一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及废弃钢渣再利用技术领域，并公开了一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法，包括采用XRD(X射线衍射)、压汞、X射线荧光光谱仪(XRF)、电子探针显微镜EPMA，TG

【技术实现步骤摘要】
一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及废弃钢渣再利用
，尤其涉及一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]建筑垃圾是指建筑物建设与拆除、路面建设与翻修、混凝土生产和工程施工等其它状况下产生的固体废弃物，主要包括渣土、废砖瓦、废旧沥青混凝土和废旧水泥混凝土，散落砂浆和混凝土及少量的钢材、木材、玻璃、塑料、各种包装材料等，近年来，随着基础设施建设的发展，资源日益紧缺，建筑垃圾引发的环境问题和社会问题日益突出，由于各种原因，目前仍有巨量的建筑垃圾被直接运往城市郊区露天堆放或简单填埋，不仅占用了宝贵土地、增加垃圾清运费用，而且会造成环境污染，另一方面，中国公路建设蓬勃发展，道路建设特别是沥青路面建设需要耗用大量玄武岩、花岗岩、石灰岩等优质岩石，碎石是路面工程中用量最大的材料，水泥稳定、沥青混合料等路面混合料中90％以上是粗、细集料，随着修筑过程中的大量使用，加之地区分布的不平衡以及储量有限，高质量岩石的供需矛盾日益突出，价格越来越高，供不应求的现象时有发生，甚至很多地方出现了去外地远距离购买高质量碎石的情况，严重影响了工程建设进展，提高了建设费用；
[0003]针对上述问题，研究人员围绕沥青混凝土的再生技术开展了大量的研究工作，开发出沥青再生技术。其主要技术原理是：通过再生剂恢复废弃沥青混凝土中老化沥青的性能，并将回收沥青混凝土与新集料、新沥青通过组成优化设计，从而制备出满足使用要求的再生沥青混凝土材料。此技术通常采用开采的天然石材充当新集料，大量天然石材的开采会对环境产生破坏。而钢渣的堆存对环境尤其是土壤造成了严重的污染，使用钢渣代替天然石材作为再生沥青混凝土的新集料可提高其消纳率。
[0004]所以，需要设计一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法，废弃钢渣再生沥青路面材料包括钢渣、天然石料、石灰石矿粉以及沥青，其制备方法如下：
[0008](1)采用XRD(X射线衍射)、压汞、X射线荧光光谱仪(XRF)、电子探针显微镜EPMA，TG
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DSC(热重
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差示扫描量热)，维氏硬度仪以及SEM(扫描电镜)等分析手段，对钢渣进行物相、表面孔结构、组成成分、表面矿物相及元素分布、硬度以及微观形貌特征进行分析；
[0009](2)根据马歇尔设计法确定合适的钢渣沥青混合料的组成；确定钢渣沥青混合料最佳沥青含量；根据钢渣的沥青吸附规律建立钢渣沥青混合料沥青损耗量预测模型；根据球体模型在考虑材料比重的情况下确立钢渣集料比表面积系数；
[0010](3)使用改进的Lottman测试程序确定钢渣沥青混合料在加速水损害条件下的劈裂强度；利用浸水车辙试验程序，通过车轮往复运动及动水冲击，使用万能试验机确定其疲劳寿命衰减度；利用动态模量主曲线与Sigmoidal公式研究钢渣沥青混合料水损害前后高、低温粘弹属性的变化；利用动态蠕变测试方法确定在不同高温条件及应力下的动态响应特征,确定其在低温条件下的低温疲劳寿命；
[0011](4)以石灰石矿粉、钢渣粉、钢渣球磨尾渣粉为原料制备不同粉胶比的沥青胶浆，使用动态剪切流变仪(DSR)确定其在高温环境下不同角速度下的复数模量以模拟不同行车速度下的胶浆性能:使用傅立叶红外光谱(FTIR)确定胶浆的红外吸收光谱，研究填料与沥青相互物化作用；使用Buttlar模型确定填料与沥青组成的复合材料界面增强规律；
[0012](5)使用XRD、差示扫描综合热分析(TG
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DSC)以及SEM跟踪钢渣水化反应进程，确定水化产物，以揭示钢渣沥青混合料水损害机理。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述钢渣资源按照沥青混合料组成特点来分类，主要包括两种：钢渣集料与钢渣填料，其中钢渣集料占到沥青混合料重量的85％以上，钢渣球磨尾渣粒径小于2.36mm，用来制备沥青混合料用无机抗剥落剂；
