一种钢渣冷补料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钢渣冷补料，由一定级配组成的钢渣集料、乳化沥青、醇酸树脂组成，按重量份数计，各组成成分为钢渣集料100‑200份，乳化沥青8‑20份，醇酸树脂0.16‑0.4份。该采用钢渣为主要原料的冷补料，以克服现有冷补料初期强度低和抗水损害性能不足的缺点；并且该冷补料制备成本较低，生产工艺简单和环境效益良好。

A kind of steel slag cold supplement and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种钢渣冷补料及其制备方法
本专利技术属于道路修复
，具体涉及一种钢渣冷补料及其制备方法。
技术介绍
在道路修复
，直接罩面法、铣抛加铺新料法和挖补法作为传统的沥青路面修补方式能够解决路面病害破坏问题，但这三种方式修补成本大、工期长，且其修补结果可能会改变原有路面结构。而如今路面修补技术的前端方式，如微表处技术和沥青混合料的现场热再生修补技术，其施工工期短，能在不改变原有路面结构的基础上进一步优化路面性能。但这两种路面修补技术维护成本较高，工艺复杂，这限制了该技术在普通道路上的应用。上述的修补技术均是热修补法，其修补技术简单，施工工艺成熟，坑槽修补效果良好。但对于修补量小，坑槽分散的路面而言，该修补法的修复难度大且成本高。冷补料作为一种可储存式沥青混合料，其常低温使用的特点以及快速便捷的修补工艺，为热拌沥青混合料修补方面的不足提供了一个有效的解决途径。冷补料力学强度主要由骨料嵌挤提供的内摩擦力及冷补的胶结力构成的。因此冷补料的核心配方为骨料与冷补液。CN108033711A介绍了一种乳化沥青冷补料，其中骨料为玄武岩、石灰岩或白云石中的任意一种，而钢渣粉经改性后作为填料加入冷补料中，通过经盐酸改性后的钢渣粉与天然集料中二氧化硅羟基形成的化学键合从而提升体系的力学性能。CN108911641A介绍了一种快速修补沥青路面的混合料及其修补方法，采用废钢渣作为骨料，但并未对钢渣的性能做规定。事实上钢渣的碱度与其水化活性有直接的关系，当钢渣碱度大于2.2时，钢渣才能与水发生明显的水化反应，从而形成钢渣骨架自凝结强度。现阶段国内外对冷补沥青混合料的研究并不是很成熟，其性能特征如冷补料修补后的早期强度，水稳定性以及耐久性都与热拌沥青混合料存在较大的差距。因此，需求合适的途径来提升冷补液的性能指标对冷补技术在道路修复领域的应用意义重大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种采用钢渣为主要集料、以水性改性醇酸树脂与乳化沥青共混为主要胶结料的冷补料，以克服现有冷补料初期强度低和抗水损害性能不足的缺点；并且该冷补料制备成本较低，生产工艺简单和环境效益良好。本专利技术解决上述技术问题采用以下的技术方案：本专利技术提供的冷补料由一定级配组成的集料、乳化沥青、水性改性醇酸树脂组成，按重量份数计，各组成成分为集料100-200份，乳化沥青8-20份，水性改性醇酸树脂0.16-0.4份。上述方案中，所述的集料为钢渣集料，由转炉钢渣或电炉钢渣制备而来。集料最大公称粒径可为9.5mm、13.2mm、16mm和19mm，其级配组成参照《公路沥青路面施工技术规范》中对冷补沥青混合料的要求制备；并要求钢渣的碱度必须不小于2.2，即钢渣中氧化钙与氧化镁含量之和与二氧化硅含量的比值不小于2.2。上述方案中，所述水性改性醇酸树脂，其油度为35-38，表干时间在30-40min。本专利技术还提供一种上述冷补料的制备方法，包括如下步骤：将乳化沥青与醇酸树脂按照相应剂量在常温下搅拌1-2min，形成冷补液；加入规定级配的钢渣集料，与冷补液搅拌均匀，形成冷补料。本专利技术的主要原理为：1.钢渣作为集料，具有与沥青粘附性更好、且钢渣骨架自身有水硬活性的特点：相比于天然岩石，本专利技术所采用高碱度钢渣(碱度≥2.2)中的硅酸三钙、硅酸二钙与铁铝酸四钙等成分能与乳化沥青的水发生水化反应，形成C-S-H凝胶，使得钢渣粗集料之间粘结起来，快速提高胶结强度。同时，钢渣具有更大的力学强度，并且在同一温度下钢渣与基质沥青具有更小的接触角，沥青更容易“润湿”钢渣表面，体现出钢渣与沥青优异的粘附性能。而且，本专利技术采用了具有嵌挤级配的钢渣集料组成方案，当与水反应时，钢渣集料接触点之间形成了牢固的粘结，从而提高了冷补料的早期强度；除了上述矿物的水化反应外，钢渣中的游离氧化钙、游离氧化镁等物质也能与水反应，加速消耗了乳化沥青中的水份，使冷补料获得良好的早期强度。2.