一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明專利公開了一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料及其制備方法，按重量比，玄武巖集料用量為88.5％～91.5％，道路石油瀝青用量為4.5％～5.5％，石灰石礦粉用量為0％～4.8％；農業(yè)廢渣灰用量為1.2％～6.0％，其中：石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰的重量百分數(shù)之和為6％，原料的重量百分數(shù)之和為100％。本發(fā)明中所用的農業(yè)廢渣灰只是等量部分或完全替代礦粉，未改變混合料中各原料所占的比例。農業(yè)廢渣灰顆粒級配符合規(guī)范中對礦粉的級配要求，所以混合料整體級配不會因廢渣灰的摻入而受到影響。本發(fā)明提供的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，能有效提高瀝青路面的抗變形能力，由于農業(yè)廢渣灰堿性的特征，該混合料中瀝青與集料的粘附性大幅度提升，從而提高了瀝青路面的抗水損害能力。
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于道路材料領域，涉及改性瀝青混合料，具體涉及一種農業(yè)廢渣灰改性 瀝青混合料及其制備方法。 一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料及其制備方法
【背景技術】
[0002] 瀝青混凝土路面由于具有表面平整、堅實、無接縫、行車舒適、耐磨、噪聲低、施工 期短、養(yǎng)護維修簡便，且適宜于分期修建等優(yōu)點而發(fā)展成為我國主要的兩種路面形式之一， 其中90%以上高等級公路都是瀝青路面結構形式。近年來隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以 及交通物流水平的提升，受車輛超載、水毀和養(yǎng)護管理不及時等原因，不少瀝青路面呈現(xiàn)出 開裂、泛油、剝落和車轍等破損情況，正常維修期大大提前，公路服役水平迅速降低，直接影 響車輛運行舒適性和路面使用壽命。出現(xiàn)這些病害的最主要原因是，在車輛荷載和雨水的 共同作用下，集料表面的薄膜極容易脫離并發(fā)生剝落等破壞。同時，瀝青路面中的瀝青結合 料隨著道路運行年限的增加，逐漸老化，瀝青與集料的粘附強度降低，導致路面出現(xiàn)開裂和 剝落等現(xiàn)象。另外，瀝青混合料中的瀝青膠漿由瀝青和礦粉組成，一定程度上呈酸性，大幅 度降低瀝青膠漿與集料之間的粘附強度，導致水損害的發(fā)生。因此降低瀝青膠漿的酸性能 有效改善集料與瀝青之間的界面環(huán)境，提高瀝青的粘附性能，這也是改善瀝青混合料路用 性能的關鍵技術之一。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混 合料及其制備方法，解決現(xiàn)有的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性差的技術問題，同時 解決農業(yè)廢渣灰的回收再利用問題。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現(xiàn)：
[0005] -種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，以重量百分數(shù)計，由以下原料組成：玄武巖集料 為88.5%~91.5 %，道路石油瀝青為4.5 %~5.5%，石灰石礦粉為0%~4.8 %，農業(yè)廢渣灰 為1.2%~6.0%，其中：石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰的重量百分數(shù)之和為6%，原料的重量百 分數(shù)之和為100 %。
[0006] 本發(fā)明還具有如下區(qū)別技術特征：
[0007] 以重量百分數(shù)計，由以下原料組成：玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %， 石灰石礦粉為〇 %~4.8%，農業(yè)廢渣灰為1.2%~6.0 %，其中：石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰的 重量百分數(shù)之和為6 %。
[0008] 以重量百分數(shù)計，由以下原料組成：玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %， 石灰石礦粉為1.2 %，農業(yè)廢渣灰為4.8 %。
[0009] 所述的農業(yè)廢渣灰的顆粒級配滿足0.6_篩孔的通過率為100%，0.15_篩孔的通 過率為95%~100%，0.075mm篩孔的通過率為85%~100%。
