一種瀝青混凝土及制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種瀝青混凝土及制備方法與應用，以重量份數計，由以下原料組成：集料83～90份，礦粉4～6份，磁鐵礦1～2份，黃鐵礦1～2份，累托石1～2份，瀝青3～5份，原料份數總和為100份。本發明的瀝青混凝土，基于黃鐵礦和磁鐵礦在路面溫差作用下的熱電效應,產生的電子對空氣中帶正電的PM2.5顆粒具備較強的電吸附功能，結合累托石的物理吸附功效，對PM2.5顆粒具備較強的凈化效果。本發明礦物成本低、制備工藝簡單、施工方便，可有效減少空氣中PM2.5顆粒含量，改善空氣質量。
【專利說明】一種瀝青混凝土及制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于道路領域，涉及浙青混凝土，具體涉及一種的浙青混凝土及制備方法與應用，能夠用于吸附凈化汽車尾氣。
【背景技術】
[0002]PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物，是霧霾天氣產生的根源，主要來自火電廠煙氣、汽車尾氣、工業生產排放等過程中經過燃燒而排放的殘留物。PM2.5富含大量有毒、有害物質，易引起心血管等相關疾病，對人們身體健康和生活環境造成巨大的危害，關于PM2.5的凈化處理得到了全社會的廣泛關注。近年來隨著我國機動車保有量的急劇增加，機動車排放的一氧化碳、二氧化氮、碳氫化合物、光化學煙霧等污染物，成為城市PM2.5顆粒的主要來源，嚴重影響空氣質量，并直接危害市民身體健康。我國各大中型城市汽車尾氣排放造成的空氣污染已達到50 %左右,大部分大中型城市一氧化碳、碳氫化合物濃度超標，PM2.5顆粒濃度也越來越大。雖然相關部門采取推廣使用清潔能源、限行限號等控制措施，但對于PM2.5顆粒的凈化卻并沒有產生明顯改善效果。
[0003]對于污染氣體、PM2.5顆粒的治理面臨著諸多苦難，如產生終端多、產生終端易流動、無法對其進行 團聚后采用常規方式凈化等。而道路作為與大氣接觸面積最大的介質，同時作為汽車行駛的載體，如若能開發出一種可吸附凈化汽車尾氣及汽車尾氣的浙青混凝土，進行道路面層鋪筑，可在PM2.5顆粒產生根源地進行凈化處理，防止進一步擴散，同時道路擁有可觀的鋪筑面積，等同于一個巨大的室外空氣凈化機，可產生優良的凈化效果，較常規處理措施而言，具備良好的開發應用前景。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于，提供一種可吸附凈化汽車尾氣的浙青混凝土及制備方法和應用，采用該浙青混凝土筑路，可有效凈化空氣。
[0005]為了實現上述任務，本發明采用如下技術方案予以實現:
[0006]一種浙青混凝土，其特征在于，以重量份數計，由以下原料組成:集料83~90份，礦粉4~6份，磁鐵礦I~2份，黃鐵礦I~2份，累托石I~2份，浙青3~5份，原料份數總和為100份。
[0007]所述的集料采用花崗巖、玄武巖、輝綠巖或石灰巖。
[0008]所述的礦粉采用花崗巖粉、玄武巖粉、輝綠巖粉或石灰巖粉。
[0009]所述的浙青采用SBS改性浙青、道路石油浙青、PE改性浙青、SBR改性浙青或膠粉改性浙青。
[0010]所述的黃鐵礦為高溫條件下由不等價雜質組分代替后形成的非純礦物，如用Co'Ni3—代替 Fe2—，或者用[As]3—、[Ass]3—代替[S2]2'
[0011]上述浙青混凝土的制備方法，以10kg浙青混凝土計，其特征在于，該方法按照以下步驟進行:[0012]將黃鐵礦、累托石、磁鐵礦各自磨成細粉；
