水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，包括以下重量份数的物质：水性环氧树脂体系0.8

【技术实现步骤摘要】
水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料及其制备方法


[0001]本专利技术属于道路及环境工程
，具体涉及一种水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料及其制备方法。

技术介绍

[0002]绿色低碳循环发展是破解资源环境约束、应对气候变化的基本路径。绿色发展，交通先行，但当前道路建设面临环境保护和资源匮乏的双重压力。一方面，热拌沥青混合料具有良好的路用性能，是一种常用的路面摊铺技术，但在施工过程中能耗高、污染大、资源和环境友好性差；另一方面，随着砂石材料开采的限制，筑路用天然骨料供应紧缺，价格持续上涨，寻找其替代品的需求日益迫切。
[0003]近年来，冷拌沥青混合料以其良好的施工和环境效益逐渐成为道路工程的研究热点，其具有能耗低、污染小、对施工的季节性影响小的优点。为了保证冷拌沥青混合料的性能，通常采用SBS或水性环氧树脂等高分子聚合物对乳化沥青进行改性。然而SBS改性乳化沥青的制备过程复杂，水性环氧树脂乳化沥青的制备工艺简单，且热稳定性好、强度高、附着力强。当水性环氧树脂与固化剂反应时，可以形成网络结构来限制沥青分子的运动，提高乳化沥青的高温稳定性和力学性能，因此水性环氧树脂乳化沥青具有更好的适用性。但水性环氧树脂乳化沥青混合料的低温性能欠佳，早期水稳定性和强度较差，主要原因是水性环氧树脂为热固性材料，低温脆性较高，且混合料中的水分蒸发较慢，降低了沥青
‑
集料间的黏附性，混合料易松散，早期强度低。
[0004]此外，钢渣等冶金渣的资源化利用是发展循环经济的重要主题。据不完全统计，截止2020年底，我国的钢渣存量已高达20多亿吨，且每年以1.5亿吨的速度快速增长，但其综合利用率却只有30%左右，远低于欧美、日本等发达国家的84.4
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98.4%。如此巨量钢渣的堆积或填埋处理，不仅占用大量土地资源，而且由于钢渣呈碱性、化学成分复杂，会进一步诱发一系列的生态和社会问题。但是钢渣较天然骨料压碎值低、洛杉矶磨耗值低，且与沥青的黏附性更好，可替代天然骨料应用于沥青路面。目前钢渣在沥青路面的利用主要集中于热拌沥青混合料，且具有较好的适用性，但是由于钢渣在表观密度和吸水率上与天然骨料差异较大，影响了混合料组成及沥青
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集料吸附体系，造成油石比和运费的增加，工程经济性较差，且钢渣的热传输性能好，热拌钢渣混合料摊铺和压实对温度需求高，造成混合料在运输过程中的能耗高。
[0005]因此，在绿色低碳循环发展背景下，基于钢渣良好的理化特性和水性环氧树脂乳化沥青的技术优势，开发高性能冷拌冷铺沥青混合料，对深化钢渣固废再生循环利用、全面提升道路建设绿色建造水平，推动实现“碳达峰、碳中和”，助力生态文明建设具有重大影响和战略意义。
[0006]申请公布号为CN113603399A的专利技术专利公开了一种含钢渣的环氧乳化沥青混合料及其制备方法，该混合料包括20
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40份环氧乳化沥青、2
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4份水、99
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120份集料、1
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5份钢纤维，集料包括粗集料、细集料和填料，粗集料为辉绿岩，细集料包括钢渣和机制砂，粗集料、
钢渣、机制砂和填料的质量比为17
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58:23
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81:15
‑
16:1
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3；其制备方法为：取1/3
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1/2的水，将其与钢渣、钢纤维、机制砂进行预拌和，得到第一混料；将1/4
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1/3的环氧乳化沥青、余下的水以及粗集料加入到第一混料中拌和，得到第二混料；将余下的环氧乳化沥青加入到第二混料中拌和后加入填料，得到含钢渣的环氧乳化沥青混合料。该技术方案虽然使用了钢渣，但是钢渣只作为部分细集料使用，且掺加量较少，主体材料依然是常规集料，所以对于沥青混合料的水稳定性和低温抗裂性的提高是有限的，对于钢渣固废再生循环利用也是有限的。

