全文摘要
本发明涉及一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料及其制备方法，属于道路工程材料及制备技术领域。所述方法包括：1)将改性材料与水按一定比例混合制成水溶液；2)将破碎、烘干后的赤泥按照一定比例加入步骤1)中制得的水溶液中搅拌得到混合浆液；3)将步骤2)中得到的混合浆液经过抽滤、干燥、破碎过程，得到用于制沥青混合料的物理改性赤泥粉体；4)将步骤3)中得到的物理改性赤泥粉体替代矿粉制备沥青混合料。本发明通过使用物理改性赤泥替代矿粉制备沥青混合料，可以有效提高沥青混合料的高低温性能和抗水损害能力，有效保证了沥青混合料的性能。
主设计要求
1.一种用于代替矿粉的物理改性赤泥，其特征在于，如下原料组成：赤泥、改性材料，二者的重量配比为1：0.1～0.5；所述赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥中的至少一种；所述改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:2～3:1～3:3～5:2～6:1～5。
设计方案
1.一种用于代替矿粉的物理改性赤泥，其特征在于，如下原料组成：赤泥、改性材料，二者的重量配比为1：0.1～0.5；
所述赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥中的至少一种；
所述改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:2～3:1～3:3～5:2～6:1～5。
2.如权利要求1所述的赤泥，其特征在于，所述赤泥进行烘干磨细处理后，粒度满足《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中对填料的要求，且外观无团粒结块。
3.一种权利要求1或2所述的用于代替矿粉的物理改性赤泥的制备方法，其特征在于，包括：
将赤泥进行破碎，干燥，然后磨细至《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中对填料所要求的粒径，得磨细赤泥；
将改性材料倒入水中，混合均匀，得改性材料水溶液；
将上述磨细赤泥倒入改性材料水溶液中，混合均匀，得改性赤泥浆液；
将改性赤泥浆液进脱水、烘干，破碎、磨细至《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中对填料所要求的粒径，即得物理改性赤泥。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改性材料的质量与水的质量比例为0.1～0.4:1。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脱水采用抽滤的方式。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述干燥条件为在101～105℃烘箱中干燥1～3h。
7.一种利用物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料制备方法，其特征在于，包括：
(1)将权利要求1或2所述的物理改性赤泥烘干，作为沥青混合料的替代填料；
(2)将粗集料和细集料预热，作为沥青混合料的集料备用；
(3)将基质沥青或改性沥青预热1-3h使其融化；
(4)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，干拌，使粗细集料进行预混合；
(5)将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀；
(6)将步骤(1)中预热后的填料加入到步骤(3)中所制备的混合料中使用拌和锅搅拌30-60s直至均匀，即得路用沥青混合料。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述沥青混合料的种类为AC-13，AC-20，AC-25或SMA-13。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，集料的预热温度为160-180℃、基质沥青或改性沥青的预热温度为140-160℃。
10.权利要求7-9任一项所述的方法制备的沥青混合料。
设计说明书
技术领域
本发明属于道路工程材料及制备技术领域，涉及一种沥青混合料的制备方法，特别是涉及一种利用物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料及其制备方法。
背景技术
