一种填充偏高岭土基地聚合物的半柔性沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种填充偏高岭土基地聚合物的半柔性沥青混合料，它由大孔隙开级配沥青混合料基体和填充在其中的偏高岭土基地聚合物灌浆料组成；其中灌浆料利用偏高岭土、碱激发剂、粉煤灰、石墨烯、丁苯乳液、硅烷偶联剂和砂进行复配而成，能够提高浆体材料的体积稳定性、致密性、力学韧度，降低浆体早期开裂的倾向，有效解决传统水泥基灌浆材料界面粘结强度低、体积稳定性差、流动性低等问题，并可进一步降低生产能耗和碳排放量，适合推广应用。适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种填充偏高岭土基地聚合物的半柔性沥青混合料及其制备方法


[0001]本专利技术属于道路建筑材料
，具体涉及一种填充偏高岭土基地聚合物的半柔性沥青混合料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国的建筑材料在生产和制备过程中需要消耗大量的资源，制备混凝土传统用的胶凝材料主要为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥每生产一吨，CO2和SO2的排放量分别为1吨和0.75kg，同时产生30kg的粉尘，这些废弃物的排放通常以大气污染和土壤植被破坏为代价，对生态环境造成破坏和污染。此外，水泥基灌浆料普遍存在体积收缩较大，易产生微裂纹,强度发展慢，耐久性差等一系列问题，进而导致孔隙率增大、强度降低等问题。
[0003]目前，利用填充水泥基灌浆材料的半柔性沥青混合料制备半柔性基层路面时，虽能使得路面抗车辙能力明显提高，但不可避免地出现体积稳定性差、韧度低、孔隙率高、流动性差的问题，并且水泥基灌浆材料在强度上往往跟不上。因此进一步探索体积稳定、致密性高、力学韧度大，粘结性能高，并能降低浆体早期开裂倾向的半柔性沥青混合料具有重要的研究和应用意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，它可有效兼顾高温抗车辙能力、水稳定性强、耐久性和疲劳寿命长等优点，且大孔隙沥青混合料与灌浆料结合性好、干缩裂缝小、节能环保、可实现固体废弃物循环利用，具有重要的经济和环境效益。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种填充偏高岭土基地聚合物的半柔性沥青混合料，它包括大孔隙开级配沥青混合料和偏高岭土基地聚合物灌浆料，其中大孔隙开级配沥青混合料以纤维改性沥青、矿粉和集料为主要原料制备而成，偏高岭土基地聚合物灌浆料以碱激发剂、偏高岭土、石墨烯、丁苯乳液、硅烷偶联剂、粉煤灰和砂为主要原料制备而成。
[0007]上述方案中，所述大孔隙开级配沥青混合料与偏高岭土基地聚合物灌浆料的体积比为1:(0.20～0.30)。
[0008]上述方案中，所述偏高岭土基地聚合物灌浆料采用的碱激发胶凝体系中各组分及其所占质量百分比包括：碱激发剂45～56％，偏高岭土30.8～38.5％，粉煤灰13.2～16.5％；其中石墨烯、偶联剂分别占胶凝材料质量(偏高岭土和粉煤灰总质量)的0.1～1％；丁苯乳液、砂分别占胶凝材料质量(偏高岭土和粉煤灰总质量)的5～20％和25～45％。
[0009]上述方案中，所述碱激发剂中各组分及其所占质量百分比包括：水玻璃50～75％，氢氧化钠8～12％，水17～38％。
[0010]上述方案中，所述偏高岭土和粉煤灰的细度为1000～2000目；石墨烯为0.2～10μm
片径的单层氧化石墨烯。
[0011]上述方案中，所述偶联剂可选用硅烷偶联剂(KH
‑
550等)或单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂等。
[0012]上述方案中，所述丁苯乳液的固含量为49～51％，25℃粘度为1000～1200mPa.s，pH值为5～7，呈乳白色蓝光液体。
[0013]优选地，丁苯乳液固含量为50％，pH值为7。
[0014]上述方案中，所述砂为标准砂，有利于减少偏高岭土基灌浆料的收缩。
[0015]上述方案中，所述大孔隙开级配沥青混合料的空隙率为20～30％；各组分及其所占质量百分比包括：集料91～96％，矿粉2～4％，纤维改性沥青2～5％。
[0016]上述方案中，所述集料为石灰岩、玄武岩、花岗岩、辉绿岩中的一种或几种。
[0017]上述方案中，所述纤维改性沥青中各原料及其所占质量百分比包括：沥青97～99％，改性纤维1～3％；其中改性纤维通过将纤维在聚乙烯亚胺溶液中进行浸泡处理、干燥而成。
[0018]上述方案中，所述聚乙烯亚胺溶液的浓度为20～50wt％；浸泡处理时间为6～8h。
