一种农业废渣灰改性沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术专利公开了一种农业废渣灰改性沥青混合料及其制备方法，按重量比，玄武岩集料用量为88.5％～91.5％，道路石油沥青用量为4.5％～5.5％，石灰石矿粉用量为0％～4.8％；农业废渣灰用量为1.2％～6.0％，其中：石灰石矿粉和农业废渣灰的重量百分数之和为6％，原料的重量百分数之和为100％。本发明专利技术中所用的农业废渣灰只是等量部分或完全替代矿粉，未改变混合料中各原料所占的比例。农业废渣灰颗粒级配符合规范中对矿粉的级配要求，所以混合料整体级配不会因废渣灰的掺入而受到影响。本发明专利技术提供的农业废渣灰改性沥青混合料具有良好的高温稳定性和低温抗裂性，能有效提高沥青路面的抗变形能力，由于农业废渣灰碱性的特征，该混合料中沥青与集料的粘附性大幅度提升，从而提高了沥青路面的抗水损害能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于道路材料领域，涉及改性沥青混合料，具体涉及一种农业废渣灰改性沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
沥青混凝土路面由于具有表面平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便，且适宜于分期修建等优点而发展成为我国主要的两种路面形式之一，其中90％以上高等级公路都是沥青路面结构形式。近年来随着我国国民经济的快速发展以及交通物流水平的提升，受车辆超载、水毁和养护管理不及时等原因，不少沥青路面呈现出开裂、泛油、剥落和车辙等破损情况，正常维修期大大提前，公路服役水平迅速降低，直接影响车辆运行舒适性和路面使用寿命。出现这些病害的最主要原因是，在车辆荷载和雨水的共同作用下，集料表面的薄膜极容易脱离并发生剥落等破坏。同时，沥青路面中的沥青结合料随着道路运行年限的增加，逐渐老化，沥青与集料的粘附强度降低，导致路面出现开裂和剥落等现象。另外，沥青混合料中的沥青胶浆由沥青和矿粉组成，一定程度上呈酸性，大幅度降低沥青胶浆与集料之间的粘附强度，导致水损害的发生。因此降低沥青胶浆的酸性能有效改善集料与沥青之间的界面环境，提高沥青的粘附性能，这也是改善沥青混合料路用性能的关键技术之一。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种农业废渣灰改性沥青混合料及其制备方法，解决现有的沥青混合料高温稳定性和低温抗裂性差的技术问题，同时解决农业废渣灰的回收再利用问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种农业废渣灰改性沥青混合料，以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为88.5％～91.5％，道路石油沥青为4.5％～5.5％，石灰石矿粉为0％～4.8％，农业废渣灰为1.2％～6.0％，其中：石灰石矿粉和农业废渣灰的重量百分数之和为6％，原料的重量百分数之和为100％。本专利技术还具有如下区别技术特征：以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为89.5％，道路石油沥青为4.5％，石灰石矿粉为0％～4.8％，农业废渣灰为1.2％～6.0％，其中：石灰石矿粉和农业废渣灰的重量百分数之和为6％。以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为89.5％，道路石油沥青为4.5％，石灰石矿粉为1.2％，农业废渣灰为4.8％。所述的农业废渣灰的颗粒级配满足0.6mm筛孔的通过率为100％，0.15mm筛孔的通过率为95％～100％，0.075mm筛孔的通过率为85％～100％。所述的玄武岩集料的密度为2.43g/cm3，与沥青的粘附等级为4级，集料压碎值为8.9％。所述的石灰石矿粉的密度为2.68g/cm3，亲水系数为0.56。一种如上所述的农业废渣灰改性沥青混合料的制备方法，该方法采用如权利要求1至6任一权利要求所述的原料配方，该方法包括以下步骤：步骤一、将农业废渣灰与石灰石矿粉按照配方比例搅拌混合均匀，然后烘干备用；步骤二、将玄武岩集料和道路石油沥青搅拌混合均匀备用；步骤三、然后将步骤一所得的石灰石矿粉和农业废渣灰混合物加入到步骤二所得的玄武岩集料与道路石油沥青拌合物中，继续拌合至均匀，得到农业废渣灰改性沥青混合料。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：(Ⅰ)本专利技术中所用的农业废渣灰只是等量部分或完全替代矿粉，未改变混合料中各原料所占的比例。(Ⅱ)所述的农业废渣灰颗粒级配符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)对矿粉的级配要求，所以混合料整体级配不会因废渣灰的掺入而受到影响。(Ⅲ)本专利技术提供的农业废渣灰改性沥青混合料具有良好的高温稳定性和低温抗裂性，能有效提高沥青路面的抗变形能力，由于农业废渣灰碱性的特征，该混合料中沥青与集料的粘附性大幅度提升，从而提高了沥青路面的抗水损害能力。(Ⅳ)农业废渣灰用于沥青混合料中属于废物再利用，变废为宝，能显著降低道路的修筑建设成本，符合绿色可持续发展战略，具有可观的工程应用价值和广阔的应用前景。