赤泥(Red mud or Bauxite residue)是氧化铝厂用碱法处理铝土矿提取氧化铝后排放的不溶性固体工业废弃物，因其富含氧化铁，呈现出红色或褐色，故称为赤泥。每生产1吨氧化铝大约会产生1.0-1.8吨赤泥。我国铝工业自上世纪90年代开始步入迅速发展阶段，在氧化铝产能迅速提高的同时，赤泥的排放量也日益增长。据统计，我国赤泥累积堆存量已超过3.5亿吨，其中山东省的累积堆存量超过2亿吨，堆场占地超过1300万平方米。2016年我国赤泥总排放量约为8000万吨，而消耗量仅为320万吨，综合利用率不足4％。现阶段，国内外氧化铝企业排放的赤泥主要是运送到堆放场采用“湿式输送-干式堆放”的方式进行筑坝堆放。这种露天的堆放方式不仅占用大量土地，耗费大量的堆场建设和耕地费用，同时也对周围土体和地下水环节带来安全隐患。在我国雨水充沛的地区，赤泥中的碱性附液和重金属离子会随着雨水渗入土地，从而造成土地碱化和地下水污染，这些有害物质会通过地下水和农作物进入人体，对人类的生命安全构成威胁。同时，因为赤泥的强碱性，植物难以生存，赤泥堆场无植被覆盖，直接暴露在雨水的冲刷侵蚀下，极易引发滑坡、溃坝等灾害。随着社会对安全生产和环境保护的日益重视，赤泥的排放与堆存已成为制约氧化铝行业发展的重要瓶颈和区域社会发展与环境保护的沉重负担。
与此同时，随着我国城市建设和公路、铁路等基础设施建设的发展，工程建设消耗了大量的不可再生资源。其中，经过几十年的破坏性开采，我国多数地区的石灰石已成为稀缺资源。据统计，我国石灰岩的总体储量约为750亿吨，按目前的消耗速度仅能维持我国基础设计建设需求至多15年。作为我国公路建设的主要面层铺装材料-沥青混合料，其中的填料部分即为石灰岩经破碎、磨细后制得的石灰岩矿粉。填料的掺量约占沥青混合料总质量的5％，主要起填充集料骨架空隙、提高沥青劲度和提高集料-胶浆黏附性等作用，是沥青混合料中不可或缺的重要组成部分。而随着我国自然资源的不断消耗，特别是近年来社会对环境保护和自然资源保护意识的增强，大量的石灰岩石料厂关闭，导致石料供不应求，优质石料已经达到被疯抢的程度。与此同时，由于石灰岩矿粉生产过程中产生的大量粉尘对空气质量产生及其负面的影响，部分不合格的石灰岩矿粉生产企业被关停整改，导致石灰岩矿粉价格逐年攀升，给公路建设投资单位和施工企业带来了严重的成本压力。因此，开发成本可控、性能稳定的石灰岩矿粉替代材料，研究适用于替代材料的沥青混合料制备工艺，是公路建设领域亟待解决的关键问题。
专利CN105753375A公开了一种利用赤泥作填料的沥青混合料及其制备方法，各组分的重量配比分别为：粗集料30～80份，细集料20～70份，沥青3～6份，填料3～6份，填料为石灰石矿粉和赤泥的混合物，石灰石矿粉和赤泥的重量配比为(1～3)：(1～3)。制备方法如下：①将赤泥烘干磨细，按配比与石灰石矿粉混匀，然后在160～180℃预热备用；②将粗细集料在160～180℃预热后，加入沥青搅拌均匀；③将预热的填料加入到步骤②制备的混合料中拌匀。本发明利用工业废弃物赤泥作为沥青混合料的填料，不仅可以做到变废为宝，减少土地占用面积和环境污染，还可降低制备沥青混合料的材料成本，同时能改善沥青混合料的路用性能，值得广泛推广和使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用物理改性赤泥作为矿粉的沥青混合料及其制备方法，将工业废品赤泥使用于沥青混合料中，减少使用矿粉的成本和改善环境。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于代替矿粉的物理改性赤泥，如下原料组成：赤泥、改性材料，二者的重量配比为1：0.1～0.5；
所述赤泥为烧结法赤泥或拜耳法赤泥中的至少一种；
本申请研究发现：单一组成的改性材料往往只能对赤泥的某方面性能进行改进，难以替代矿粉，沥青混合料的使用要求。为此，本申请对目前几种常用的沥青改性混合料进行了复配以后，发现：消石灰、粉煤灰、水泥中，适当加入一定量的高炉矿渣、白泥和电石渣的混合物，可以有效地提高改性赤泥的综合性能，保证沥青混合料的动稳定度、马歇尔稳定度、最大弯曲应变不低于热拌沥青混合料。
所述改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣。
添加消石灰和水泥可以显著提高所制得的沥青混合料的水稳定性；
在一些实施例中，所述粉煤灰为火力发电厂燃煤粉锅炉排除的一种工业固体废弃物。添加粉煤灰和高炉矿渣则可以显著提高沥青混合料的高温稳定性；
在一些实施例中，所述高炉矿渣是在冶炼生铁时从高炉中排除的一种固体废弃物。添加粉煤灰和高炉矿渣则可以显著提高沥青混合料的高温稳定性；
在一些实施例中，所述的白泥是造纸工业在碱回收过程中产生的固体废弃污染物。添加白泥和电石渣则对于水稳定性和低温抗裂性均有较大提升。
在一些实施例中，所述的电石渣是使用电石法生产乙炔时产生的附属工业废弃物。添加白泥和电石渣则对于水稳定性和低温抗裂性均有较大提升。
并且使用上述材料制备沥青混合料时对制备工艺要求较低，对于改性材料的处理也较为简便。
本申请对于改性材料的处理：将改性材料放入105℃烘箱中干燥1-3h去除水分，之后使用高速破碎机磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径。
使用消石灰、粉煤灰和水泥改性赤泥可以很好地改善传统改性赤泥水稳定性不足的特点。
相比于使用传统的石灰石矿粉，使用这种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料在高温稳定性和低温抗裂性上表现更好。