[00?0]所述的玄武巖集料的密度為2.43g/cm3，與瀝青的粘附等級為4級，集料壓碎值為 8·9%〇
[0011] 所述的石灰石礦粉的密度為2.68g/cm3，親水系數(shù)為0.56。
[0012] -種如上所述的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料的制備方法，該方法采用如權利要求 1至6任一權利要求所述的原料配方，該方法包括以下步驟：
[0013] 步驟一、將農業(yè)廢渣灰與石灰石礦粉按照配方比例攪拌混合均勻，然后烘干備用；
[0014] 步驟二、將玄武巖集料和道路石油瀝青攪拌混合均勻備用；
[0015] 步驟三、然后將步驟一所得的石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰混合物加入到步驟二所得 的玄武巖集料與道路石油瀝青拌合物中，繼續(xù)拌合至均勻，得到農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合 料。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：
[0017] (I)本發(fā)明中所用的農業(yè)廢渣灰只是等量部分或完全替代礦粉，未改變混合料中 各原料所占的比例。
[0018] ( Π )所述的農業(yè)廢渣灰顆粒級配符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004)對礦粉的級配要求，所以混合料整體級配不會因廢渣灰的摻入而受到影響。
[0019] (m)本發(fā)明提供的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗 裂性，能有效提高瀝青路面的抗變形能力，由于農業(yè)廢渣灰堿性的特征，該混合料中瀝青與 集料的粘附性大幅度提升，從而提尚了浙青路面的抗水損害能力。
[0020] (IV)農業(yè)廢渣灰用于瀝青混合料中屬于廢物再利用，變廢為寶，能顯著降低道路 的修筑建設成本，符合綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，具有可觀的工程應用價值和廣闊的應用前景。
[0021] (V)本發(fā)明提供的關于農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料制備方法較為簡單，無需專門 技術人員操作，試驗人員或施工人員按照本發(fā)明所敘述的步驟即可。
[0022] 本發(fā)明方法根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011)改進而 來，僅在原瀝青混合料制備方法中增加了預先將石灰石礦粉與農業(yè)廢渣灰混合均勻這一過 程，所以不需要增加特殊儀器，操作簡單，易于實現(xiàn)。
[0023]以下結合實施例對本發(fā)明的具體內容作進一步詳細解釋說明。
【具體實施方式】
[0024] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各國開始提倡綠色、環(huán)保、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展道路，資源的再生 利用更受青睞。我國是一個農業(yè)大國，據(jù)統(tǒng)計，每年由農業(yè)產生的如玉米芯和稻殼等廢棄物 產量接近10億噸，如果將這些廢棄材料集中起來作為能源利用則其發(fā)熱量可達折合標準煤 量約3億噸。目前直接焚燒是其主要的利用途徑，但該方法會產生大量的農業(yè)廢渣灰，如不 合理利用將會占用大量土地資源，并造成環(huán)境污染。這些廢渣灰的主要化學成分為Si〇2、 1%0、〇3〇、1(2〇、他2〇和412〇3等氧化物，這與普通硅酸鹽水泥主要成分相似，而且水溶液呈堿 性，在微觀環(huán)境下，這些廢渣灰還較礦粉有良好的形貌，非常適用于瀝青混合料的改性。
[0025] 農業(yè)廢渣灰的制備方法為:首先將玉米芯和稻殼混合均勻后在400°C~600°C溫度 條件下進行煅燒，然后冷卻至室溫，并用球磨機磨細，最后采用標準篩篩分，并保證〇.6_篩 孔的通過率為100%、〇. 15mm篩孔的通過率為95%~100%、0.075mm篩孔的通過率為85%~ 100%〇
[0026] 如上所述的玉米芯的質量比為40%~50%，稻殼的比例為50%~60%，原料的重 量百分數(shù)之和為100 %。
[0027] 如上所述的玉米芯的含水率為4.0%~6.0%，木質素含量為10%~20%;稻殼的 含水率為3.0%~5.0%，粒徑大小為1.0~3.0mm。
[0028] 以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施 例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。
