專利名稱：一種瀝青混凝土改性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浙青混凝土改性劑及其制備方法，具體涉及為一種能夠提高浙青混凝土高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性和 水穩(wěn)定性的浙青混凝土改性劑。
背景技術(shù)：
近年來，浙青公路事業(yè)發(fā)展較快，但浙青路面普遍存在技術(shù)和質(zhì)量兩個方面的問題，主要體現(xiàn)在公路工程的耐久性和路面的早期損害，尤其是在一些氣候條件惡劣和交通荷載較大的路段，因此，對浙青混凝土的性能提出了更高的要求。通常，浙青混凝土的將經(jīng)過加熱的浙青與粗、細(xì)骨料及填充材料(礦粉、水泥等)按適當(dāng)?shù)呐浜媳人韬隙傻木鶆蚧旌衔锝?jīng)壓實(shí)后得到，因此，對材料的改善是提高浙青混凝土性能的最根本的措施。通常，浙青混凝土的溫度穩(wěn)定性是影響公路耐久性的主要因素，浙青混凝土的水穩(wěn)定性是影響浙青路面早期破壞的主要因素，浙青混凝土路面由于穩(wěn)定性不良，在未達(dá)到其設(shè)計(jì)使用年限就出現(xiàn)大量的龜裂、坑槽、剝落、集料脫落現(xiàn)象，甚至形成結(jié)構(gòu)性破壞，不得不重修或養(yǎng)護(hù)，造成極大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。因此，從材料體系中優(yōu)化浙青混凝土的配合比以及采用改善浙青混凝土性能的改性劑，能夠提高浙青結(jié)合料的物理吸附作用和化學(xué)吸附作用，更多的產(chǎn)生結(jié)構(gòu)浙青，減少自由浙青，提高浙青與骨料相互作用的粘聚力，從而改善浙青混凝土的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性等性能。目前，利用粉煤灰作為浙青混凝土的填料，能夠優(yōu)先吸附浙青中的蠟組分，從而提高浙青的質(zhì)量，改善道路浙青混凝土的高溫和低溫性能，但《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中規(guī)定粉煤灰用量不得超過填料總量的50%，粉煤灰的燒失量應(yīng)小于12%，與礦粉混合后的塑性指數(shù)應(yīng)小于4% ;高速公路和ー級公路的浙青面層不宜采用粉煤灰做填料。利用水泥代替部分礦粉在浙青混凝土中使用是國際上比較普遍的方法，特別的在美國和歐洲應(yīng)用較廣泛，它的特定是提高了浙青混凝土面層的水穩(wěn)定性，造價比使用SBS等改性浙青或使用抗剝落劑低，在我國現(xiàn)行規(guī)范中也提到用水泥代替2%的礦粉來提高浙青混凝土的水穩(wěn)定性，但是摻加水泥后會使浙青混合料變硬，脆性變大，對浙青混凝土的低溫穩(wěn)定性有一定程度的不利影響。云南昆明提出應(yīng)用硅藻土研制的硅質(zhì)浙青改性劑，使浙青的導(dǎo)熱系數(shù)下降，吸熱值降低，熱阻、冷阻值提高，溫感性降低，浙青混凝土高低溫穩(wěn)定性變好，但是對浙青混凝土的水穩(wěn)定性沒有得到研究效果。因此，尋找ー種材料體系，能夠全面提高浙青混凝土的溫度穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，改善浙青路面的耐久性和早期損害，延長浙青公路的使用壽命，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提出，其目的是全面提高浙青混凝土高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性，從而延長浙青混凝土路面的使用壽命。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種浙青混凝土改性劑及其制備方法，其特征在于主要原材料為ー種天然晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，經(jīng)過一系列物理及化學(xué)活化處理制備得到ー種呈弱堿性粉末狀物質(zhì)。首先經(jīng)過超聲波物理提純，除去較粗雜質(zhì)；
然后在濃度為10%的NaCl溶液中進(jìn)行鹽活化處理，75°C水浴加熱，浸泡7小時后反復(fù)洗滌過濾至無氯離子，而后在80°C烘干；
再用有機(jī)陽離子表面活性劑按照陽離子交換量的比例來對樣品進(jìn)行有機(jī)改性處理；最后將樣品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca (OH) 2溶液中進(jìn)行堿活化處理，75°C水浴加熱，浸泡3小時后反復(fù)洗滌過濾至弱堿性，而后在80°C烘干。所述晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3 , Fe2O3、MgO和CaO0伴生有少量的石英、長石、白云石和方解石。所述有機(jī)陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(HDTMAB)，陽離子價換量約 為 50mmol/100g。具體的制備方法如下
I.浙青混凝土改性劑的制備原材料為ー種天然晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，經(jīng)過一系列物理及化學(xué)活化處理制備得到ー種呈弱堿性粉末狀物質(zhì)。制備方法如下
a.經(jīng)過超聲波物理提純，除去較粗雜質(zhì)；
b.在濃度為10%的NaCl溶液中進(jìn)行鹽活化處理，75°C水浴加熱，浸泡7小時后反復(fù)洗滌過濾至無氯離子，而后在80°C烘干；
c.用有機(jī)陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(HDTMAB)按照陽離子交換量約為50mmol/100g的比例來對樣品進(jìn)行有機(jī)改性處理；