在一些实施例中，所述赤泥进行烘干磨细处理后，粒度满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)一中对填料的要求，且外观无团粒结块。
本发明还提供了一种上述的用于代替矿粉的物理改性赤泥的制备方法，包括：
将赤泥进行破碎，干燥，然后磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径，得磨细赤泥；
将改性材料倒入水中，混合均匀，得改性材料水溶液；
将上述磨细赤泥倒入改性材料水溶液中，混合均匀，得改性赤泥浆液；
将改性赤泥浆液进脱水、烘干，破碎、磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径，即得物理改性赤泥。
在一些实施例中，所述改性材料的质量与水的质量比例为0.1～0.4:1。
在一些实施例中，所述脱水采用抽滤的方式。
在一些实施例中，所述干燥条件为在101～105℃烘箱中干燥1～3h。
本发明还提供了一种利用物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料制备方法，包括：
(1)将上述的物理改性赤泥烘干，作为沥青混合料的替代填料；
(2)将粗集料和细集料预热，作为沥青混合料的集料备用；
(3)将基质沥青或改性沥青预热1-3h使其融化；
(4)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，干拌，使粗细集料进行预混合；
(5)将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀；
(6)将步骤(1)中预热后的填料加入到步骤(3)中所制备的混合料中使用拌和锅搅拌30-60s直至均匀，即得路用沥青混合料。
在一些实施例中，所述沥青混合料的种类为AC-13，AC-20，AC-25或SMA-13。
在一些实施例中，集料的预热温度为160-180℃、基质沥青或改性沥青的预热温度为140-160℃。
本发明还提供了任一上述的方法制备的沥青混合料。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明根据工业赤泥自身的化学组成，并加入消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，通过制作一种物理改性赤泥用来替代矿粉掺入沥青混合料中，有效保证了沥青混合料的力学性能。
(2)经过试验证明，在加入本发明制备的物理改性赤泥后，可以保证沥青混合料的整体强度，从而保证沥青路面的结构稳定性。
(3)经过试验证明，本发明物理改性赤泥的加入显著提高了沥青混合料的冻融劈裂强度比，可以有效改善沥青路面的抗水损坏能力。
(4)经过试验证明，在加入本发明制备的物理改性赤泥后，可以保证沥青混合料的动稳定度、马歇尔稳定度、最大弯曲应变不低于热拌沥青混合料，证明了本发明的物理改性赤泥可以有效保证沥青混合料的高低温性能。
(5)从生产原料角度而言，本发明可以有效利用多种固体废弃物，不仅具有显著的环境效益，还可以降低沥青混合料的综合成本。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和\/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和\/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，针对目前急需开发成本可控、性能稳定的石灰岩矿粉替代材料的问题。因此，本发明提出一种物理改性赤泥，由如下原料组成：赤泥、改性材料，二者的重量配比为1：0.1～0.5。
在一些实施例中，所述的赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业污染性废弃物。对赤泥进行烘干磨细处理,粒度满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)一中对填料的要求,且外观无团粒结块。
在一些实施例中，所述的赤泥为烧结法赤泥、拜耳法赤泥中一种或两种。
在一些实施例中，所述改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:2～3:1～3:3～5:2～6:1～5。
本发明还提供了一种用于代替矿粉的物理改性赤泥的制备方法，包括：
(1)首先将赤泥进行常规初破碎，再放入105℃烘箱中干燥1-3h去除水分，之后使用高速破碎机磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径；
(2)将一定量的改性材料倒入水中，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌10-20分钟使其充分混合，其中改性材料的质量与水的质量比例为0.1～0.4:1；
(3)将一定量的磨细赤泥倒入改性材料水溶液，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌10-20分钟使其充分混合，其中赤泥与改性材料的质量比为1：0.1～0.5；