[0029] 對比例1:
[0030]本對比例給出一種瀝青混合料，以重量百分數(shù)計，由以下原料組成:玄武巖集料為 89.5%，道路石油瀝青為4.5%，石灰石礦粉為6%。
[0031 ]本對比例的瀝青混合料的制備方法與實施例1基本相同。
[0032]本對比例的性能測試結果參見表3。
[0033] 實施例1:
[0034] 本實施例給出一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，以重量百分數(shù)計，由以下原料組 成：玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %，石灰石礦粉為4.8 % ;農業(yè)廢渣灰為 1.2%〇
[0035] 其中：所設計的瀝青混合料類型為AC-13,集料選用玄武巖集料，玄武巖集料的密 度為2.43g/cm3,與瀝青的粘附等級為4級，集料壓碎值為8.9%。玄武巖集料級配如下表1所 不。
[0036]表1玄武巖集料級配
[0038] 道路石油瀝青為SK-90#瀝青，15°C密度P = 1.02g/cm3，針入度（25°C，100g，5s)為 89 · 3mm，軟化點(R&B) 48 °C。
[0039]石灰石礦粉密度為2.68g/cm3，親水系數(shù)為0.56，礦粉顆粒級配如下表2所示。
[0040] 表2礦粉顆粒級配
[0042] 將45%的玉米芯和55%的稻殼混合均勻后在400°C~600°C溫度條件下進行煅燒， 然后冷卻至室溫，并用球磨機磨細，最后采用標準篩篩分，其0.6mm篩孔的通過率為100%、 0.15mm篩孔的通過率為97.2%、0.075mm篩孔的通過率為87.3%。
[0043] 如上所述的玉米芯的含水率為4.6%，木質素含量為17.3%;稻殼的含水率為 4.1%，粒徑大小為1.5~2.6mm。
[0044] 基于本實施例的原料配方，本實施例的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料的具體制備過 程如下所述：
[0045] 步驟一、將農業(yè)廢渣灰與石灰石礦粉攪拌混合均勻，攪拌5min后放在180 °C烘箱中 備用。
[0046]步驟二、在標準條件165°C下將玄武巖集料和道路石油瀝青攪拌均勻。
[0047]步驟三、然后將備用的石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰混合物加入到玄武巖集料與道路 石油瀝青拌合物中，繼續(xù)拌合至均勻。
[0048] 需要說明的是上述操作步驟中的溫度要求和拌合時間嚴格按照《公路工程瀝青及 瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)中瀝青混合料試件制作條件中的要求執(zhí)行。
[0049] 本實施例的性能測試結果參見表3。
[0050] 實施例2:
[0051] 本實施例給出一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，以重量百分數(shù)計，由以下原料組 成：玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %，石灰石礦粉為3.0 % ;農業(yè)廢渣灰為 3.0%〇
[0052]本實施例中對原料的要求和瀝青混合料的制備方法均與實施例1相同。
[0053]本實施例的性能測試結果參見表3。
[0054] 實施例3:
[0055] 本實施例給出一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，以重量百分數(shù)計，由以下原料組 成：玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %，石灰石礦粉為2.0 % ;農業(yè)廢渣灰為 4.0%〇
[0056] 本實施例中對原料的要求和瀝青混合料的制備方法均與實施例1相同。
[0057]本實施例的性能測試結果參見表3。
[0058] 實施例4:
[0059] 本實施例給出一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，以重量百分數(shù)計，由以下原料組 成：玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %，石灰石礦粉為1.2 % ;農業(yè)廢渣灰為 4.8%〇
[0060] 本實施例中對原料的要求和瀝青混合料的制備方法均與實施例1相同。
[0061 ]本實施例的性能測試結果參見表3。
[0062] 實施例5:
[0063] 本實施例給出一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，以重量百分數(shù)計，由以下原料組 成：玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %，農業(yè)廢渣灰為6.0 %。
