專利名稱：：一種路用瀝青混合料礦物纖維復合顆粒及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及道路浙青路面材料制備領域，特別涉及一種路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒及其制備方法。
背景技術：
：隨著我國經濟持續快速發展，交通量日益增大，重載及超載車輛非常普遍，渠化交通明顯。因此，對浙青路面的高低溫性能提出了更高的要求。為了延長浙青路面的使用壽命，提高路面的服務質量，減少維修養護成本，采用有效的改性增強方法和手段以提高浙青混合料的使用品質勢在必行。其中，對浙青混合料進行纖維改性，纖維在其中起到良好的加筋和橋接作用，兼顧了混合料的高低溫及抗疲勞特性，提高了路面的柔韌性，從而改善浙青膠漿以及浙青混合料的綜合路用性能，提升浙青路面的使用品質。目前，路用浙青混合料纖維主要有有機聚合物纖維、鋼纖維、無機纖維三大類，有機聚合物纖維和鋼纖維由于價格較高，且易老化和銹蝕，耐久性較差，不利于廣泛應用。無機纖維主要有木質素纖維、礦物纖維。木質素纖維是以天然木纖維為主要原料，再添加一定質量的非金屬超細礦粉進行復合處理而得到的一種路用工程材料，應用也較為廣泛，但生產木質素纖維需消耗大量木材等植物原材料，制作過程也會對環境造成一定程度的污染，不利于環境保護。礦物纖維是以礦石為主要原材料，其顯著的特點是耐久性好，因而受到研究者的高度重視。
發明內容本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、性能優良的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒及其制備方法，該礦物纖維顆粒化學性質較穩定，不溶于浙青或與浙青發生化學反應，具有較好的耐久性；將其適量摻入浙青混合料中能有效地提高浙青路面的高溫抗車轍、低溫抗裂及抗疲勞破壞性能，延長浙青路面的使用壽命，并且具有良好的阻燃性能，能夠提高浙青混合料的抗燃性，特別適用于鋪裝隧道浙青道面。為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。一種路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒，其特征在于，按照重量比計包括以下原料水鎂石礦石88%92%、重油3.5%、芳烴油1.5%2%、硅油0%4.5%、膨潤土3%5%。上述路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止1020分鐘，最后在利用造粒機旋轉擠壓為直徑為24mm，長度為13cm的纖維復合顆粒。在本發明中，水鎂石礦石的化學成分的重量比為Si02:35%，Mg0:6165%，Al2O3:0·21%，Fe2O30.61.9%，Fe0:13%，CaO:0·11%，SO20.10.5%，H2O:2025%;制備的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒的物理性質為顏色為灰黑色，密度2.35-2.45g/cm3,顆粒劈裂強度5ΙΟΝ/cm2,導熱系數0.120.23(w/(m.k))，熱容值Cp為1.2641.4870^)，脫水溫度為4005001，電阻率P為4.9XIO6/(Ω.m)。本發明的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒，可綜合改善浙青混合料的高溫穩定性和低溫抗裂性。在本發明中，以水鎂石礦為主要原材料，水鎂石礦主要化學成分是Mg(OH)2水合物，是古海溝古火山島鎂質礦物熔巖熱運動及水化結晶后形成的產物，經過千百萬年降解沉積形成，性能穩定，耐久性好，晶體結構為層狀結構，陰離子OH—作近似六方最緊密堆積，Mg2+相間出現在2個OH—面之間，構成氫氧鎂石結構單元層，整個晶胞由無數這樣的單元層沿單元平面法向方向平行疊置而成；單元層內，Mg2+-OH-間為離子鍵，相鄰單元層間以弱的OH-OH氫氧鍵連接在一起，屬三方晶系。與其他路用纖維相比較，水鎂石礦物復合改性纖維呈弱堿性，與浙青吸附性能良好，長徑比大，劈分性能優良，抗老化性能好，抗拉強度大約是有機類纖維(如聚合物，植物纖維)的6-10倍。因此，能夠改善浙青膠漿的高低溫流變特性，可較大地加筋浙青混合料，提高了浙青混合料的綜合路用性能。彈性模量是有機類纖維的3倍以上，有助于提高浙青混合料的彈性恢復，使浙青路面的抗疲勞性能大為改善。重油與芳烴油可軟化、增塑水鎂石礦物纖維，提高水鎂石礦物纖維的自粘結能力，便于造粒，其中芳烴油還可改善其彈性和韌性。硅油受熱很難氧化，熱導率較小，約為水的1/4，可吸附水鎂石纖維熱分解產物MgO,構成一層不燃耐火防火層，能夠封住水鎂石纖維熱分解產物水的蒸發，阻止熱量及氧氣向浙青混凝土內傳遞，大大提高了該礦物纖維的阻燃性能。另外，硅油的熱膨脹系數比水、汞均大，可提高水鎂石礦物纖維顆粒的受熱分散程度。膨潤土是以蒙脫石為主的含水粘土礦，具有膨潤性、粘結性及吸附性，易于纖維造粒工藝，同時，膨潤土均勻分布于水鎂石礦物纖維中，避免了造粒擠壓時，纖維間過度固結，起到良好的隔離作用，在混合料拌和時，易于分散纖維顆粒。浙青是可燃性材料，燃燒時產生大量黑煙、熔滴和流淌等現象，在鋪裝隧道路面時受到限制。目前，國內外對浙青混合料的路用性能和阻燃性能分別采用兩種方法進行研究和改善，即采用一定的改性劑改善浙青混合料的路用性能，同時采用另外一種或幾種改性劑進一步改善浙青混合料的阻燃性能，這既增加了材料成本也給施工帶來了困難。特別是某些阻燃浙青在施工時揮發的煙氣中含有阻燃劑，嚴重威脅到施工人員的身體健康，也污染了空氣。