[0019]上述方案中，所述沥青为道路石油沥青、聚合物改性沥青、湖沥青、岩沥青中的一种或几种；纤维种类包括但不限于聚酯纤维(PF)、聚丙烯纤维(PPF)、玄武岩纤维(BF)、矿物纤维(MF)、聚丙烯醇纤维(PVA)中的一种或几种，纤维长度为1～6mm。
[0020]优选地，纤维改性沥青选用沥青加热至135～145℃后加入改性纤维均匀搅拌制成。
[0021]更优选地，所述沥青为70#道路沥青，纤维为PVA纤维。
[0022]上述方案中，所述矿料合成级配为满足我国现行公路沥青路面施工技术规范推荐范围要求的OGFC
‑
20或OGFC
‑
25类级配。
[0023]上述方案中，所述偏高岭土基地聚合物的制备方法包括如下步骤：在搅拌锅中加入称取的偏高岭土、粉煤灰、石墨烯和砂，开动搅拌机进行高低速交替搅拌，先在1000～1500rpm低速下加入碱激发剂搅拌均匀，然后在1500～2500rpm高速下继续搅拌，最后加入硅烷偶联剂和丁苯乳液搅拌均匀，得到填充浆料偏高岭土基地聚合物。
[0024]上述方案中，所述低速、高速交替搅拌工艺中，交替时间间隔为3～5min，总拌合时间为10～20min。
[0025]上述一种填充偏高岭土基地聚合物的半柔性沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
[0026]1)以纤维改性沥青、矿粉和集料为主要原料，制备空隙率为20～30％的马歇尔试件，得大孔隙开级配沥青混合料；
[0027]2)配制偏高岭土基地聚合物灌浆材料灌入马歇尔试件中，开动振动器，在振动条件下直至浆料不能完全从表面渗透；
[0028]3)清除残余在基体表面上的偏高岭土基地聚合物浆料，直至暴露出基体表面，然后在温度28～32℃、湿度85～95％的恒温养护箱中养护7天成型。
[0029]本专利技术的原理为：
[0030]1)在半柔性沥青混合料基体中引入经过聚乙烯亚胺稀释水溶液浸泡后PVA纤维，可有效提高半柔性沥青混合料的水稳定性能；
[0031]2)偏高岭土基地聚合物灌浆料中掺入粉煤灰能在较低的水灰比下提高灌浆料的流动度，将微球形粉煤灰掺入到呈絮状层性结构的偏高岭土中形成“滚珠效应”，另外球状结构的粉煤灰可部分代替偏高岭土絮状层性结构内的水分子，使水分子从偏高岭土中逃逸出来从而增加了浆体的流动性，硅烷偶联剂的引入可大幅度提高基体与灌浆料的粘结性和强度；同时硅烷偶联剂中的硅官能团水解需要水的参与，其中一部分水可由偏高岭土中逃逸出来的水分子提供，使得浆体泌水率减小，从而减少浆体收缩；石墨烯长久以来被视为亲水物质，在水中具有优越的分散性，石墨烯的加入提高了灌浆料的体积稳定性和浆体延展性；丁苯乳液有利于进一步提升所得混合料的韧性；上述组分共同作用，使所得浆料兼具体积稳定性好、韧度高、高早强、低反应热等优势，进而表现出良好的抗车辙和水稳性能，并可进一步保证与半柔性沥青混合料基体的结合性能和稳定性能。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0033]1)本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种填充偏高岭土基地聚合物的半柔性沥青混合料，其特征在于，它包括大孔隙开级配沥青混合料和偏高岭土基地聚合物灌浆料，其中大孔隙开级配沥青混合料以纤维改性沥青、矿粉和集料为主要原料制备而成，偏高岭土基地聚合物灌浆料以碱激发剂、偏高岭土、石墨烯、丁苯乳液、硅烷偶联剂、粉煤灰和砂为主要原料制备而成。2.根据权利要求1所述的半柔性沥青混合料，其特征在于，所述大孔隙开级配沥青混合料与偏高岭土基地聚合物灌浆料的体积比为1:(0.20～0.30)。3.根据权利要求1所述的半柔性沥青混合料，其特征在于，所述偏高岭土基地聚合物灌浆料采用的碱激发胶凝体系中各组分及其所占质量百分比包括：碱激发剂45～56％，偏高岭土30.8～38.5％，粉煤灰13.2～16.5％；其中石墨烯、偶联剂各占胶凝材料质量的0.1～1％，丁苯乳液、砂分别占胶凝材料质量的5～20％和25～45％。4.根据权利要求1所述的半柔性沥青混合料，其特征在于，所述碱激发剂中各组分及其所占质量百分比包括：水玻璃50～75％，氢氧化钠8～12％，水17～38％。5.根据权利要求1所述的半柔性沥青混合料，其特征在于，所述偏高岭土和粉煤灰的细度为1000～2000目；石墨烯为单层氧化石墨烯，其片径为0.2～10μm。6.根据权利要求1所述的半柔性沥青混合料，其特征在于，所述大孔隙开级配沥青混合料的空隙率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：白桃，梁永才，吴璠，熊峰，蒋欣，毛春光，管世玉，窦衍竹，黄正红，黄天军，
申请(专利权)人：中建三局第一建设工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：