一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料及其制备方法，属于道路工程材料及制备技术领域。所述方法包括：1)将改性材料与水按一定比例混合制成水溶液；2)将破碎、烘干后的赤泥按照一定比例加入步骤1)中制得的水溶液中搅拌得到混合浆液；3)将步骤2)中得到的混合浆液经过抽滤、干燥、破碎过程，得到用于制沥青混合料的物理改性赤泥粉体；4)将步骤3)中得到的物理改性赤泥粉体替代矿粉制备沥青混合料。本发明专利技术通过使用物理改性赤泥替代矿粉制备沥青混合料，可以有效提高沥青混合料的高低温性能和抗水损害能力，有效保证了沥青混合料的性能。

A Physically Modified Red Mud Asphalt Mixture Replacing Mineral Powder and Its Preparation Method

The invention relates to a physically modified red mud asphalt mixture instead of mineral powder and a preparation method thereof, belonging to the field of road engineering materials and preparation technology. The method includes: 1) mixing the modified material with water in a certain proportion to form an aqueous solution; 2) mixing the crushed and dried red mud into the aqueous solution prepared in step 1 in a certain proportion to obtain a mixed slurry; 3) filtering, drying and crushing the mixed slurry obtained in step 2 to obtain physically modified red mud powder for asphalt mixtures; 4) adding step 3) The physically modified red mud powder obtained in the process replaces mineral powder to prepare asphalt mixture. The asphalt mixture is prepared by using physically modified red mud instead of mineral powder, which can effectively improve the high and low temperature performance and water resistance of the asphalt mixture, and effectively ensure the performance of the asphalt mixture.

