本发明专利技术属于建筑材料技术领域，具体涉及一种改性矿渣纤维增强沥青混合料及其制备方法。采用γ‑氨丙基甲基二乙氧基硅烷（KH902）对矿渣纤维进行改性。本发明专利技术制备的改性矿渣纤维增强沥青混合料环境友好，具有优异的力学性能与路用性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，具体涉及一种改性矿渣纤维增强沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
1、寻找有效方式延长沥青路面使用寿命有重要意义。
2、在沥青混合料中添加纤维是一种有效的解决方式，纤维由于具有较大的比表面积，使得沥青中的油分被吸附，相当于沥青质相对增多，从而使沥青的粘度增加，粘附力增强。同时，沥青与纤维间产生的物理和化学吸附、化学键合作用，使得结构沥青膜厚度增加，从而使得纤维沥青相与矿料相之间的界面效应增强，降低了结构破坏的危险。纤维增强沥青混合料以其性能优良、施工方便等特点受到了普遍关注。在沥青混合料中掺入纤维增强材料，从微观上改善了基体的性质，弥补了沥青混合料抗拉性能差、低温脆性大的不足，可有效阻止路面裂缝的产生和扩展，减少车辙变形，从而达到提高道路使用性能的目的。
3、目前聚酯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、木质纤维在沥青混合料中的应用已有较多的研究，尽管这些纤维的掺入能有效提升沥青混合料的路用性能，但也增加了生产成本，限制了其进一步的使用与推广。采用工业废弃的矿渣、煤灰炼制的矿渣纤维具有轻质高强的特点，其长径比大，且不含石棉等有害成分，其在沥青混合料中的应用有助于固体废弃物的循环利用。因此，本专利技术提出在沥青混合料体系中加入不同掺量的矿渣纤维，以马歇尔稳定度为评价性能指标确定其在沥青混合料中的最佳掺量；为改善纤维与基体间界面结合，采用γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷（kh902）对矿渣纤维进行表面改性，以期改善矿渣纤维与沥青基体的界面粘结，进而提高沥青混合料的力学性能与路用性能。
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p>技术实现思路1、本专利技术的目的在于针对现有纤维沥青混合料的不足，提供一种改性矿渣纤维增强沥青混合料及其制备方法。改性矿渣纤维增强沥青混合料具有优异的力学性能与路用性能。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、改性矿渣纤维增强沥青混合料的原料组成：由改性矿渣纤维、沥青、集料和矿粉组成，其中，改性矿渣纤维（长度为400~1000μm，直径3.5~6μm）用量为70#基质沥青总质量的0.2~0.5wt%，70#基质沥青用量占沥青混合料（玄武岩集料+矿粉）总质量的4.0~5.6%，kh902改性剂用量占矿渣纤维重量的10%，使用无水乙醇和水配制20%浓度的kh902溶液。
4、进一步的，所述的改性矿渣纤维的原料由a组分和b组分组成，其重量比为1﹕10；a组分由以下重量份数的原料组成：无水乙醇72份、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷20份和水8份，b组分由矿渣纤维1000份组成，所述的矿渣纤维为煤灰、矿渣通过高温熔制成纤制备得到，纤维长度400 ~ 1000μm。
5、进一步的，所述的改性矿渣纤维制备过程为：（1）取无水乙醇72份、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷20份、水8份混合，25℃恒温加热、磁力搅拌0.5h，然后装入微米级雾化喷雾器备用；（2）按a、b组分重量比1﹕10，取开松处理的矿渣纤维1000份摊平于不锈钢托盘中，采用微米级雾化喷雾器将改性溶液均匀喷洒在矿渣纤维表面，重复翻捣、喷洒5次，放入烘箱103℃干燥4h；（3）取干燥后的矿渣纤维再次开松后置于密封袋中备用。
6、改性矿渣纤维增强沥青混合料的具体制备步骤如下：
7、（1）称量70#基质沥青，按照设定的油石比放置在165℃油浴锅中，按掺量缓慢加入改性矿渣纤维，高剪切搅拌机搅拌20min，确保纤维均匀分散；
8、（2）称量玄武岩集料加入到170℃的沥青混合料搅拌锅中，干拌60s；
9、（3）将步骤（1）搅拌好的纤维沥青取出，按设定的油石比加入到玄武岩集料的沥青混合料搅拌锅中，搅拌60s；
10、（4）称量矿粉并加入到沥青混合料搅拌锅中，搅拌60s；
11、（5）将搅拌好的沥青混合料装入马歇尔试模（或车辙板）中，通过马歇尔电动击实仪（或车辙板成型仪）制备试件；
12、（6）试件常温下放置16h后脱模，得到所述改性矿渣纤维增强沥青混合料试块。
13、进一步的，玄武岩集料由集料a（粒径12~16mm）、集料b（粒径10~12mm）、集料c（粒径5~10mm）、集料d（粒径0~3mm）组成；集料a、b、c、d及矿粉的质量比例为12﹕20﹕30﹕35﹕3。