(4)为了去除混合浆液中的水分，将充分混合的改性赤泥浆液倒入抽滤瓶中，进行抽滤，抽滤完成后将滤纸和滤渣一起放入105℃的烘箱中烘1-3小时去除水分；
(5)将滤纸以及滤渣取出，把滤渣从滤纸上取下，并对滤渣进行破碎并磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径，此时得到所述的物理改性赤泥。
一种利用物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料制备方法，可以制备不同种类的沥青混合料，如AC-13，AC-20，AC-25，SMA-13。
上面所述的沥青混合料的制备方法，其具体步骤如下:
(1)将磨细后的物理改性赤泥在105℃条件下烘干3h去除水分，作为沥青混合料的替代填料。
(2)将粗集料和细集料在160-180℃条件下预热1-3h，作为沥青混合料的集料备用；
(3)将基质沥青或改性沥青在140-160℃条件下预热1-3h使其融化；
(4)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，在160-180℃条件下干拌30-60秒，使粗细集料进行预混合。
(5)若要制备AC沥青混合料，将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀，若要制备SMA沥青混合料，则使用改性沥青；
(6)将步骤(1)中预热后的填料加入到步骤(3)中所制备的混合料中使用拌和锅搅拌30-60s直至均匀，即得路用沥青混合料。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与详细说明本发明的技术方案。
实施例1：
1、一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料，按质量百分比计，包括如下组分：0-5cm的集料40％，5-10cm的集料20％，10-15cm的集料30％，70号基质道路石油沥青4.5％，物理改性赤泥5.5％，所述集料采用玄武岩，各项技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的相关要求。沥青混合料类型：AC-20。
所述物理改性赤泥中使用的赤泥为烧结法赤泥，改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:2:1.5:3:4.5:3。
所述物理改性赤泥为赤泥和消石灰的混合物，赤泥与改性材料的质量比为1:0.5。
2、上述物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料的制备方法如下：
(1)首先将烧结法赤泥进行常规破碎，然后放入105℃烘箱中干燥3h去除水分，之后使用高速破碎机破碎2min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径；
(2)将一定量的改性材料倒入水中，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中改性材料的质量与水的质量比例为0.4:1；
(3)将一定量的步骤(1)得到的赤泥倒入改性材料水溶液，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中赤泥与改性材料的质量比为1：0.5；
(4)为了将混合浆液中的水分去除，将充分混合的改性赤泥浆液倒入抽滤瓶中，抽滤3min，抽滤完成后将滤纸和滤渣一起放入温度为105℃的烘箱中干燥3小时；
(5)将滤纸以及滤渣取出，把滤渣从滤纸上取下，并对滤渣使用高速破碎机破碎3min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径，此时得到所述的物理改性赤泥。
(6)将步骤(3)所述的的物理改性赤泥在105℃条件下烘3h去除水分，作为沥青混合料的替代填料。
(7)将粗集料和细集料在160-180℃条件下预热1h，作为沥青混合料的集料备用；
(8)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，在160-180℃条件下干拌30s，使粗细集料进行预混合。
(9)将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀；
(10)将步骤(6)中预热后的填料加入到步骤(9)中所制备的混合料中用拌锅搅拌30s直至均匀，即得路用沥青混合料。
实施例2：
1、一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料，按质量百分比计，包括如下组分：0-5cm的集料40％，5-10cm的集料20％，10-15cm的集料30％，70号基质道路石油沥青4.5％，物理改性赤泥5.5％，所述集料采用玄武岩，各项技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的相关要求。沥青混合料类型：AC-20。