【技术实现步骤摘要】
一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料及其制备方法
本专利技术属于道路工程材料及制备
，涉及一种沥青混合料的制备方法，特别是涉及一种利用物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
赤泥(RedmudorBauxiteresidue)是氧化铝厂用碱法处理铝土矿提取氧化铝后排放的不溶性固体工业废弃物，因其富含氧化铁，呈现出红色或褐色，故称为赤泥。每生产1吨氧化铝大约会产生1.0-1.8吨赤泥。我国铝工业自上世纪90年代开始步入迅速发展阶段，在氧化铝产能迅速提高的同时，赤泥的排放量也日益增长。据统计，我国赤泥累积堆存量已超过3.5亿吨，其中山东省的累积堆存量超过2亿吨，堆场占地超过1300万平方米。2016年我国赤泥总排放量约为8000万吨，而消耗量仅为320万吨，综合利用率不足4％。现阶段，国内外氧化铝企业排放的赤泥主要是运送到堆放场采用“湿式输送-干式堆放”的方式进行筑坝堆放。这种露天的堆放方式不仅占用大量土地，耗费大量的堆场建设和耕地费用，同时也对周围土体和地下水环节带来安全隐患。在我国雨水充沛的地区，赤泥中的碱性附液和重金属离子会随着雨水渗入土地，从而造成土地碱化和地下水污染，这些有害物质会通过地下水和农作物进入人体，对人类的生命安全构成威胁。同时，因为赤泥的强碱性，植物难以生存，赤泥堆场无植被覆盖，直接暴露在雨水的冲刷侵蚀下，极易引发滑坡、溃坝等灾害。随着社会对安全生产和环境保护的日益重视，赤泥的排放与堆存已成为制约氧化铝行业发展的重要瓶颈和区域社会发展与环境保护的沉重负担。与此同时，随着我国城市建设和公路、铁路等基础设施建设的发展，工程建设消耗了大量的不可再生资源。其中，经过几十年的破坏性开采，我国多数地区的石灰石已成为稀缺资源。据统计，我国石灰岩的总体储量约为750亿吨，按目前的消耗速度仅能维持我国基础设计建设需求至多15年。作为我国公路建设的主要面层铺装材料-沥青混合料，其中的填料部分即为石灰岩经破碎、磨细后制得的石灰岩矿粉。填料的掺量约占沥青混合料总质量的5％，主要起填充集料骨架空隙、提高沥青劲度和提高集料-胶浆黏附性等作用，是沥青混合料中不可或缺的重要组成部分。而随着我国自然资源的不断消耗，特别是近年来社会对环境保护和自然资源保护意识的增强，大量的石灰岩石料厂关闭，导致石料供不应求，优质石料已经达到被疯抢的程度。与此同时，由于石灰岩矿粉生产过程中产生的大量粉尘对空气质量产生及其负面的影响，部分不合格的石灰岩矿粉生产企业被关停整改，导致石灰岩矿粉价格逐年攀升，给公路建设投资单位和施工企业带来了严重的成本压力。因此，开发成本可控、性能稳定的石灰岩矿粉替代材料，研究适用于替代材料的沥青混合料制备工艺，是公路建设领域亟待解决的关键问题。专利CN105753375A公开了一种利用赤泥作填料的沥青混合料及其制备方法，各组分的重量配比分别为：粗集料30～80份，细集料20～70份，沥青3～6份，填料3～6份，填料为石灰石矿粉和赤泥的混合物，石灰石矿粉和赤泥的重量配比为(1～3)：(1～3)。制备方法如下：①将赤泥烘干磨细，按配比与石灰石矿粉混匀，然后在160～180℃预热备用；②将粗细集料在160～180℃预热后，加入沥青搅拌均匀；③将预热的填料加入到步骤②制备的混合料中拌匀。本专利技术利用工业废弃物赤泥作为沥青混合料的填料，不仅可以做到变废为宝，减少土地占用面积和环境污染，还可降低制备沥青混合料的材料成本，同时能改善沥青混合料的路用性能，值得广泛推广和使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种利用物理改性赤泥作为矿粉的沥青混合料及其制备方法，将工业废品赤泥使用于沥青混合料中，减少使用矿粉的成本和改善环境。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于代替矿粉的物理改性赤泥，如下原料组成：赤泥、改性材料，二者的重量配比为1：0.1～0.5；所述赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥中的至少一种；本申请研究发现：单一组成的改性材料往往只能对赤泥的某方面性能进行改进，难以替代矿粉，沥青混合料的使用要求。为此，本申请对目前几种常用的沥青改性混合料进行了复配以后，发现：消石灰、粉煤灰、水泥中，适当加入一定量的高炉矿渣、白泥和电石渣的混合物，可以有效地提高改性赤泥的综合性能，保证沥青混合料的动稳定度、马歇尔稳定度、最大弯曲应变不低于热拌沥青混合料。所述改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣。添加消石灰和水泥可以显著提高所制得的沥青混合料的水稳定性；在一些实施例中，所述粉煤灰为火力发电厂燃煤粉锅炉排除的一种工业固体废弃物。添加粉煤灰和高炉矿渣则可以显著提高沥青混合料的高温稳定性；在一些实施例中，所述高炉矿渣是在冶炼生铁时从高炉中排除的一种固体废弃物。添加粉煤灰和高炉矿渣则可以显著提高沥青混合料的高温稳定性；在一些实施例中，所述的白泥是造纸工业在碱回收过程中产生的固体废弃污染物。添加白泥和电石渣则对于水稳定性和低温抗裂性均有较大提升。在一些实施例中，所述的电石渣是使用电石法生产乙炔时产生的附属工业废弃物。添加白泥和电石渣则对于水稳定性和低温抗裂性均有较大提升。并且使用上述材料制备沥青混合料时对制备工艺要求较低，对于改性材料的处理也较为简便。本申请对于改性材料的处理：将改性材料放入105℃烘箱中干燥1-3h去除水分，之后使用高速破碎机磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径。使用消石灰、粉煤灰和水泥改性赤泥可以很好地改善传统改性赤泥水稳定性不足的特点。相比于使用传统的石灰石矿粉，使用这种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料在高温稳定性和低温抗裂性上表现更好。在一些实施例中，所述赤泥进行烘干磨细处理后，粒度满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)一中对填料的要求，且外观无团粒结块。本专利技术还提供了一种上述的用于代替矿粉的物理改性赤泥的制备方法，包括：将赤泥进行破碎，干燥，然后磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径，得磨细赤泥；将改性材料倒入水中，混合均匀，得改性材料水溶液；将上述磨细赤泥倒入改性材料水溶液中，混合均匀，得改性赤泥浆液；将改性赤泥浆液进脱水、烘干，破碎、磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径，即得物理改性赤泥。在一些实施例中，所述改性材料的质量与水的质量比例为0.1～0.4:1。在一些实施例中，所述脱水采用抽滤的方式。在一些实施例中，所述干燥条件为在101～105℃烘箱中干燥1～3h。本专利技术还提供了一种利用物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料制备方法，包括：(1)将上述的物理改性赤泥烘干，作为沥青混合料的替代填料；(2)将粗集料和细集料预热，作为沥青混合料的集料备用；(3)将基质沥青或改性沥青预热1-3h使其融化；(4)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，干拌，使粗细集料进行预混合；(5)将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀；(6)将步骤(1)中预热后的填料加入到步骤(3)中所制备的混合料中使用拌和锅搅拌30-60s直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于代替矿粉的物理改性赤泥，其特征在于，如下原料组成：赤泥、改性材料，二者的重量配比为1：0.1～0.5；所述赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥中的至少一种；所述改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:2～3:1～3:3～5:2～6:1～5。

【技术特征摘要】
1.一种用于代替矿粉的物理改性赤泥，其特征在于，如下原料组成：赤泥、改性材料，二者的重量配比为1：0.1～0.5；所述赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥中的至少一种；所述改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:2～3:1～3:3～5:2～6:1～5。2.如权利要求1所述的赤泥，其特征在于，所述赤泥进行烘干磨细处理后，粒度满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)一中对填料的要求，且外观无团粒结块。3.一种权利要求1或2所述的用于代替矿粉的物理改性赤泥的制备方法，其特征在于，包括：将赤泥进行破碎，干燥，然后磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径，得磨细赤泥；将改性材料倒入水中，混合均匀，得改性材料水溶液；将上述磨细赤泥倒入改性材料水溶液中，混合均匀，得改性赤泥浆液；将改性赤泥浆液进脱水、烘干，破碎、磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径，即得物理改性赤泥。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性材料的质量与水的质量比例为0.1～0.4:1。5.如权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉哲，李沛钊，姚占勇，蒋红光，梁明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37