水鎂石礦物纖維在燃燒時，吸收大量熱量，并生成大量水蒸氣，能夠抑制浙青中烴類氧化初期產生的活性自由基，同時生成不燃固體MgO粉末，與低熱導率的有機硅油一起，附著在可燃物的表面，形成一層不燃耐火防火保護層，切斷熱量、氧氣向浙青內的傳遞，構成一種環保型浙青混合料阻燃性材料。此外，水鎂石礦物纖維在我國儲量豐富，主要分布于陜西和吉林，價格低廉，造粒成本低，成型效果好，具有良好的市場應用前景和推廣價值，符合綠色環保的可持續交通發展戰略，能夠產生巨大的社會經濟效益。具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。本發明的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒的制備方法，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止1020分鐘，最后在利用造粒機旋轉擠壓為直徑為24mm，長度為13cm的纖維復合顆粒。為了便于說明與對比，下面各實施例中的悶料桶中靜止時間均為15分鐘，造粒直徑為3mm，長度為13cm。實施例1:水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤土的重量比例為92%、3.5%、1.5%、0%、3%ο實施例2:水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤土的重量比例為90%、3.5%、1.5%、2%、3%ο實施例3:水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤土的重量比例為88%、3.5%、1.5%、4%、3%ο實施例4水鎂石礦石、重油、芳烴油、硅油、膨潤土的重量比例為85%、3.5%、2%、4.5%、5%。按實施例1、實施例2、實施例3、實施例4的配比關系制備4種路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒，采用AC-13浙青混合料，各組成材料重量比是浙青5.0%，集料94.65%,路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒參量為0.35%，其中對照例中路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒，其集料為95%。表1是本發明實施例樣品與對照例樣品的穩定度、動穩定度、劈裂強度和疲勞壽命的試驗結果比較，改性浙青或基質浙青具有類似結果；并且實施例和對照例中得到的阻燃浙青混合料按下列標準測試穩定度GB/T0709，動穩定度GB/T0719，劈裂強度GB/T0716，氧指數法GB/T2406.表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例487%454835810456278注(1)劈裂強度在-10°C條件下進行測試；(2)疲勞壽命在15°C條件下，采用間接拉伸疲勞試驗方法測試；(3)氧指數為評價混合料阻燃性能的指標，其值越大，阻燃性能越好。從表1中數據可以看出，摻加本發明的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒后，浙青混合料的穩定度、動穩定度、劈裂強度、疲勞壽命及氧指數等指標均得到了提高，說明其抗車轍、低溫抗裂、抗疲勞破壞性能均得到改善，同時，浙青混合料的阻燃性能也得到提高，該礦物纖維造粒時，加入適量的硅油，可進一步提高其阻燃性能。權利要求一種路用瀝青混合料礦物纖維復合顆粒，其特征在于，按照重量比計包括以下原料水鎂石礦石88％～92％、重油3.5％、芳烴油1.5％～2％、硅油0％～4.5％、膨潤土3％～5％。2.根據權利要求1所述的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒，其特征在于，所述水鎂石礦石的化學成分的重量比為:Si023~5%,Mg06165%,A1203:0.21%，Fe2030.61.9%,Fe0:13%，CaO0.11%，S020.10.5%,H202025%。3.根據權利要求1所述的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒，其特征在于，其物理性質為顏色為灰黑色，密度2.35-2.45g/cm3,顆粒劈裂強度5lON/cm2，導熱系數0.120.23(w/(m.k))，熱容值CP為1.2641.487(J/g)，脫水溫度為400500°C，電阻率P為4.9X106/(^.m)。4.根據權利要求1所述的路用浙青混合料礦物纖維復合顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止1020分鐘，最后在利用造粒機旋轉擠壓為直徑為24mm，長度為13cm的纖維復合顆粒。全文摘要本發明涉及道路瀝青路面材料制備領域，公開了一種路用瀝青混合料礦物纖維復合顆粒及其制備方法。該復合顆粒按照重量比計包括以下原料水鎂石礦石88％～92％、重油3.5％、芳烴油1.5％～2％、硅油0％～4.5％、膨潤土3％～5％；其制備方法，包括以下步驟首先按照比例稱取原料，放入攪拌器中拌合，然后在悶料桶中靜止10～20分鐘，最后再利用造粒機旋轉擠壓為直徑為2～4mm，長度為1～3cm的纖維復合顆粒。文檔編號C04B14/38GK101830657SQ20101016305公開日2010年9月15日申請日期2010年5月5日優先權日2010年5月5日發明者叢培良,李祖仲,邢明亮,陳拴發申請人:長安大學