所述物理改性赤泥中使用的赤泥为烧结法赤泥，改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:3:2:3:4.5:3。
所述物理改性赤泥为赤泥和改性材料的混合物，赤泥与改性材料的质量比为1:0.1。
2、上述物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料的制备方法如下：
(1)首先将烧结法赤泥进行常规破碎，然后放入105℃烘箱中干燥3h去除水分，之后使用高速破碎机破碎2min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径；
(2)将一定量的改性材料倒入水中，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中改性材料的质量与水的质量比例为0.1:1；
(3)将一定量的步骤(1)得到的赤泥倒入改性材料水溶液，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中赤泥与改性材料的质量比为1：0.1；
(4)为了将混合浆液中的水分去除，将充分混合的改性赤泥浆液倒入抽滤瓶中，抽滤3min，抽滤完成后将滤纸和滤渣一起放入温度为105℃的烘箱中干燥3小时；
(5)将滤纸以及滤渣取出，把滤渣从滤纸上取下，并对滤渣使用高速破碎机破碎3min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径，此时得到所述的物理改性赤泥。
(6)将步骤(3)所述的的物理改性赤泥在105℃条件下烘3h去除水分，作为沥青混合料的替代填料。
(7)将粗集料和细集料在160-180℃条件下预热1h，作为沥青混合料的集料备用；
(8)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，在160-180℃条件下干拌30s，使粗细集料进行预混合。
(9)将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀；
(10)将步骤(6)中预热后的填料加入到步骤(9)中所制备的混合料中用拌锅搅拌30s直至均匀，即得路用沥青混合料。
实施例3：
1、一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料，按质量百分比计，包括如下组分：0-5cm的集料40％，5-10cm的集料20％，10-15cm的集料30％，70号基质道路石油沥青4.5％，物理改性赤泥5.5％，所述集料采用玄武岩，各项技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的相关要求。沥青混合料类型：AC-20。
所述物理改性赤泥中使用的赤泥为拜耳法赤泥，改性材料为消石灰、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:2.5:1.5:3:4:3。
所述物理改性赤泥为赤泥和改性材料的混合物，赤泥与改性材料的质量比为1:0.5。
2、上述物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料的制备方法如下：
(1)首先将拜耳法赤泥进行常规破碎，然后放入105℃烘箱中干燥3h去除水分，之后使用高速破碎机破碎2min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径；
(2)将一定量的改性材料倒入水中，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中改性材料的质量与水的质量比例为0.4:1；
(3)将一定量的步骤(1)得到的赤泥倒入改性材料水溶液，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中赤泥与改性材料的质量比为1：0.5；
(4)为了将混合浆液中的水分去除，将充分混合的改性赤泥浆液倒入抽滤瓶中，抽滤3min，抽滤完成后将滤纸和滤渣一起放入温度为105℃的烘箱中干燥3小时；
(5)将滤纸以及滤渣取出，把滤渣从滤纸上取下，并对滤渣使用高速破碎机破碎3min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径，此时得到所述的物理改性赤泥。
(6)将步骤(3)所述的的物理改性赤泥在105℃条件下烘3h去除水分，作为沥青混合料的替代填料。
(7)将粗集料和细集料在160-180℃条件下预热1h，作为沥青混合料的集料备用；
(8)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，在160-180℃条件下干拌30s，使粗细集料进行预混合。
(9)将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀；
