【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了建筑材料，具体涉及了一种生物炭-粘土矿物复合材料、改性橡胶沥青及其制备方法。
技术介绍
1、沥青路面因其卓越的性能被广泛采用作为路面结构的主要类型。然而，随着交通流量的激增，普通沥青路面已经无法满足目前交通发展的需求。废旧轮胎的堆积问题日益严重，对环境造成了严重负担。有研究表明，将废旧轮胎经过粉碎处理后添加到沥青中，不仅可以显著增强沥青路面的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗老化能力和抗疲劳性能，还能有效缓解由废旧轮胎堆积导致的环境污染问题。但是橡胶沥青在生产和拌合过程中会产生大量有毒的沥青烟气，长时间暴露在沥青烟气中会对现场施工人员的身体健康产生不利影响甚至存在致癌风险。
2、因此，研究出一种具有良好的橡胶沥青性能以及沥青烟气抑制性能的改性橡胶沥青，具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术中橡胶沥青存在产生的沥青烟气较多的问题，提供一种生物炭-粘土矿物复合材料、改性橡胶沥青及其制备方法，制备的生物炭-粘土矿物复合材料加入橡胶沥青中，使得改性后的橡胶沥青表现出良好的沥青性能和烟气抑制性能，取得了意想不到的技术效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1、将生物质粉料与粘土矿物混合均匀；
5、其中，生物质粉料与粘土矿物的质量比为1～3：1；
6、步骤2、将步骤1得到的混合物料进行热
7、步骤3、将步骤2得到的物料浸泡在碱溶液中进行活化处理，然后进行振荡处理；其中，碱溶液的质量浓度在3％以上，活化处理的时间为3h以上；振荡处理的时间为3h以上；
8、步骤4、将步骤3得到的物料进行烘干，研磨，过筛，得到生物炭-粘土矿物复合材料。
9、本专利技术提供一种生物炭-粘土矿物复合材料，该复合材料的制备过程首先将生物质粉料和粘土矿物进行混合，之后将混合后的物料进行热解、碱液活化处理以及将活化后的物料进行振荡，最后进行烘干研磨。通过针对性的控制生物质粉料和粘土矿物的添加比例、热解和活化方式以及碱液活化、振荡的参数，多种因素的相互配合，将制备的生物炭-粘土矿物复合材料加入橡胶沥青中，使得改性后的橡胶沥青表现出良好的沥青性能和烟气抑制性能，取得了意想不到的技术效果。
10、本专利技术提供的生物炭-粘土矿物复合材料，将生物质和粘土矿物混合后进行一步热解处理，粘土矿物作为固体催化剂，显著促进了生物质中纤维素向生物炭的转化，进而提高了生物炭的碳含量。与此同时，粘土矿物在热解过程中会负载在生物炭的表面，有效增大了其比表面积和孔隙率，为吸附有毒沥青烟气提供了更多的活性位点。这种独特的共生关系不仅增强了生物炭的吸附性能，还显著提升了本体复合材料的热稳定性。同时，将热解后的混合料进行碱液活化处理，不仅能去除材料表面的杂质，提升材料比表面积、孔隙率以及孔径大小，还能有效地增加生物炭表面的含氧官能团和芳香族结构，从而赋予材料更为优越的性能。
11、再者，由于橡胶沥青与基质沥青在溶解度参数，密度等方面存在较大差异，导致橡胶沥青在储存运输过程中会发生离析现象，可能会对性能产生不利影响，在加入这种改性物质之后，很大程度上加大了生物炭的比表面积和孔隙率，可以吸收基质沥青中的轻质组分，与沥青的连接更加紧密，与基质沥青形成网状结构，提升改性沥青的高温性能，同时生物炭的多孔隙可以吸附橡胶粉，能一定程度上抑制橡胶粉的离析，增加储存稳定性。
12、进一步的，所述步骤1中，生物质粉料是将干燥的生物质粉碎后，过80～120目筛得到的。
13、进一步的，所述生物质为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、竹粉和动物粪便中的至少一种。
14、进一步的，所述步骤1中，生物质粉料与粘土矿物的质量比为1～2：1。研究发现生物质粉料与粘土矿物的质量比是影响生物炭-粘土矿物复合材料性能的关键性因素，质量比过大或过小，均会降低复合材料的吸附性能。
15、进一步的，所述粘土矿物为凹凸棒石、海泡石、蒙脱土、伊利石、膨润土、高岭土和水滑石中的至少一种。
16、进一步的，碱溶液为氢氧化镁溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种；和/或，碱溶液的质量浓度为3％～5％。
17、进一步的，所述步骤2中，混合物料是在管式炉或马弗炉中进行热解处理。
18、进一步的，所述步骤2中，热解处理在n2或ar氛围下进行，热解温度为400-600℃。
19、进一步的，所述步骤2中，热解处理中，升温速率为10-15℃/min，热解时间为2-3h。
20、进一步的，所述步骤3中，活化处理的时间为3～5h，振荡处理的时间为3～5h。研究发现，活化处理以及振荡处理的时间与生物炭-粘土矿物复合材料的性能有着密切的关系，活化处理的时间过少或者振荡处理的时间过少，都会影响复合材料的性能。