d.將樣品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca(OH) 2溶液中進(jìn)行堿活化處理，75°C水浴加熱，浸泡3小時后反復(fù)洗滌過濾至弱堿性，而后在80°C烘干。2.浙青混凝土的制備按照《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的要求選材及設(shè)計(jì)浙青混凝土配合比并成型試件。a.浙青采用甘肅三星石化生產(chǎn)的AH-90道路石油浙青(A級)；
b.集料采用甘肅省蘭州市地材，性能符合《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的要求；
c.礦粉采用蘭州礦粉廠生產(chǎn)的石灰石礦粉；
d.浙青混合料的制備采用BH-10型全自動混合料拌和機(jī)攪拌，拌合溫度為150°C，礦料加熱溫度為165で。
具體實(shí)施例方式I.浙青混凝土改性劑的制備原材料為ー種天然晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，經(jīng)過一系列物理及化學(xué)活化處理制備得到ー種呈弱堿性粉末狀物質(zhì)。a.經(jīng)過超聲波物理提純，除去較粗雜質(zhì)；
b.在濃度為10%的NaCl溶液中進(jìn)行鹽活化處理，75°C水浴加熱，浸泡7小時后反復(fù)洗滌過濾至無氯離子，而后在80°C烘干；
c.用有機(jī)陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(HDTMAB)按照陽離子交換量約為50mmol/100g的比例來對樣品進(jìn)行有機(jī)改性處理；
d.將樣品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca(OH) 2溶液中進(jìn)行堿活化處理，75°C水浴加熱，浸泡3小時后反復(fù)洗滌過濾至弱堿性，而后在80°C烘干。2.浙青混凝土的制備按照《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的要求選材及設(shè)計(jì)浙青混凝土配合比并成型試件。a.浙青采用甘肅三星石化生產(chǎn)的AH-90道路石油浙青(A級)；
b.集料采用甘肅省蘭州市地材，性能符合《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)的要求；
c.礦粉采用蘭州礦粉廠生產(chǎn)的石灰石礦粉；
d.浙青混合料的制備采用BH-10型全自動混合料拌和機(jī)攪拌，拌合溫度為150°C，礦料加熱溫度為165で。
3.性能測試評價拌合成細(xì)粒式AC-13 I型浙青混凝土，浙青含量為4. 5%，第I組為未加浙青混凝土改性劑，第II組加入6%浙青混凝土改性劑，測定馬歇爾穩(wěn)定度、低溫劈裂性能及水穩(wěn)定性，對比結(jié)果如下
a.馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)
權(quán)利要求
1.一種浙青混凝土改性劑，其特征在于將原材料為天然晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，經(jīng)物理及化學(xué)活化處理制備得到ー種呈弱堿性粉末狀物質(zhì)改性劑，主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3 > Fe2O3、MgO和CaO，伴生有少量的石英、長石、白云石和方解石。
2.根據(jù)權(quán)カ要求I所述的浙青混凝土改性劑，其特征是它的制備方法如下 a.經(jīng)過超聲波物理提純，除去較粗雜質(zhì)； b.在濃度為10%的NaCl溶液中進(jìn)行鹽活化處理，75°C水浴加熱，浸泡7小時后反復(fù)洗滌過濾至無氯離子，而后在80°C烘干； c.用有機(jī)陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(HDTMAB)按照陽離子交換量約為50mmol/100g的比例來對樣品進(jìn)行有機(jī)改性處理； d.將樣品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca(OH) 2溶液中進(jìn)行堿活化處理，75°C水浴加熱，浸泡3小時后反復(fù)洗滌過濾至弱堿性，而后在80°C烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的浙青混凝土改性劑，其特征在于，所述有機(jī)陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(HDTMAB)，陽離子價換量約為50mmol/100g。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種瀝青混凝土改性劑及其制備方法。此瀝青混凝土改性劑主要原材料為一種西北儲量較豐富的天然晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，將其經(jīng)過一系列物理及化學(xué)活化處理后得到。這種瀝青混凝土改性劑微觀上呈纖維鏈狀結(jié)構(gòu)，呈弱堿性，有利于在礦料表面形成均勻穩(wěn)定的瀝青結(jié)合料，對瀝青混凝土穩(wěn)定性具有顯著的改善效果，使瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性得到全面的提高，從而延長瀝青混凝土路面面層的使用壽命。該瀝青混凝土改性劑制備工藝簡單，成本低，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號C04B22/06GK102745930SQ201210278470
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者嚴(yán)培武, 何忠茂, 侯文虎, 劉慧 , 寧作君, 張慢, 王永亮, 蘇如春, 蘇富赟, 董曉麗, 蔡肖 申請人:甘肅土木工程科學(xué)研究院