一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将硅铝酸盐原材料粉磨至一定细度；（2）通过材料测试技术，对原材料粉体进行成分分析；基于分析结果，通过补偿剂与酸性激发剂制备温拌剂前体；（3）在一定的养护条件下固化后，通过粉磨得到沥青温拌剂。该新材料适用于沥青混凝土生产中用于降低拌和温度。本发明专利技术提供了一种全新的地聚合物利用方式及新沥青温拌剂的制备方法，可以有效降低沥青混合料拌和温度，降低沥青拌和过程中的能源消耗，并减少二氧化碳、有机挥发物的排放，且原材料来源广泛，成本十分低廉，是我国环境保护与可持续发展的有力助推器。

【技术实现步骤摘要】
一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法
本专利技术涉及一种新型建筑材料助剂的制备方法，特别是涉及一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法。
技术介绍
沥青路面由于具有无接缝、易维修以及行车平稳舒适、噪音低等优点，在道路工程中已经得到广泛应用。目前道路建设中的沥青路面基本上都采用传统的热拌沥青混合料，将沥青和集料于165℃左右的高温下进行拌和。将沥青和集料加热到如此高的温度，不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工的过程中还会排放出大量的废气和粉尘，其中挥发性有机化合物（VOC）、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳等气体对臭氧层有一定的破坏作用，严重影响到环境质量，不利于节能和环境保护。地聚合物（geopolymer）的概念是在1978年由法国人Davidovits提出的。使用固体废弃物作为原料，如粉煤灰、高炉炉渣、建筑垃圾、烧粘土、矿山尾矿等，生产采用常温制备工艺，因此既有利于固体废弃物的资源化利用，也有利于CO2排放量的降低。它的缩聚分子的结构通式为Mn[-(Si-O2-)z-Al-O-]n·wH2O，式中“M”表示Na、K、Ca，“n”表示缩聚度，“z”表示的硅铝比，“w”表示水的数目。可见，地聚合物最基本的结构是AlO4和SiO4四面体，在用氧原子互相连接起来的同时，形成许多宽阔的孔穴和空道。在地聚合物的孔穴和空道中，水分以3种形式存在。第一，自由水，主要存在于颗粒表面与颗粒之间；第二，间隙水，主要与碱金属离子（Ca2+、Na+、K+离子）结合形成水合金属离子；第三，以“羟基水”的形式存在。因此，地聚合物独特的孔隙与水结构使其在沥青混合料中作为温拌剂成为可能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，可以有效降低沥青混合料拌和温度，降低沥青拌和过程中的能源消耗，并减少二氧化碳、有机挥发物的排放，且原材料来源广泛，成本十分低廉，该新材料适用于沥青混凝土生产中用于降低拌和温度，是我国环境保护与可持续发展的有力助推器。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将硅铝酸盐原材料粉磨至一定细度，放置并陈化；（2）通过材料测试技术，对陈化后的硅铝酸盐原材料粉体进行成分分析；基于分析结果，通过补偿剂与酸性激发剂制备温拌剂浆体；（3）在一定的养护条件下固化后，通过粉磨得到沥青温拌剂。进一步地，所述的步骤（1）中将硅铝酸盐原材料在105℃干燥8~12小时后，通过球磨机粉磨粉体尺寸至小于150μm。进一步地，所述的铝硅酸盐原材料优先选择天然材料、煅烧的矿物和废弃物，如伊利石、高岭石、偏高岭土、粉煤灰、炉渣、矿渣、煤矸石和污泥。进一步地，所述的步骤（2）的具体步骤为：对陈化后的粉体原材料利用X射线衍射分析（XRD）、X射线荧光光谱分析（XRF）进行成分分析；针对成分分析的结果，通过补偿剂对硅铝酸盐原材料中的硅、铝元素重新组成设计；将酸性激发剂与硅铝酸盐原材料粉体、补偿剂粉体混合并搅拌，搅拌速度2000转/分钟，搅拌2小时，得到沥青温拌剂浆体。进一步地，所述的对硅铝酸盐原材料中的硅、铝元素重新组成设计比例为，100份原材料中，硅、铝占80~90份，硅铝比为2:1~1:1。进一步地，所述的补偿剂包含硅、铝元素，其目的主要补充元素组成。进一步地，所述的酸性激发剂为磷酸、硝酸、盐酸、硫酸，单一酸或复合酸与水的复合溶液，其溶液pH值小于3，所用酸性激发剂用量为铝硅酸盐粉体与补偿剂粉体组成的混合粉体质量的20~30%，激发温度为0~40℃。进一步地，所述的步骤（3）的具体步骤为：所制备的温拌剂浆体在60%湿度、40℃条件下，固化48~72小时；固化后的前体通过球磨机粉磨至颗粒尺寸小于75μm，最终得到沥青温拌剂。本专利技术的原理：本专利技术制备的一种酸基地聚合物沥青温拌剂，具有大量的孔隙和巨大的比表面积，且其中充满了水分。孔隙负载的水分在90~140℃的范围内被逐渐释放，产生的水蒸气降低了沥青的粘度，从而使沥青的流动性增强，实现沥青混合料的拌和温度降低的目的。本专利技术提供了一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，其涉及到我国环境保护与新材料产业的可持续发展问题。