[發明專利]一種使用改性鋼渣制備的密集配瀝青混合料及制備方法

有效

• 申請號: 201910361150.8
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110156380B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王聲樂;董從雷;江磊;顧興宇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B26/26
• 分類號: C04B26/26;C04B20/10;C04B18/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種使用改性鋼渣制備的密集配瀝青混合料及制備方法，該瀝青混合料的組成材料為：水性丙烯酸材料改性鋼渣、玄武巖集料、礦粉和改性瀝青，其中水性丙烯酸材料改性鋼渣為表面覆蓋有水性丙烯酸材料的鋼渣，水性丙烯酸材料包括丙烯酸酯類、含端乙烯基團的有機硅氧烷、復合乳化劑、硅烷偶聯劑、引發劑、助劑、填料、氨水、碳酸氫鈉、無水乙醇和蒸餾水。該瀝青混合料的制備方法為：首先依次對鋼渣進行篩分、清洗和改性處理，然后進行礦料級配設計并制備改性鋼渣瀝青混合料。本發明提供的瀝青混合料具有良好的高溫穩定性、低溫抗裂性和水穩定性，同時降低了瀝青用量，節約了生產成本，有利于廢棄鋼渣在道路工程中的大規模利用。

技術領域

本發明涉及一種使用改性鋼渣制備的密集配瀝青混合料及制備方法，屬于道路工程材料技術領域。

背景技術

近幾年我國交通建設正處于快速發展階段，其中公路作為交通運輸綜合系統中的重要組成部分，與國民經濟的發展和人們的日常出行息息相關。據統計，在過去幾年內，全國公路總里程和全國公路密度都呈現出逐漸增長的趨勢，截至2017年末，全國公路通車總里程達到477.35萬公里，全國公路密度為49.72公里/百平方公里。雖然我國公路建設取得如今巨大的成就，但是也面臨著一系列的問題和考驗，其中一個關鍵問題就是天然優質石料的日益短缺。

快速大規模的道路建設給原材料的供應帶來極大的壓力，一方面導致天然優質集料缺乏的現象越來越嚴重，另一方面導致大量的山體結構被過度開采，破壞天然生態環境。為了緩解天然優質集料作為道路材料引起的供應壓力，目前研究比較熱門的是二次資源的資源化利用，比較典型的代表材料是煉鋼工業廢棄物鋼渣。在煉鋼工業過程中，鋼渣的產量大約占到粗鋼產量的10％～20％，近幾年隨著我國鋼鐵需求量的增加，鋼渣產量與日俱增，目前我國鋼渣每年產量超過1億噸，但是鋼渣的綜合利用率僅有20％左右，大量的鋼渣堆積如山，不僅占用了大量的土地，還造成一定程度的環境和重金屬土壤污染，造成我國二次資源的極大浪費。

為了提高鋼渣的綜合利用率，目前將鋼渣應用到道路工程是一種比較有效的途徑之一，有關這方面的研究較多，例如將鋼渣代替天然優質集料應用到瀝青混凝土和水泥混凝土，或用鋼渣粉代替水泥用作膠凝材料。鋼渣作為一種理想的道路替代材料有其獨特的優勢，工業生產的鋼渣一般呈堿性，使得鋼渣與弱酸性瀝青發生化學黏附，此外鋼渣粗糙多孔的表面形貌也有助于鋼渣與瀝青間的物理黏附，因此鋼渣與瀝青具有良好的黏附性能。瀝青粘結劑包裹在鋼渣表面，可以阻止鋼渣中游離態的氧化物的水化體積膨脹，在一定程度上提高了瀝青混凝土的水穩定性。此外鋼渣棱角較好，具有強度高、耐磨等特性，將鋼渣應用到瀝青路面中，其混合料具有良好的路用性能，既抗滑又耐磨，可以改善瀝青路面的耐久性和安全性。因而鋼渣被視為一種十分有利用價值的道路建設材料，一方面瀝青混凝土除包含粘結劑瀝青和少量無機或有機添加劑外，其余全部為礦質石料，鋼渣的高產量正好迎合了道路建設對集料的極大需求。其次，鋼渣作為一種工業廢棄物應用到瀝青混合料，在鋼渣得到資源化利用的同時，原材料的成本也得到一定程度的減少；另一方面提高鋼渣在道路工程中的利用率可以有效避免天然石料的過度開采，有利于生態自然環境的保護，推動道路工程建設的可持續發展。

鋼渣在瀝青路面中的利用率一直比較低，主要是因為鋼渣含有一定量的游離態氧化鈣和氧化鎂，其遇水水化發生體積膨脹，在后期造成瀝青路面的隨機開裂，因此水損害是鋼渣瀝青混合料的主要病害問題，也是限制鋼渣在道路工程大規模應用的問題所在。為了提高鋼渣瀝青混凝土的水穩定性，在將鋼渣應用到瀝青混合料之前，必須對其進行適當的預處理，目前主要的預處理方式包括陳化處理、蒸壓處理、蒸汽處理和碳酸化處理，陳化處理周期長，效率低，遠低于鋼渣的生產效率，其他處理方式操作復雜且處理成本較高，限制了鋼渣的大規模利用。此外也有人采用有機硅樹脂對鋼渣進行表面處理，但是其脆性較大，且需要在高溫條件下才能完全固化和毒性溶劑對其稀釋，操作不便。

發明內容