[发明专利]纳米粘土和脱硫灰渣固化的乳化沥青混合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沥青材料，尤其涉及一种纳米粘土和脱硫灰渣固化的乳化沥青混合料。

背景技术

脱硫灰渣是燃煤电厂产生的烟气在排放前必须使二氧化硫排放达标，在电厂安装脱硫装置而得出来的废渣。因为在脱硫过程中加入了脱硫剂，灰渣的主要成分是碳酸钙或氧化钙，其化学组成与粉煤灰有很大不同。目前，脱硫灰渣正日益增加，若无法被使用，会对脱硫工艺的发展和普及造成影响；若使用不当，甚至释放二氧化硫，造成二次污染，使得脱硫技术变得毫无意义。所以研究有关脱硫产物并加以利用有重大的经济和社会意义。

乳化沥青是沥青和乳化剂在一定工艺作用下，生成水包油或油包水的液态沥青。乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法(乳化)，扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的道路建筑材料。在众多的道路建设应用中，乳化沥青提供了一种比热沥青更为安全、节能和环保的系统，因为这种工艺避免了高温操作、加热和有害排放，不仅节约能源，而且保护环境。乳化沥青混合料是采用乳化沥青与矿料混合料在常温状态下拌合的，经铺筑与压实成型后形成沥青路面。但是,乳化沥青混合料有一个很大的缺陷，就是水分排干和性能恢复需要一定的时间,这样就导致其早期强度较低,因而延迟了交通开放,限制了其应用范围。

现有技术中，主要通过添加水泥形成水泥乳化沥青混合料以及添加改性剂来改善乳化沥青的基本性能从而减少其缺陷。如同济大学杜少文等人将水泥掺到乳化沥青中(《水泥改善乳化沥青混合料的使用性能》，杜少文等，建筑材料学报，第12卷第一期，第71-75页，2009年)，利用水泥水化加速乳化沥青的破乳，可以提高混合料早期强度和刚度，同时改善混合料的路用性能。然而，水泥水化速度不快，混合料的早期强度不优越，大量的拌合水不能转成结晶水，对后期性能有影响；另一方面，水泥的加入虽然加快了乳化沥青混合料早期强度的发展速度，但同时使混合料的模量有了很大程度的提高，增大了水泥乳化沥青混凝土脆性开裂的风险，同时其韧性和变形性能出现了一定程度的降低，这对于提高路面使用寿命也是十分不利的。中国专利申请文献(CN105524478A)公开了一种纳米粘土/丁苯橡胶湿法改性乳化沥青的方法，具体公开了将纳米粘土和丁苯橡胶高速搅拌制备成改性剂对乳化沥青进行改性，克服传统乳化沥青混合不均、储存稳定性差等缺点。但是，有的改性剂与乳化沥青配伍性好，有的与集料配伍性好，二者不一定可以兼容，往往拌合成混合料时，整体均匀性不好，性能的改善会有所下降。中国专利申请文献(CN105176109A)公开了一种利用脱硫灰渣改性沥青混合料的制备方法，具体公开了一种将脱硫灰渣进行改性处理，然后将其加入基质沥青中，对沥青进行改性处理，提高沥青性能的方法；该方法在制备沥青混合料中都需要将材料保持在100-200℃的高温中，施工过程比较复杂，且需要消耗较多能量。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种纳米粘土和脱硫灰渣固化的乳化沥青混合料，第二目的是提供一种纳米粘土和脱硫灰渣固化的乳化沥青混合料的制备方法，制得乳化沥青混合料固化速度快，内部物料分散均匀，粘附牢固，具有较高的早期抗车辙能力和抗开裂能力，节能环保，对施工环境的要求降低。

技术方案：本发明所述的一种纳米粘土和脱硫灰渣固化的乳化沥青混合料，主要由以下质量百分比的物料组成：1％-7％的纳米粘土悬浊液、2％-4％的矿粉、2％-4％的脱硫灰渣、75％-89％的粗细集料和6％-10％的乳化沥青；所述纳米粘土悬浊液由纳米粘土、水、分散剂、消泡剂组成，其中，纳米粘土的掺量为水质量的5％-20％，分散剂的掺量为纳米粘土质量的40％-60％，消泡剂的掺量为纳米粘土质量的30％-50％。

进一步优选的，该纳米粘土和脱硫灰渣固化的乳化沥青混合料主要由以下质量百分比的物料组成：3％-4％的纳米粘土悬浊液、3％-3.5％的矿粉、3％-3.5％的脱硫灰渣、80％-83％的粗细集料和8％-9％的乳化沥青；纳米粘土悬浊液中，纳米粘土的掺量为水质量的10％-15％，分散剂的掺量为纳米粘土质量的45-55％，消泡剂的掺量为纳米粘土质量的35-45％。

所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠，利用其难挥发，易溶于水且具有良好的表面活性的特点，降低水-油界面的张力起到乳化分散的作用。

所述消泡剂为磷酸三丁酯，用于消除混合料中已形成的泡沫，使得内部结构状态更加密实。

进一步，所述纳米粘土为蒙脱土、高岭土、水辉石和硅石的一种或几种，优选为蒙脱土与高岭土按质量比1:0.5～2混合而成。