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术提供一种新颖、高效的建筑材料助剂，可有效通过温拌剂的多孔体系中的水分，起到降低沥青混合料拌和温度的作用；2.本专利技术所提供的沥青温拌助剂，可以有效降低沥青拌和过程中的能源消耗，并减少二氧化碳、有机挥发物的排放；3.本专利技术所提供的沥青温拌助剂，原材料来源广泛，更可以利用废弃物，成本十分低廉。附图说明图1为本专利技术一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法的实施例1的实物图。图2为本专利技术中实施例1的热重分析图。图3为本专利技术中实施例2的热重分析图。图4为本专利技术中实施例3的热重分析图。图5为本专利技术中实施例1、实施例2与实施例3的沥青粘度降低图（掺量5%）。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例介绍关于一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法的实施例，进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1：本实施例选用：①沥青：辽河油田重交90号沥青；②磷酸、氧化硅：国药集团，分析纯；③偏高岭土：中国高岭土有限公司，工业纯。表1偏高岭土组成成分组成SiO2Al2O3Fe2O3CaONa2OK2OMgO其他含量51.4842.880.410.280.230.611.582.53将原材料在105℃干燥10小时后，通过球磨机粉磨粉体尺寸至小于150μm。将原材料粉体放置并陈化。陈化后的粉体原材料利用X射线衍射分析（XRD），X射线荧光光谱分析（XRF）进行成分分析，结果如表1所示。基于成分分析的结果，对原材料中的硅、铝元素重新组成设计。温拌剂的组成设计比例为，100份原材料中，硅、铝占85份，硅铝比为1.5:1。通过补偿剂氧化硅对其硅元素进行补充。再利用磷酸与水的复合溶液激发剂激发，其溶液pH值为2。激发剂用量为粉体质量的25%，激发温度为0℃。将激发剂与原材料粉体混合并搅拌，搅拌速度2000转/分钟，搅拌2小时。得到沥青温拌剂浆体在60%湿度、40℃条件下，固化60小时。固化后的前体通过球磨机粉磨至颗粒尺寸小于75μm，最终得到沥青温拌剂，如图1所示。其自由水在200℃内的释放量如图2所示。由图可知，沥青温拌剂实施例1在120℃的条件内可以释放约站总质量8.5%的自由水。将沥青放入95℃的烘箱中软化，然后将沥青温拌剂按照沥青质量百分数为5%加入到沥青中，测试其粘度-温度曲线如图5所示。由图可知，沥青在120℃时的粘度为0.61Pa·s，低于普通沥青1.01Pa·s，可有效降低沥青拌和温度。实施例2：本实施例选用：①沥青：辽河油田重交90号沥青；②盐酸、氧化铝：国药集团，分析纯；③粉煤灰：沈阳亿利粉煤灰建材有限公司，工业纯。表2粉煤灰组成成分组成SiO2Al2O3Fe2O3CaONa2OK2OMgO其他含量50.5732.497.492.281.431.311.512.92将原材料在105℃干燥12小时后，通过球磨机粉磨粉体尺寸至小于150μm。将原材料粉体放置并陈化。陈化后的粉体原材料利用X射线衍射分析（XRD），X射线荧光光谱分析（XRF）进行成分分析，结果如表2所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将硅铝酸盐原材料粉磨至一定细度，放置并陈化；（2）通过材料测试技术，对陈化后的硅铝酸盐原材料粉体进行成分分析；基于分析结果，通过补偿剂与酸性激发剂制备温拌剂浆体；（3）在一定的养护条件下固化后，通过粉磨得到沥青温拌剂。

【技术特征摘要】
1.一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将硅铝酸盐原材料粉磨至一定细度，放置并陈化；（2）通过材料测试技术，对陈化后的硅铝酸盐原材料粉体进行成分分析；基于分析结果，通过补偿剂与酸性激发剂制备温拌剂浆体；（3）在一定的养护条件下固化后，通过粉磨得到沥青温拌剂。2.根据权利要求1所述的一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中将硅铝酸盐原材料在105℃干燥8~12小时后，通过球磨机粉磨粉体尺寸至小于150μm。3.根据权利要求2所述的一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，其特征在于：所述的铝硅酸盐原材料优先选择天然材料、煅烧的矿物和废弃物，如伊利石、高岭石、偏高岭土、粉煤灰、炉渣、矿渣、煤矸石和污泥。4.根据权利要求1所述的一种酸基地聚合物沥青温拌剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）的具体步骤为：对陈化后的粉体原材料利用X射线衍射分析（XRD）、X射线荧光光谱分析（XRF）进行成分分析；针对成分分析的结果，通过补偿剂对硅铝酸盐原材料中的硅、铝元素重新组成设计；将...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宁，杨凯凯，潘文浩，杨雨丽，王晴，陈彦辛禹，陈重阳，宫邢伟，李姝蓉，李仪，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21