技术实现思路

[0007]针对目前冷拌沥青混合料的低温性能欠佳、早期水稳定性和强度差，以及热拌钢渣混合料的工程经济性较差、能耗高等问题，本专利技术提供一种水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料及其制备方法，所提供的水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性良好，且污染、排放和能耗低，可推动实现钢渣固废的高值化、规模化利用以及道路建设的延寿命、降成本、碳减排和省资源，环境效益、经济效益和社会效益显著。
[0008]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术采用的技术方案是：一种水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，包括水性环氧树脂体系、乳化沥青、钢渣骨料、钢渣微粉、水泥和水；所述混合料中各物质的重量份数为，水性环氧树脂体系0.8
‑
1.0份、乳化沥青5.6
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7.0份、钢渣骨料93.5
‑
94份、钢渣微粉4.5
‑
5.5份、水泥1.0
‑
1.5份、水2.0
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2.5份。
[0009]本专利技术中，使用钢渣骨料替代所有的粗集料和细集料，使用钢渣微粉替代部分填料，填料为水泥和矿粉，其中的矿粉全部由钢渣微粉替代。水泥起到促进剂的作用，促进水化。
[0010]优选的是，所述水性环氧树脂体系包括水性环氧树脂和固化剂；其中各物质的重量份数为，水性环氧树脂1份、固化剂1
‑
1.25份。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述水性环氧树脂为非离子型水性环氧树脂，其包括环氧树脂和活性稀释剂，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、丙二醇甲醚、乙二醇丙醚、苄基缩水甘油醚中的一种或者几种；所述固化剂为改性聚酰胺类固化剂，其包括脂肪族聚酰胺、脂肪族
‑
芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺中的任一种。
[0012]所述非离子型水性环氧树脂的固含量≥55%，环氧值为0.20
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0.22 mol/100g，黏度≤2 Pa
·
s，pH为6
‑
8。所述改性聚酰胺类固化剂的固含量≥50%，黏度≤10 Pa
·
s，pH为11
‑
13。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述乳化沥青为慢裂、阳离子型乳化沥青。
[0014]在上述任一方案中优选的是，所述钢渣骨料为陈化至少6个月的转炉钢渣，碱度不小于2.5，游离氧化钙含量不大于3.0%，最小公称粒径为0.075mm，最大公称粒径为13.2mm和16mm；所述钢渣微粉为球磨钢渣微粉，粒径不大于0.075mm，比表面积不小于400m2/kg。
[0015]本专利技术采用的钢渣骨料为高碱度的钢渣骨料，其碱度≥2.5。由于沥青材料呈现酸性，所以采用高碱度的钢渣骨料可增强钢渣骨料与沥青之间的黏附性，混合料在低温条件下不易松散，抗裂性能更好。
[0016]本专利技术采用的钢渣微粉的比表面积≥400m
2 /kg。比表面积≥400m
2 /kg的钢渣微...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，包括水性环氧树脂体系、乳化沥青、水泥和水，其特征在于：还包括钢渣骨料和钢渣微粉；所述混合料中各物质的重量份数为，水性环氧树脂体系0.8
‑
1.0份、乳化沥青5.6
‑
7.0份、钢渣骨料93.5
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94份、钢渣微粉4.5
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5.5份、水泥1.0
‑
1.5份、水2.0
‑
2.5份。2.如权利要求1所述的水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，其特征在于：所述水性环氧树脂体系包括水性环氧树脂和固化剂；其中各物质的重量份数为，水性环氧树脂1份、固化剂1
‑
1.25份。3.如权利要求2所述的水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，其特征在于：所述水性环氧树脂为非离子型水性环氧树脂，其包括环氧树脂和活性稀释剂，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、丙二醇甲醚、乙二醇丙醚、苄基缩水甘油醚中的一种或者几种；所述固化剂为改性聚酰胺类固化剂，其包括脂肪族聚酰胺、脂肪族
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芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺中的任一种。4.如权利要求1所述的水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，其特征在于：所述乳化沥青为慢裂、阳离子型乳化沥青。5.如权利要求1所述的水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，其特征在于：所述钢渣骨料为陈化至少6个月的转炉钢渣，碱度不小于2.5，游离氧化钙含量不大于3.0%，最小公称粒径为0.075mm，最大公称粒径为13.2mm和16mm；所述钢渣微粉为球磨钢渣微粉，粒径不大于0.075mm，比表面积不小于400m2/kg。6.如权利要求1所述的水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料，其特征在于：所述水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥。7.一种如权利要求1
‑
6中任一项所述的水性环氧树脂乳化沥青冷拌钢渣混合料的制备方法，按照先后顺序...

【专利技术属性】
技术研发人员：季节，李鹏飞，韩秉烨，吴英彪，石津金，刘金艳，许淼，
申请(专利权)人：沧州市市政工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：