21、进一步的，所述步骤3中，活化处理是在n2或ar氛围下常温进行的。
22、进一步的，所述步骤3中，振荡处理是采用恒温振荡器进行的，振荡的速率为400-500r/min。
23、进一步的，所述步骤4中，烘干的温度为100℃～120℃。
24、进一步的，所述步骤4中，烘干的时间为10h以上。
25、进一步的，所述步骤4中，过80～120目筛。
26、本专利技术的目的是为了提供上述制备方法得到的产品。
27、上述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法制备得到的生物炭-粘土矿物复合材料。
28、一种改性橡胶沥青，加入了上述的生物炭-粘土矿物复合材料。
29、本专利技术提供了一种改性橡胶沥青，包括了上述生物炭-粘土矿物复合材料，表现出良好的橡胶沥青性能以及沥青烟气抑制性能，便于推广应用。
30、进一步的，所述改性橡胶沥青，按重量份计包括以下原料制备得到，
31、100份基质沥青，20～25份橡胶粉，2～3份生物炭-粘土矿物复合材料。
32、进一步的，橡胶粉是由废旧橡胶研磨过筛得到的。
33、优选地，废旧橡胶来自废旧轮胎。
34、一种上述的改性橡胶沥青的制备方法包括以下步骤：
35、s1、将基质沥青加热至160℃以上，加入橡胶粉，搅拌均匀；
36、s2、向s1得到的物料中加入生物炭-粘土矿物复合材料，剪切处理，得到改性橡胶沥青。
37、本专利技术提供一种改性橡胶沥青的制备方法，首先将基质沥青加热至160℃以上，加入橡胶粉，拌匀，然后加入生物炭-粘土矿物复合材料，进行剪切处理，得到改性橡胶沥青，该制备方法操作简单，便于控制。
38、进一步的，s1中，基质沥青加热至160℃～180℃。
39、进一步的，s1中，搅拌速率为400-600r/min，搅拌时间为30～60min。
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【技术保护点】
1.一种生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，生物质粉料是将干燥的生物质粉碎后，过80～120目筛得到的。
3.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述生物质为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、竹粉和动物粪便中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，生物质粉料与粘土矿物的质量比为1～2：1。
5.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述粘土矿物为凹凸棒石、海泡石、蒙脱土、伊利石、膨润土、高岭土和水滑石中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，碱溶液为氢氧化镁溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种；和/或，碱溶液的质量浓度为3%～5%。
7.根据权利要求6所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所
8.如权利要求1-7任意一项所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法制备得到的生物炭-粘土矿物复合材料。
9.一种改性橡胶沥青，其特征在于，加入了权利要求8所述的生物炭-粘土矿物复合材料。
10.一种如权利要求9所述的改性橡胶沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，生物质粉料是将干燥的生物质粉碎后，过80～120目筛得到的。
3.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述生物质为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、竹粉和动物粪便中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，生物质粉料与粘土矿物的质量比为1～2：1。
5.根据权利要求1所述的生物炭-粘土矿物复合材料的制备方法，其特征在于，所述粘土矿物为凹凸棒石、海泡石、蒙脱土、伊利石、膨润土、高...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢娟，周琰，黄浩，蒋雨航，丁哲宇，李帅辉，卢真真，赵勖丞，王辉，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
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