[0064] 本實施例中對原料的要求和瀝青混合料的制備方法均與實施例1相同。
[0065] 本實施例的性能測試結果參見表3。
[0066]效果分析：
[0067] 對比例1、實施例1~5中拌合好的瀝青混合料按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試 驗規(guī)程》(JTG E20-2011)進行瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動穩(wěn)定度及凍融劈裂強度試驗。 [0068]試驗結果如表3所示。
[0069]表3各性能指標測試結果

[0071]試驗結果表明，農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料的路用性能得到明顯改善，馬歇爾穩(wěn) 定度、動穩(wěn)定度以及凍融劈裂強度比均高于對照組(對比例1);隨著農業(yè)廢渣灰摻量的增 加，瀝青混合料各指標先增大后減小，出現(xiàn)峰值;當農業(yè)廢渣灰與石灰石礦粉的比例達到4: 1時，各性能指標達到最優(yōu)狀態(tài)。故本發(fā)明提供的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料能有效解決目 前瀝青路面出現(xiàn)的車轍、開裂等病害，提高瀝青混合料的抗水損害能力以及瀝青路面的行 車舒適性，延長道路的維修周期，降低道路建設和維修成本，且本發(fā)明充分利用農業(yè)廢渣 灰，屬于廢物再利用，市場前景廣闊，具有良好的經(jīng)濟效益。
【主權項】
1. 一種農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，其特征在于：以重量百分數(shù)計，由以下原料組成： 玄武巖集料為88.5 %~91.5%，道路石油瀝青為4.5%~5.5%，石灰石礦粉為0 %~4.8%， 農業(yè)廢渣灰為1.2 %~6.0 %，其中：石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰的重量百分數(shù)之和為6 %，原 料的重量百分數(shù)之和為100%。2. 如權利要求1所述的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，其特征在于：以重量百分數(shù)計，由 以下原料組成:玄武巖集料為89.5 %，道路石油瀝青為4.5 %，石灰石礦粉為0 %~4.8 %，農 業(yè)廢渣灰為1.2%~6.0%，其中：石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰的重量百分數(shù)之和為6%。3. 如權利要求2所述的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，其特征在于：以重量百分數(shù)計，由 以下原料組成：玄武巖集料為89.5%，道路石油瀝青為4.5 %，石灰石礦粉為1.2%，農業(yè)廢 渣灰為4.8%。4. 如權利要求1所述的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，其特征在于:所述的農業(yè)廢渣灰的 顆粒級配滿足0.6mm篩孔的通過率為100%，0.15mm篩孔的通過率為95%~100%，0.075mm 篩孔的通過率為85%~100%。5. 如權利要求1所述的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，其特征在于:所述的玄武巖集料的 密度為2.43g/cm3，與瀝青的粘附等級為4級，集料壓碎值為8.9%。6. 如權利要求1所述的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料，其特征在于:所述的石灰石礦粉的 密度為2 · 68g/cm3，親水系數(shù)為0 · 56 〇7. -種如權利要求1至6任一權利要求所述的農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料的制備方法， 其特征在于:該方法采用如權利要求1至6任一權利要求所述的原料配方，該方法包括以下 步驟： 步驟一、將農業(yè)廢渣灰與石灰石礦粉按照配方比例攪拌混合均勻，然后烘干備用； 步驟二、將玄武巖集料和道路石油瀝青攪拌混合均勻備用； 步驟三、然后將步驟一所得的石灰石礦粉和農業(yè)廢渣灰混合物加入到步驟二所得的玄 武巖集料與道路石油瀝青拌合物中，繼續(xù)拌合至均勻，得到農業(yè)廢渣灰改性瀝青混合料。
【文檔編號】C04B26/26GK106045383SQ201610363640
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】何銳, 李祖仲, 吳文飛, 鄭睢寧, 陳騫, 陳華鑫, 王振軍, 邵玉
【申請人】長安大學