一种透水沥青钢渣混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种透水沥青钢渣混凝土及其制备方法，制备方法包括以下步骤：S1：将钢渣细集料、基质沥青、石灰岩矿粉拌合均匀，得到填充增强集料；S2：将填充增强集料与玄武岩粗集料、SBS改性沥青、沥青增强剂混合，拌合均匀，得到透水沥青钢渣混凝土。与现有技术相比，本发明专利技术利用硬脆性较大基质沥青的高流动性、高浸润性、与集料间的高抗拉拔特性，灌满并密封钢渣细集料、矿粉表面密布的微米级孔洞，最大程度地减小自由水浸入的空间与穿透性，即显著减小钢渣遇水膨胀特性的影响，并在钢渣、矿粉表面形成抗水剥离性能强的拉铆结构，同时利用基质沥青与SBS改性沥青和沥青增强剂间良好的相似相容特性，进一步提升拉铆结构的耐疲劳和抗水毁性能。毁性能。

【技术实现步骤摘要】
一种透水沥青钢渣混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于交通工程建筑材料
，涉及一种高性能透水沥青钢渣混凝土及制备方法。

技术介绍

[0002][0003]钢渣中含游离氧化钙(f
‑
CaO)、游离氧化镁(f
‑
MgO)等成分，遇水体积会膨胀，极大限制其高效利用。探求提高钢渣利用效率与附加值已成为多个基础设施建设行业的关键共性难题。
[0004]由于目前钢渣仅部分用于水泥、建材行业，寻求其他行业的高附加值利用途径，与其他行业开展深度联合攻关研究，协同降碳，是当前最有可能化解钢渣难题的有效途径。
[0005]随着基础设施建设力度不断增强，公路工程的覆盖范围也越来越大，公路材料的消耗量日益增大，也面临着碎石成本增加、碎石质量下降等等困境。考虑钢渣的物理化学特性，在保证工程建设质量的同时，研究利用钢渣来代替部分或全部土石料，不仅能够降低工程的成本投入，还能减少钢铁行业的资源消耗。
[0006]研究和工程应用表明，当沥青混合料中掺入未经过预处理的粗粒径钢渣(粒径＞4.75mm)时，混合料的水稳定性方面存在显著问题；当掺入细粒径(粒径≤4.75mm)钢渣材料、或钢渣粉时，由于钢渣自身安定性相对较好(粒径小：孔小、孔深短、不连通)，对于混合料水稳定性影响有限(路面基层，或三级以下公路面层可用)，同时可通过树脂封孔(增加工序及造价)等措施预处理方式解决。
[0007]2020年以前，国内有关密实不透水沥青钢渣混凝土的研究集中于二个方面：1)不考虑沥青种类，从部分替代细集料(10
‑
60％，粒径≤4.75mm)的角度入手，仅利用粒径较小钢渣接近立方体、棱角性较好的粒径形状去增加混凝土内部集料颗粒间的接触面积，即提升集料(石料)相互嵌挤形成骨架结构的力学强度及抗摩擦变形能力，进而提升沥青钢渣混凝土的抗永久变形能力、高温和水稳定性，避开了粒径较大钢渣(粒径≥4.75mm)遇水水稳定差的难题。2)不考虑改性沥青表面张力大、浸润性差，试图利用钢渣的多孔性能去吸附更多的沥青，反而因填充不满给予浸润性好、强穿透性强(车辆高速运行引发的动水压力)自由水以空间形成水膜夹层，降低沥青在集料表面的抗剥离性能。因此，对于自身黏度较小、浸润性好的基质沥青来说，改性效果尚好(低温、抗老化、耐久等性能依旧差，不能应用于二级及以上公路)；至于目前广泛应用、价格相对较高SBS、高黏等改性沥青，源于其自身黏度大、浸润性差，则改性效果不稳定、不明显，导致目前各等级公路、城市道路中沥青钢渣混凝土的应用较少。
[0008]透水沥青混凝土又称多孔沥青混凝土是目前“海绵城市”建设的主要路面材料之一，雨水径流会经常浸泡沥青混凝土，甚至浸入沥青
‑
集料界面，这些均会对安定性(对水)差钢渣(粒径≥2.36mm)替换沥青混合料中集料的大比例替换率、高效利用提出挑战。
[0009]目前，急需提高钢渣、尤其粒径位于2.36mm
‑
9.5mm之间的替换比例，同时广泛应用
黏度较大、浸润性差的各类改性沥青，去显著提升沥青钢渣混凝土的高/低温、抗水毁、抗老化和耐久性等，使之广泛应用于二级及以上公路和城市道路。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的就是提供一种高性能透水沥青钢渣混凝土及制备方法，用于解决钢渣基透水沥青混凝土中钢渣水稳定性差的问题。
[0011]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0012]一种透水沥青钢渣混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1：将钢渣细集料、基质沥青、石灰岩矿粉拌合均匀，得到填充增强集料；
[0014]S2：将填充增强集料与玄武岩粗集料、SBS改性沥青、沥青增强剂混合，拌合均匀，得到透水沥青钢渣混凝土。
[0015]进一步地，所述的玄武岩粗集料、钢渣细集料、石灰岩矿粉、基质沥青、SBS改性沥青、沥青增强剂的质量比为(60～80):(15～20):(3.5～5.5):(1.3～1.5):(4.2～5.0):(0.5～0.6)。
