[發明專利]泡沫瀝青鋼渣混合料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210546632.9
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102964108A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 吳少鵬;金·堅肯斯;陳美祝;龐凌;謝君;王金剛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;C04B38/00;C04B24/36;C04B18/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;鄔麗明

技術領域

本發明涉及瀝青路面材料領域，尤其涉及一種泡沫瀝青鋼渣混合料及其制備方法。

背景技術

目前我國部分經濟發達地區道路行業的重心已經率先開始從道路新修建設向大中修養護方式轉移。在各種路面養護措施中，使用泡沫瀝青混合料具有施工方便，養護性能良好及能耗低等優點。在道路翻修的同時，我國固體廢棄物產生量卻在逐年遞增。

現有的泡沫瀝青混合料中，泡沫瀝青主要裹覆于粒徑小于4.75mm的細集料中，粗集料上的泡沫瀝青由于氣泡消失而獲得極其少的瀝青。因此，粗集料間的粘結強度降低，泡沫瀝青混合料的強度主要由細集料與泡沫瀝青組成的砂漿提供，從而使得現有泡沫瀝青混合料的力學強度不高，養生周期偏長。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種能提高泡沫瀝青混合料中粗集料間的粘結強度、縮短養生周期且力學強度提高的泡沫瀝青鋼渣混合料及其制備方法。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：

泡沫瀝青鋼渣混合料，其特征在于，它由以下組分按重量百分比組成：20%的泡沫瀝青、70~73%的鋼渣集料、1~2%的水玻璃溶液、1~3%的水泥粉末、及5%的水。

上述方案中，所述泡沫瀝青可由以下方法制備得到：將溫度為140℃~150℃的基質瀝青與溫度為40~50℃的水按照重量比為100：3置于瀝青發泡機中混合發泡而得。

上述方案中，所述泡沫瀝青的膨脹率比大于10，半衰期大于8s。

上述方案中，所述鋼渣集料為陳放1年以上的轉爐鋼渣，所述鋼渣集料的最大公稱粒徑為16mm。

上述方案中，所述鋼渣集料表面的氫氧化鈣、碳酸鈣以及石膏的質量總和不超過鋼渣集料質量的1%。

上述方案中，所述鋼渣集料的級配為：4.75mm篩孔通過率為50%-60%；0.075mm篩孔通過率大于7%。

上述方案中，所述水玻璃溶液為化學分子式為Na₂O.xSiO₂.nH₂O的硅酸納與水混合而成的波美度為40~42^o的溶液，所述水玻璃溶液的固相物含量為37.5%，水含量為62.5%。

上述方案中，所述水泥粉末的粒度分布特征為：0.6?mm通過率為100%，0.15?mm通過率為90~100%，0.075通過率為80~94%。

泡沫瀝青鋼渣混合料的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟：

1）備料：按照重量百分比為20%的泡沫瀝青、70~73%的鋼渣集料、1~2%的水玻璃溶液、1~3%的水泥粉末、及5%的水選取上述原料；

2）選取步驟1）中粒徑大于4.75mm的鋼渣集料作為鋼渣粗集料，粒徑小于4.75mm的鋼渣集料作為鋼渣細集料；

3）對步驟2）中的鋼渣粗集料進行預處理，具體為：將步驟2）中的鋼渣粗集料與水混合，然后將混合后得到的混合物與水玻璃溶液及水泥粉末拌和，直至水玻璃溶液、水泥粉末與水形成的漿體均勻裹覆于鋼渣粗集料表面；

4）將鋼渣細集料與將預處理后的鋼渣粗集料均勻拌和；

5）將泡沫瀝青與步驟4）得到的鋼渣集料充分攪拌，即得到泡沫瀝青鋼渣混合料。

上述方案中，泡沫瀝青的制備方法為：將溫度為140℃~150℃的基質瀝青與溫度為40~50℃的水按照重量比為100：3置于瀝青發泡機中混合發泡即得。

本發明的原理為：通過水玻璃與水泥的相互促進作用，加速鋼渣集料的水化反應，使鋼渣集料之間形成大面積的粘結面，有效避免了傳統泡沫瀝青混合料中粗集料之間僅僅是由斑點狀的瀝青以點對占焊接的方式粘結，大幅提高了粗集料間的粘結強度，從而縮短了泡沫瀝青混合料的養生周期，提高了混合料的力學強度。

鋼渣含有一定量的硅酸三鈣與β型硅酸二鈣，具有弱水泥熟料的性質。在有水存在時，鋼渣會自發地進行水化反應，但水化速度非常緩慢。水泥粉末加入混合料后，其自身的快速的水化過程不僅能夠在鋼渣集料間生成大量的C-S-H凝膠以及Ca(OH)₂，也會生成大量的OH^-。水化產物與鋼渣集料表面可以通過Si-O-Al鍵連接，從而使得鋼渣粗集料之間粘結起來，快速提高混合料的強度。水玻璃提供的Na⁺可以與混合料中的OH^-結合并使pH值迅速達到13，有益水化反應的持續進行。同時水玻璃與水泥共存時，其產生的層狀水化產物會勻速釋放反應物，使混合料的強度擁有較強勁的后期增長。