14、本专利技术的有益效果在于：
15、（1）与现有技术相比，如专利“一种路用矿渣棉纤维沥青混合料的制备方法-cn102491683b”公开了一种路用矿渣棉纤维沥青混合料的制备方法，首先按照质量比配制聚丙烯酸钠和水的混合物溶液，放入一定质量比例的矿渣棉纤维并用超声波分散至规定时间，然后滤去多余水分并烘干，最后按照与混合料的不同质量比将矿渣棉纤维投入到集料中，拌和后，投入沥青和矿粉，并搅拌均匀，制得路用矿渣棉纤维沥青混合料，但这种方法仍存在纤维在沥青混合料中的分散性问题，且纤维与沥青之间的界面粘结效果不佳。本专利技术采用kh902改性矿渣纤维，kh902是单氨基硅烷，其水解机理如图1所示，它的分子结构中有一个活泼的伯氨官能团和两个可水解的烷氧基，这种双重反应活性可使其可以通过与矿渣纤维和沥青的双向化学反应而提高两者之间的相容性和粘接作用，进而提高纤维沥青混合料的力学性能。且本专利技术先将纤维通过高剪切搅拌机均匀分散在沥青中，再与集料与矿粉结合搅拌，可大幅度提升纤维在沥青混合料中的分散性。
16、（2）本专利技术制备的矿渣纤维增强沥青混合料使用了利用固废制备的矿渣纤维，使沥青混合料具有优异的力学性能与路用性能。
17、（3）本专利技术使用的矿渣纤维的弹性模量、比表面积和抗压强度高，其直径3.5~8.0μm，长度400~1000μm，抗压强度4000mpa；矿渣纤维憎水率大于99%，与沥青体系相容性较好；矿渣纤维具有良好的高温稳定性，熔点超过1300℃，火烧后不会产生有害气体及熔滴物；矿渣纤维呈三维立体分布，抗冻融、抗老化、防辐射、抗紫外线。在沥青混合料中添加矿渣纤维，可发挥矿渣纤维材料自身的优点。沥青作为基体，矿渣纤维作为增强体，制备的新型沥青混合料开拓了矿渣纤维利用的新途径。
18、（4）本专利技术采用工业固废制备得到的矿渣纤维增强沥青混合料，可以解决无机矿物材料炼制后副产物的循环与高效利用，有助于发展低碳经济，保护环境。而且，矿渣纤维中不含石棉等有害物质，量产的矿渣纤维价格便宜，制备矿渣纤维沥青混合料成本低。
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【技术保护点】
1.一种改性矿渣纤维增强沥青混合料，其特征在于：所述的混合料由改性矿渣纤维、沥青、集料和矿粉组成，其中，改性矿渣纤维的用量为沥青质量的0.2% ~ 0.5%，沥青用量为集料和矿粉总质量的4.0~5.6%。
2.根据权利要求1所述的改性矿渣纤维增强沥青混合料，其特征在于：所述的改性矿渣纤维的原料由A组分和B组分组成，其重量比为1﹕10；A 组分由以下重量份数的原料组成：无水乙醇72份、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷20份和水8份，B组分由矿渣纤维1000份组成，所述的矿渣纤维为煤灰、矿渣通过高温熔制成纤制备得到，纤维长度400μm ~ 1000μm。
3.根据权利要求2所述的改性矿渣纤维增强沥青混合料，其特征在于：所述的改性矿渣纤维制备过程为：（1）取无水乙醇72份、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷20份、水8份混合，25℃恒温加热、磁力搅拌0.5h，然后装入微米级雾化喷雾器备用；（2）按A、B组分重量比1﹕10，取开松处理的矿渣纤维1000份摊平于不锈钢托盘中，采用微米级雾化喷雾器将改性溶液均匀喷洒在矿渣纤维表面，重复翻捣、喷洒5次，放入烘箱103℃干燥4h；（3）取干燥后的矿渣纤维再次开松后置于密封袋中备用。
4.根据权利要求1所述的改性矿渣纤维增强沥青混合料，其特征在于：具体制备过程包括如下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种改性矿渣纤维增强沥青混合料，其特征在于：所述的混合料由改性矿渣纤维、沥青、集料和矿粉组成，其中，改性矿渣纤维的用量为沥青质量的0.2% ~ 0.5%，沥青用量为集料和矿粉总质量的4.0~5.6%。
2.根据权利要求1所述的改性矿渣纤维增强沥青混合料，其特征在于：所述的改性矿渣纤维的原料由a组分和b组分组成，其重量比为1﹕10；a 组分由以下重量份数的原料组成：无水乙醇72份、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷20份和水8份，b组分由矿渣纤维1000份组成，所述的矿渣纤维为煤灰、矿渣通过高温熔制成纤制备得到，纤维长度400μm ~ 1000μm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：邱仁辉，蔡清槟，吴伟剑，刘文地，郑小燕，凌琨淇，余华烨，陈瀚，刘学强，陈荣，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：
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