(Ⅴ)本专利技术提供的关于农业废渣灰改性沥青混合料制备方法较为简单，无需专门技术人员操作，试验人员或施工人员按照本专利技术所叙述的步骤即可。本专利技术方法根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)改进而来，仅在原沥青混合料制备方法中增加了预先将石灰石矿粉与农业废渣灰混合均匀这一过程，所以不需要增加特殊仪器，操作简单，易于实现。以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式随着经济的发展，各国开始提倡绿色、环保、节能和可持续发展道路，资源的再生利用更受青睐。我国是一个农业大国，据统计，每年由农业产生的如玉米芯和稻壳等废弃物产量接近10亿吨，如果将这些废弃材料集中起来作为能源利用则其发热量可达折合标准煤量约3亿吨。目前直接焚烧是其主要的利用途径，但该方法会产生大量的农业废渣灰，如不合理利用将会占用大量土地资源，并造成环境污染。这些废渣灰的主要化学成分为SiO2、MgO、CaO、K2O、Na2O和Al2O3等氧化物，这与普通硅酸盐水泥主要成分相似，而且水溶液呈碱性，在微观环境下，这些废渣灰还较矿粉有良好的形貌，非常适用于沥青混合料的改性。农业废渣灰的制备方法为：首先将玉米芯和稻壳混合均匀后在400℃～600℃温度条件下进行煅烧，然后冷却至室温，并用球磨机磨细，最后采用标准筛筛分，并保证0.6mm筛孔的通过率为100％、0.15mm筛孔的通过率为95％～100％、0.075mm筛孔的通过率为85％～100％。如上所述的玉米芯的质量比为40％～50％，稻壳的比例为50％～60％，原料的重量百分数之和为100％。如上所述的玉米芯的含水率为4.0％～6.0％，木质素含量为10％～20％；稻壳的含水率为3.0％～5.0％，粒径大小为1.0～3.0mm。以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。对比例1：本对比例给出一种沥青混合料，以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为89.5％，道路石油沥青为4.5％，石灰石矿粉为6％。本对比例的沥青混合料的制备方法与实施例1基本相同。本对比例的性能测试结果参见表3。实施例1：本实施例给出一种农业废渣灰改性沥青混合料，以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为89.5％，道路石油沥青为4.5％，石灰石矿粉为4.8％；农业废渣灰为1.2％。其中：所设计的沥青混合料类型为AC-13，集料选用玄武岩集料，玄武岩集料的密度为2.43g/cm3，与沥青的粘附等级为4级，集料压碎值为8.9％。玄武岩集料级配如下表1所示。表1玄武岩集料级配道路石油沥青为SK-90#沥青，15℃密度ρ＝1.02g/cm3，针入度(25℃，100g，5s)为89.3mm，软化点(R&B)48℃。石灰石矿粉密度为2.68g/cm3，亲水系数为0.56，矿粉颗粒级配如下表2所示。表2矿粉颗粒级配筛孔/mm0.600.300.150.075通过率/％10098.691.877.2技术要求100--90-10075-100将45％的玉米芯和55％的稻壳混合均匀后在400℃～600℃温度条件下进行煅烧，然后冷却至室温，并用球磨机磨细，最后采用标准筛筛分，其0.6mm筛孔的通过率为100％、0.15mm筛孔的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农业废渣灰改性沥青混合料，其特征在于：以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为88.5％～91.5％，道路石油沥青为4.5％～5.5％，石灰石矿粉为0％～4.8％，农业废渣灰为1.2％～6.0％，其中：石灰石矿粉和农业废渣灰的重量百分数之和为6％，原料的重量百分数之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种农业废渣灰改性沥青混合料，其特征在于：以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为88.5％～91.5％，道路石油沥青为4.5％～5.5％，石灰石矿粉为0％～4.8％，农业废渣灰为1.2％～6.0％，其中：石灰石矿粉和农业废渣灰的重量百分数之和为6％，原料的重量百分数之和为100％。2.如权利要求1所述的农业废渣灰改性沥青混合料，其特征在于：以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为89.5％，道路石油沥青为4.5％，石灰石矿粉为0％～4.8％，农业废渣灰为1.2％～6.0％，其中：石灰石矿粉和农业废渣灰的重量百分数之和为6％。3.如权利要求2所述的农业废渣灰改性沥青混合料，其特征在于：以重量百分数计，由以下原料组成：玄武岩集料为89.5％，道路石油沥青为4.5％，石灰石矿粉为1.2％，农业废渣灰为4.8％。4.如权利要求1所述的农业废渣灰改性沥青混合料，其特征在于：所述的农业废渣灰的颗粒级配满足0.6mm筛...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锐，李祖仲，吴文飞，郑睢宁，陈骞，陈华鑫，王振军，邵玉，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61