(10)将步骤(6)中预热后的填料加入到步骤(9)中所制备的混合料中用拌锅搅拌30s直至均匀，即得路用沥青混合料。
实施例4：
1、一种物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料，按质量百分比计，包括如下组分：0-5cm的集料40％，5-10cm的集料20％，10-15cm的集料30％，70号基质道路石油沥青4.5％，物理改性赤泥5.5％，所述集料采用玄武岩，各项技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的相关要求。沥青混合料类型：AC-20。
所述物理改性赤泥中使用的赤泥为拜耳法赤泥，改性材料为改性材料、粉煤灰、水泥、高炉矿渣、白泥和电石渣，其质量比为1:3:3:3.5:5:2。
所述物理改性赤泥为赤泥和改性材料的混合物，赤泥与改性材料的质量比为1:0.1。
2、上述物理改性赤泥替代矿粉的沥青混合料的制备方法如下：
(1)首先将拜耳法赤泥进行常规破碎，然后放入105℃烘箱中干燥3h去除水分，之后使用高速破碎机破碎2min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径；
(2)将一定量的改性材料倒入水中，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中改性材料的质量与水的质量比例为0.1:1；
(3)将一定量的步骤(1)得到的赤泥倒入改性材料水溶液，用增力搅拌器在100-300转\/分的转速下搅拌20分钟使其充分混合，其中赤泥与改性材料的质量比为1：0.1；
(4)为了将混合浆液中的水分去除，将充分混合的改性赤泥浆液倒入抽滤瓶中，抽滤3min，抽滤完成后将滤纸和滤渣一起放入温度为105℃的烘箱中干燥3小时；
(5)将滤纸以及滤渣取出，把滤渣从滤纸上取下，并对滤渣使用高速破碎机破碎3min磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对填料所要求的粒径，此时得到所述的物理改性赤泥。
(6)将步骤(3)所述的物理改性赤泥在105℃条件下烘3h去除水分，作为沥青混合料的替代填料。
(7)将粗集料和细集料在160-180℃条件下预热1h，作为沥青混合料的集料备用；
(8)将一定配比的粗集料和细集料置于沥青混合料拌锅中，在160-180℃条件下干拌30s，使粗细集料进行预混合。
(9)将道路基质沥青在135℃条件下加热1-2h，然后按照配合比在粗细集料中加入所述重量份的道路基质沥青后再使用拌锅搅拌1-3min直至均匀；
(10)将步骤(6)中预热后的填料加入到步骤(9)中所制备的混合料中用拌锅搅拌30s直至均匀，即得路用沥青混合料。
对比例1普通赤泥
原料配比和制备方法同实施例1，不同之处在于，赤泥使用的为烧结法赤泥，未加入改性材料。
对比例2AC-20
原料配比和制备方法同实施例1，不同之处在于，赤泥采用高炉矿渣粉代替。
性能测试：
为了评价物理改性赤泥沥青混合料的性能，同时制备了一种级配与原材料相同，采用石灰岩矿粉作为填料的沥青混合料作为对比样。参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的试验流程，对上述5种沥青混合料进行了整体强度、高温性能、低温性能、水稳定性的评价，具体评价指标见表1
表1
由以上性能测试结果可以看出：(1)加入本发明制备的物理改性赤泥后，通过进行冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验得到的沥青混合料的冻融劈裂强度比和浸水残留稳定度显著提高，说明本发明制备的物理改性赤泥可以有效提高沥青混合料的水稳定性。(2)加入本发明制备的物理改性赤泥后，通过进行沥青混合料的小梁弯曲试验得到的沥青混合料最大弯曲应变显著提高，说明本发明制备的物理改性赤泥可以有效提高沥青混合料的低温抗裂性。(3)加入本发明制备的物理改性赤泥后，通过进行马歇尔稳定度试验和车辙试验得到的沥青混合料的马歇尔稳定度和动稳定度显著提高，说明本发明制备的物理改性赤泥可以有效提高沥青混合料的高温稳定性。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910009205.9
申请日:2019-01-04
公开号:CN109503032A
公开日:2019-03-22
国家:CN
国家/省市:88(济南)
授权编号:CN109503032B
授权时间:20190726
主分类号:C04B 26/26
专利分类号:C04B26/26;C04B20/02
范畴分类:20B;
申请人:山东大学
第一申请人:山东大学
申请人地址:250061 山东省济南市历下区经十路17923号
发明人:张吉哲;李沛钊;姚占勇;蒋红光;梁明
第一发明人:张吉哲
当前权利人:山东大学
代理人:郑平
代理机构:37221
代理机构编号:济南圣达知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：沥青混合料论文; 沥青路面施工技术规范论文; 环境污染论文;