[0016]进一步地，步骤S1中，拌合时间为30～60s。
[0017]进一步地，步骤S2中，拌合时间为60～120s。
[0018]进一步地，所述的钢渣细集料包括以下组分及重量份含量：
[0019]平均粒径4.75～2.36mm钢渣细集料5
‑
15份；
[0020]平均粒径2.36～1.18mm钢渣细集料5
‑
10份；
[0021]平均粒径1.18～0.075mm钢渣细集料3
‑
8份。
[0022]进一步地，所述的石灰岩矿粉，为超细粉，比表面积为5000
‑
8000cm2/g，粒度分布D90为55
‑
65μm，表观相对密度为2.85
‑
3.05g/cm3。
[0023]进一步地，所述的玄武岩粗集料包括以下组分及重量份含量：
[0024]平均粒径16.0～13.2mm玄武岩粗集料0
‑
5份；
[0025]平均粒径13.2～9.5mm玄武岩粗集料50
‑
70份；
[0026]平均粒径9.5～4.75mm玄武岩粗集料10
‑
20份。
[0027]进一步地，所述的沥青增强剂含有0.16～0.2wt％的乙二胺四乙酸四钠。
[0028]进一步地，所述的SBS改性沥青中，线性改性剂SBS与基质沥青质量比为4.5:100。
[0029]一种透水沥青钢渣混凝土，采用如上所述的方法制备而成。
[0030]本专利技术利用1)硬脆性较大基质沥青的高流动性、高浸润性、与集料间的高抗拉拔特性，灌满并密封钢渣细集料、矿粉表面密布的微米级孔洞，最大程度地减小自由水浸入的空间与穿透性即显著减小钢渣遇水膨胀特性的影响，并在钢渣、矿粉表面形成抗水剥离性能强的拉铆结构；2)基质沥青与SBS改性沥青和沥青增强剂间良好的相似相容特性，进一步提升服役期间拉铆结构的耐疲劳和抗水毁性能，进而形成高性能透水钢渣沥青混凝土。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0032]1)本专利技术基于硬脆性较大、价格相对便宜基质沥青，无需附加预处理工序、最大程度地减小自由水浸入钢渣、矿粉表面微米级孔洞的空间与穿透性，即显著减小钢渣遇水膨胀特性的影响，并在钢渣、矿粉表面形成抗水剥离性能强的拉铆结构(合适比例的基质沥青)；进一步地，基于液体分子的热布朗运动、密度流特性等，在拌合过程利用沥青改性剂
SBS、沥青增强剂持续提升基质沥青拉铆结构的耐久和抗水毁性能，最终将透水钢渣沥青混凝土的抗水毁性能指标从83％左右提升至95％以上(马歇尔试件冻融劈裂强度比)，耐久性提升20
‑
30％(车辙板试件动稳定度)，并降低综合造价10
‑
15％；
[0033]2)本专利技术利用造价便本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透水沥青钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将钢渣细集料、基质沥青、石灰岩矿粉拌合均匀，得到填充增强集料；S2：将填充增强集料与玄武岩粗集料、SBS改性沥青、沥青增强剂混合，拌合均匀，得到透水沥青钢渣混凝土。2.根据权利要求1所述的一种透水沥青钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，所述的玄武岩粗集料、钢渣细集料、石灰岩矿粉、基质沥青、SBS改性沥青、沥青增强剂的质量比为(60～80):(15～20):(3.5～5.5):(1.3～1.5):(4.2～5.0):(0.5～0.6)。3.根据权利要求1所述的一种透水沥青钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S1中，拌合时间为30～60s。4.根据权利要求1所述的一种透水沥青钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S2中，拌合时间为60～120s。5.根据权利要求1所述的一种透水沥青钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，所述的钢渣细集料包括以下组分及重量份含量：平均粒径4.75～2.36mm钢渣细集料5
‑
15份；平均粒径2.36～1.18mm钢渣细集料5
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10份；平均粒径1.18～0.075mm钢渣细集料3
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【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，代震，王子鹏，孙杨，贾明，张雪，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：