rùn)土的重量比例為88%、3.5%、1.5%、4%、3%ο實(shí)施例4水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤(rùn)土的重量比例為85%、3.5%、2%、4.5%、5%。按實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4的配比關(guān)系制備4種路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒，采用AC-13浙青混合料，各組成材料重量比是浙青5.0%，集料94.65%,路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒參量為0.35%，其中對(duì)照例中路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒，其集料為95%。表1是本發(fā)明實(shí)施例樣品與對(duì)照例樣品的穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度和疲勞壽命的試驗(yàn)結(jié)果比較，改性浙青或基質(zhì)浙青具有類似結(jié)果；并且實(shí)施例和對(duì)照例中得到的阻燃浙青混合料按下列標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試穩(wěn)定度GB/T0709，動(dòng)穩(wěn)定度GB/T0719，劈裂強(qiáng)度GB/T0716，氧指數(shù)法GB/T2406.表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例487%454835810456278注(1)劈裂強(qiáng)度在-10°C條件下進(jìn)行測(cè)試；(2)疲勞壽命在15°C條件下，采用間接拉伸疲勞試驗(yàn)方法測(cè)試；(3)氧指數(shù)為評(píng)價(jià)混合料阻燃性能的指標(biāo)，其值越大，阻燃性能越好。從表1中數(shù)據(jù)可以看出，摻加本發(fā)明的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒后，浙青混合料的穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度、疲勞壽命及氧指數(shù)等指標(biāo)均得到了提高，說(shuō)明其抗車轍、低溫抗裂、抗疲勞破壞性能均得到改善，同時(shí)，浙青混合料的阻燃性能也得到提高，該礦物纖維造粒時(shí)，加入適量的硅油，可進(jìn)一步提高其阻燃性能。權(quán)利要求一種路用瀝青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒，其特征在于，按照重量比計(jì)包括以下原料水鎂石礦石88％～92％、重油3.5％、芳烴油1.5％～2％、硅油0％～4.5％、膨潤(rùn)土3％～5％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒，其特征在于，所述水鎂石礦石的化學(xué)成分的重量比為:Si023~5%,Mg06165%,A1203:0.21%，F(xiàn)e2030.61.9%,Fe0:13%，CaO0.11%，S020.10.5%,H202025%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒，其特征在于，其物理性質(zhì)為顏色為灰黑色，密度2.35-2.45g/cm3,顆粒劈裂強(qiáng)度5lON/cm2，導(dǎo)熱系數(shù)0.120.23(w/(m.k))，熱容值CP為1.2641.487(J/g)，脫水溫度為400500°C，電阻率P為4.9X106/(^.m)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路用浙青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止1020分鐘，最后在利用造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)擠壓為直徑為24mm，長(zhǎng)度為13cm的纖維復(fù)合顆粒。全文摘要本發(fā)明涉及道路瀝青路面材料制備領(lǐng)域，公開(kāi)了一種路用瀝青混合料礦物纖維復(fù)合顆粒及其制備方法。該復(fù)合顆粒按照重量比計(jì)包括以下原料水鎂石礦石88％～92％、重油3.5％、芳烴油1.5％～2％、硅油0％～4.5％、膨潤(rùn)土3％～5％；其制備方法，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止10～20分鐘，最后再利用造粒機(jī)旋轉(zhuǎn)擠壓為直徑為2～4mm，長(zhǎng)度為1～3cm的纖維復(fù)合顆粒。文檔編號(hào)C04B14/38GK101830657SQ20101016305公開(kāi)日2010年9月15日申請(qǐng)日期2010年5月5日優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日發(fā)明者叢培良,李祖仲,邢明亮,陳拴發(fā)申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)