净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料及其制备与应用，沥青路面材料包括沥青、赤泥及级配集料，沥青与赤泥的体积比为1:(0.3

【技术实现步骤摘要】
净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料及其制备与应用


[0001]本专利技术属于透水路面水净化
，涉及净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料及其制备与应用。

技术介绍

[0002]由于工业排放、交通排放、融雪剂洒布、大气沉降等原因，城市地表聚集了大量污染物，在降雨或洒水车作业时，大部分污染物被水流携带形成地表径流，产生面源污染，进而对周边河流、土壤、地下水等造成威胁。多孔隙透水沥青路面由于其具有大量的孔隙结构，能够在水流通过时截留并吸附一定的污染物而表现出一定的净化效果，但是净化作用有限，难以满足道路径流污染物的净化要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料及其制备与应用，沥青路面材料为含有赤泥和级配集料的多孔隙沥青路面材料，具有高效水净化效果。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料，该沥青路面材料包括沥青、赤泥及级配集料，所述的沥青与赤泥的体积比为1:(0.3-0.4)，所述的沥青与赤泥的质量之和与级配集料的质量比为(0.04-0.06):1。其中，赤泥作为填料。
[0006]进一步地，所述的沥青为高黏沥青，该高黏沥青的黏度>20000Pa
·
s。在多孔隙沥青路面中采用高黏沥青，因为多孔隙沥青路面易于松散，需要高黏沥青提供较强的黏附性能。
[0007]进一步地，所述的赤泥的粒径为1-75μm，干容重为0.65-0.90g/cm3，比重为2.70-2.98g/cm3。赤泥优选为改性赤泥，改性赤泥是通过对于工业炼铝产生的赤泥饼状废弃物进行烘干、研磨、筛分制成，改性增强了其物理净化作用。赤泥是一种高含水量的炼铝废弃物，烘干(例如在100℃下)去除赤泥中的水分，颗粒不会因为含水而胶结，有利于将赤泥研磨成细小颗粒；通过将赤泥研磨成粒径为1-75μm的细小颗粒，并将大颗粒筛除，有利于其在高粘沥青中分散，且由于增加了比表面积因而提升了对径流水的净化效果。
[0008]进一步地，所述的赤泥中含有钠元素、钾元素、铁元素及铝元素。
[0009]进一步地，所述的级配集料中的集料为玄武岩。
[0010]进一步地，所述的级配集料中，集料的粒径分布为：0.075mm筛孔对应的集料通过率(即通过质量与总质量之比)为4-6％，0.15mm筛孔对应的集料通过率为6-7％，0.3mm筛孔对应的集料通过率为7.5-8.5％，0.6mm筛孔对应的集料通过率为10-11％，1.18mm筛孔对应的集料通过率为12-13％，2.36mm筛孔对应的集料通过率为14-15％，4.75mm筛孔对应的集料通过率为19-20％，9.5mm筛孔对应的集料通过率为73-75％，13.2mm筛孔对应的集料通过率为95-96％，16mm筛孔对应的集料通过率为100％。这种级配方式对污染物有显著物理截留作用。
[0011]净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0012]1)将沥青加热熔融，并分别将赤泥及级配集料加热干燥；
[0013]2)将沥青、赤泥及级配集料混合均匀并在模具中用击实仪击实，之后静置，即得到所述的沥青路面材料试件。
[0014]进一步地，步骤1)中，加热熔融的温度为180-195℃，加热干燥的温度为175-185℃，加热干燥的时间为55-65min。
[0015]进一步地，步骤2)中，静置时间为20-30h。
[0016]净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料的应用，将所述的沥青路面材料铺设于道路上，对透过材料的道路径流污染物进行净化。道路径流污染物包括悬浮物污染物(SS)、重金属铁(Fe)污染物、重金属铅(Pb)污染物、生化类污染物(COD，即Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)、总氮污染物(TN)和总磷污染物(TP)。
[0017]赤泥是炼铝所产生的大量工体废弃物，研究表明，赤泥粉末表面有丰富的孔隙结构，比表面积大，对部分有机物及重金属离子有显著的吸附与降解作用，将赤泥掺入多孔透水沥青路面与其水净化特性相结合，能够进一步发挥提高水净化性能。