[0014]所述钢渣集料的选用标准为：(a)经过破碎且存放期超过半年以上；(b)游离氧化钙含量不大于3％，浸水膨胀率不大于2％。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述钢渣沥青混合料的组成采用钢渣部分或全部替代天然集料的做法，钢渣多是用做大于4.75mm的粗集料而非细集料，钢渣在冷却过程中较易粉化，而粉化后的钢渣携带大量的粉尘，其用作细集料(即小于4.75mm)不利于沥青混合料生产设备的正常运转，而且细钢渣夹杂的这些粉尘也有着相较粗集料更大的膨胀性隐患，作为粗集料的钢渣中的游离氧化钙的含量在2％以下，钢渣细集料主要包括钢渣成分，以及其表面附着的粉尘，含有超过10％的游离氧化钙需要采用专门的清洗措施，去除其表面的粉尘。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述沥青损耗量采用的马歇尔设计方法，包括残留马歇尔稳定度、浸水劈裂值以及动稳定度均优于规范的要求。钢渣被认为是一种多孔材料，其中含有大量的微孔结构，可以永久性地吸附沥青。吸附过程十分复杂。沥青被吸入钢渣集料内部，被认为是成为了“结构沥青”，有助于提高沥青混合料的强度，被吸入的沥青也将不再为沥青与集料间的界面提供粘结能力。而且这种吸附并非瞬时完成，而是随时间而变化。这将直接导致最佳油石比、空隙率及其它性能指标的错误测量。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述沥青吸附量的试验方法包括：
[0018](1)集料加热至105℃至恒重后称量1000g备用；
[0019](2)加热沥青至135℃，待沥青成为流体后倒入容量为4L的桶中，至桶的1/3深度即可。其后插入一个金属的搅拌棒。待沥青冷却至室温(25℃)时，分别称量沥青、桶与搅拌棒的空气重与水中重；
[0020](3)将装有搅拌棒和沥青的桶以及备用的集料放入加热炉135℃烘培至少4h；
[0021](4)将桶与集料拿出，然后将集料缓慢加入桶中，并使用搅拌棒持续搅拌以除去其中残存的空气。待沥青冷却至室温(25℃)后，分别称量它们的空气重与水中重。
[0022]本专利技术通过研究钢渣资源的理化特性及钢渣沥青混合料的性能,完善钢渣研究体系，以初步实现钢渣零排放应用，促进钢渣在沥青混合料中合理高效的利用，符合国家科技
战略发展要求中对废弃资源的高质量转化利用，有利于从根本上解决钢渣的环境污染问题和筑路行业石料匮乏的问题，对于建设“资源节约型，环境保护型”社会具有重大的意义。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提出的一种废弃钢渣再生沥青路面材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法，其特征在于，废弃钢渣再生沥青路面材料包括钢渣、天然石料、石灰石矿粉以及沥青，其制备方法如下：(1)采用XRD(X射线衍射)、压汞、X射线荧光光谱仪(XRF)、电子探针显微镜EPMA，TG
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DSC(热重
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差示扫描量热)，维氏硬度仪以及SEM(扫描电镜)等分析手段，对钢渣进行物相、表面孔结构、组成成分、表面矿物相及元素分布、硬度以及微观形貌特征进行分析；(2)根据马歇尔设计法确定合适的钢渣沥青混合料的组成；确定钢渣沥青混合料最佳沥青含量；根据钢渣的沥青吸附规律建立钢渣沥青混合料沥青损耗量预测模型；根据球体模型在考虑材料比重的情况下确立钢渣集料比表面积系数；(3)使用改进的Lottman测试程序确定钢渣沥青混合料在加速水损害条件下的劈裂强度；利用浸水车辙试验程序，通过车轮往复运动及动水冲击，使用万能试验机确定其疲劳寿命衰减度；利用动态模量主曲线与Sigmoidal公式研究钢渣沥青混合料水损害前后高、低温粘弹属性的变化；利用动态蠕变测试方法确定在不同高温条件及应力下的动态响应特征,确定其在低温条件下的低温疲劳寿命；(4)以石灰石矿粉、钢渣粉、钢渣球磨尾渣粉为原料制备不同粉胶比的沥青胶浆，使用动态剪切流变仪(DSR)确定其在高温环境下不同角速度下的复数模量以模拟不同行车速度下的胶浆性能:使用傅立叶红外光谱(FTIR)确定胶浆的红外吸收光谱，研究填料与沥青相互物化作用；使用Buttlar模型确定填料与沥青组成的复合材料界面增强规律；(5)使用XRD、差示扫描综合热分析(TG
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DSC)以及SEM跟踪钢渣水化反应进程，确定水化产物，以揭示钢渣沥青混合料水损害机理。2.根据权利要求1所述的一种废弃钢渣再生沥青路面材料及其制备方法，其特征在于，所述钢渣资源按照沥青混合料组成特点来分类，主要包括两种：钢渣集料与钢渣填料，其中钢渣集料占到沥青混合料重量的85％以上，钢渣球磨尾渣粒径小于2.36mm，用来制备沥青混合料用无机...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎木平，王宝才，郑智恒，王群，卢状，张明卫，陈黎旋，
申请(专利权)人：深圳市交通工程试验检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：