水性改性醇酸树脂与乳化沥青具有良好的相容性，使冷补液能够混合均匀且稳定存储：乳化沥青与水性改性醇酸树脂乳液混合后，由于外力等因素作用从而导致乳液发生破乳后其中沥青小颗粒聚集并且均匀的填充到水性改性醇酸树脂形成的三维网状结构内部，相互交联并成为一个牢固的整体，在水性改性醇酸树脂乳化沥青乳液中，在水分慢慢散失后，强度也会逐渐加强。沥青与水性改性醇酸树脂良好的相容性还体现在沥青颗粒和高分子颗粒两者自身交错运动最终成为稳固的物理交联键。水性醇酸树脂吸附在沥青颗粒的表面，形成稳定的沥青胶体结构；随着乳液内水分与相关矿物反应、散失开始成膜后，沥青和醇酸树脂颗粒之间可以充分接触，可以进一步发生化学键交联反应，醇酸树脂大分子与沥青小分子相互交联形成更牢靠的整体。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用水性醇酸树脂的高粘度、高附着性，其具有自干特性，其粘度高，与乳化沥青相容性好，可加速冷补料的干燥、提高冷补料与沥青混合料的粘结能力，提高冷补料的强度。2、通过本专利技术所制造出来的冷补料能在常低温下使用，其强度高、抗水损害性能好，可以提升路面的修复质量和有效避免路面修补后出现的二次破坏现象。3、本专利技术的冷补料大部分原料均为钢渣，其原料来源广泛，成本低廉，且其制备工艺简单，可以实现冷补料的大规模应用；并利用钢渣集料制备冷补料实现了固体废弃物的有效利用，不仅缓解了天然优质集料短缺的状况，还增加了冷补料中集料的种类，为今后基于钢渣制备出的冷补料的应用奠定了良好的基础。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的钢渣冷补料作进一步阐明，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。下述实施例中，水性改性醇酸树脂参照CN201610551935.8制备。采用的乳化沥青型号为BC-1-SS，由湖北国创高新材料股份有限公司提供。钢渣来自湖北金盛兰冶金科技有限公司，具体级配如表1所示。表1嵌挤级配的钢渣集料级配实施例1一种钢渣冷补料及其制备方法，具体过程如下：按重量份数计，将集料、乳化沥青与醇酸树脂按照集料100份，乳化沥青8份，醇酸树脂0.16份的比例准备，然后将乳化沥青与醇酸树脂按照相应剂量在常温下搅拌1min，形成冷补液；最后加入规定级配的钢渣集料，与冷补液搅拌均匀，形成冷补料。实施例2一种钢渣冷补料及其制备方法，具体过程如下：按重量份数计，将集料、乳化沥青与醇酸树脂按照集料150份，乳化沥青16份，醇酸树脂0.2份比例准备，然后将乳化沥青与醇酸树脂按照相应剂量在常温下搅拌1min，形成冷补液；最后加入规定级配的钢渣集料，与冷补液搅拌均匀，形成冷补料。实施例3一种钢渣冷补料及其制备方法，具体过程如下：按重量份数计，将集料、乳化沥青与醇酸树脂按照集料200份，乳化沥青20份，醇酸树脂0.4份的比例准备，然后将乳化沥青与醇酸树脂按照相应剂量在常温下搅拌2min，形成冷补液；最后加入规定级配的钢渣集料，与冷补液搅拌均匀，形成冷补料。对比例：具体制备过程为：按重量份数计，将集料、乳化沥青按照集料100份，乳化沥青8份的比例准备。将乳化沥青按照相应剂量在常温下搅拌2min然后加入规定级配的钢渣集料。实施例1-3以及对比例所制备的钢渣冷补料的性能指标如表2所示。表2钢渣冷补料性能指标从表2的测试结果可以看出，实施例1-3和对比例所得4种冷补料其残留稳定度和冻融劈裂抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢渣冷补料，其特征在于由钢渣集料、乳化沥青、水性改性醇酸树脂组成，按重量份数计，各组成成分为钢渣集料100‑200份，乳化沥青8‑20份，水性改性醇酸树脂0.16‑0.4份。

【技术特征摘要】
1.一种钢渣冷补料，其特征在于由钢渣集料、乳化沥青、水性改性醇酸树脂组成，按重量份数计，各组成成分为钢渣集料100-200份，乳化沥青8-20份，水性改性醇酸树脂0.16-0.4份。2.根据权利要求1所述的一种钢渣冷补料，其特征在于为钢渣集料，由转炉钢渣或电炉钢渣制备而来，最大公称粒径可为9.5mm、13.2mm、16mm和19mm，其级配组成参照《公路沥青路面施工技术规范》中对冷补...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢君，杨东，吴少鹏，杨超，孔德智，胡锐，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42