[0018]因此，本专利技术提出一种含有赤泥的沥青混合料，其中的赤泥具有发达的孔隙结构，比表面积大，并与特定级配集料共同产生了滤网效应；含钠、钾、铁、铝元素较多，碱析出后能沉淀重金属离子，三价铁离子和三价铝离子与磷酸根离子的络合沉淀，单价钠离子和钾离子与氨根离子之间的离子交换同样净化了水中污染物。测试结果表明，本专利技术沥青路面材料对于总磷等其他径流污染物净化十分显著，与常规的石灰岩矿粉多孔沥青混合料相比，极大提高了对径流污染物的净化效果。
[0019]本专利技术中采用赤泥作为高黏沥青的填料，其原因是：1.赤泥的添加可以实现固体废弃物的资源化再利用，同时，赤泥沥青在多孔沥青路面中具有净化面源污染的作用；2.赤泥作为一种固体废弃物可以代替多孔隙沥青路面中的玄武岩矿粉，有助于处理工业废弃物。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0021]1)本专利技术沥青路面材料具有物理吸附拦截作用。赤泥颗粒利用其发达孔隙结构和较大比表面积有吸附径流污染物的作用；玄武岩集料粒径级配，对于雨水中的污染物有显著的物理吸附截留作用，与赤泥沥青共同产生沉积物架桥滤网效应，吸附截留更多污染物。
[0022]2)本专利技术沥青路面材料还具有化学净化作用。赤泥在雨水的作用下析出氧化铝和氧化铁类碱性物质，能够有效沉淀径流污染物，三价铁离子和三价铝离子与磷酸根的络合沉淀，单价钠离子和钾离子与氨根离子的交换能够净化总磷、总氮以及铁、铝的污染，对于总磷有明显的去除效果。
[0023]3)相对于石灰岩矿粉沥青混合料，本专利技术沥青路面材料对于悬浮物污染物、重金属铁污染物、重金属铅污染物、生化类污染物、总氮污染物和总磷污染物的净化效果有显著提升。
附图说明
[0024]图1为本专利技术赤泥沥青混合料与常规石灰岩矿粉沥青混合料的污染物净化效果对比图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0026]实施例1：
[0027]赤泥亦称红泥，是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。铝含量高的铝土矿采用拜耳法炼铝，所产生的赤泥称为拜尔法赤泥。本实施例所采用的赤泥即为拜耳法赤泥，赤泥颗粒细小且不均匀，粒度分布主要集中在1-75μm。赤泥具有较高的比表面积，内部具有丰富的毛细孔，因而赤泥吸湿性强，含水率高。赤泥干容重0.65-0.90g/cm3，比重2.70-2.98g/cm3。其来源及生产工艺见表1。改性赤泥是通过对于工业炼铝产生的赤泥饼状废弃物进行烘干、研磨和脱碱处理制成，其主要物理指标见表2。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料，其特征在于，该沥青路面材料包括沥青、赤泥及级配集料，所述的沥青与赤泥的体积比为1:(0.3-0.4)，所述的沥青与赤泥的质量之和与级配集料的质量比为(0.04-0.06):1。2.根据权利要求1所述的净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料，其特征在于，所述的沥青为高黏沥青，该高黏沥青的黏度>20000Pa
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s。3.根据权利要求1所述的净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料，其特征在于，所述的赤泥的粒径为1-75μm，干容重为0.65-0.90g/cm3，比重为2.70-2.98g/cm3。4.根据权利要求1所述的净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料，其特征在于，所述的赤泥中含有钠元素、钾元素、铁元素及铝元素。5.根据权利要求1所述的净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料，其特征在于，所述的级配集料中的集料为玄武岩。6.根据权利要求1所述的净化径流污染物的多孔赤泥沥青路面材料，其特征在于，所述的级配集料中，集料的粒径分布为：0.075mm筛孔对应的集料通过率为4-6％，0.15mm筛孔对应的集料通过率为6-7％，0.3mm筛孔对应的集料通过率为7.5-8.5％，0.6mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，贾明，张恒基，刘佳雯，田雨，张雪，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：