[0013]將按照配方比例稱重后的集料加熱到160°C~180°C，集料干拌20~40s，然后按照配方用量加入加熱到160°C~175°C左右的浙青濕拌80~100s，完成后按照配方用量同時加入礦粉和磁鐵礦、黃鐵礦和累托石的磨細粉濕拌80~100s，制備得到可凈化吸附PM2.5顆粒的浙青混凝土。
[0014]上述配方和制備方法中，所述的黃鐵礦、累托石、磁鐵礦的細度控制在200目~2000 目。
[0015]上述浙青混凝土用于依照0GFC、AC、SMA或GAC級配類型鋪筑于道路的上面層的應用。
[0016]本發明與現有技術相比，有益的技術效果為:
[0017]本發明的浙青混凝土能夠有效地吸附去除污染氣體C0、N02、HC等成分和PM2.5顆粒，與普通浙青混凝土相比，凈化率有較大提升，效果顯著。
[0018]本發明從PM2.5顆粒電性和顆粒性出發，研發具備吸附凈化PM2.5顆粒功能的浙青混凝土，并開發其制備工藝，采用本發明的浙青混凝土筑路，可有效吸收空氣中的PM2.5顆粒，凈化空氣，為我國環境保護事業貢獻力量。本發明的浙青混凝土能夠同時通過物理吸附機理和靜電吸附原理凈化汽車尾氣排出的空氣污染顆粒物，且從其產生根源地進行吸附凈化，能夠防止進一步擴散，綜合處理效果明顯。采用本發明的浙青混凝土筑路，道路路面覆蓋面廣，凈化范圍大，能夠對我們的室外生存環境產生較為明顯的凈化效果。該浙青混凝土制備工藝簡單，礦物來源廣，造價低，節省成本。
【具體實施方式】
[0019]以下結合實施例對本發明的具體內容作進一步詳細地說明。
[0020]遵從上述技術方案，材料規格如下所示:
[0021]集料的粒徑在0.075~19mm范圍內；
[0022]黃鐵礦、磁鐵礦、累托石細度控制在200~2000目范圍內；
[0023]礦粉為粒徑小于0.075mm的粉末。
[0024]累托石:本發明的累托石(Rectorite)是晶體結構特殊的鋁硅酸鹽礦物，由類云母單元層和蒙脫石單元層在特殊自然條件下構成有序混層結構，二者比值常為1:1，但又不是二者的簡單組合，尤其是條帶狀的微觀結構頗為罕見。累托石化學組成為:Kx(H20)4[Al2(AlxSi4_x0lcl)] (OH)2，其中Na可代替K。累托石為鱗片、纖維狀晶體，粒度一般小于2um。累托石的晶體結構由類云母和類蒙脫石有規則交替堆疊而成。累托石(含量^ 90% )的總比表面積為271.5m2/g,外比表面積為69.2m2/g,內比表面積為202.3m2/g,表明累托石粘土具有良好的陽離子可交換性和吸附性。
[0025]磁鐵礦:本發明的磁鐵礦的化學成分為Fe3O4,晶體屬等軸晶系的氧化物礦物，其中 FeO = 31 %，Fe2O3 = 69%,理論含鐵量為 72.4%。
[0026]黃鐵礦:本發明的黃鐵礦化學成分是FeS2,晶體屬等軸晶系的硫化物礦物。成分中通常含鈷、鎳和硒，具有NaCl型晶體結構。常有完好的晶形，呈立方體、八面體、五角十二面體及其聚形。立方體晶面上有與晶棱平行的條紋，各晶面上的條紋相互垂直。理論組成(wB% ):Fe 46.55，S 53.45。常有 Co、Ni 類質同像代替 Fe,形成 FeS2-CoS2 和 FeS2-NiS2等系列。黃鐵礦是半導體礦物，由于不等價雜質組分代替，如用C。3' Ni3_代替F廣，或者用[As]3_、[AsS]3_代替[S2]2'產生電子心(η型)或空穴心(P型)而具導電性。在熱的作用下，所捕獲的電子易于流動，并有方向性，形成電子流，產生熱電動勢而具熱電性。
[0027]黃鐵礦和磁鐵礦均具備熱電效應，在道路中溫差作用下產生電子而具備導電性，熱電勢為負值，對道路表面空氣中漂浮的帶正電ΡΜ2.5顆粒具備較強的電吸附功能。
[0028]累托石具備吸附性，能夠吸附各種無機離子、有機分子和氣體分子，對ΡΜ2.5顆粒具備較強的物理吸附功效。
[0029]上述的浙青混凝用于依照0GFC、AC、SMA或GAC級配類型鋪筑于道路的上面層。
[0030]以下給出本發明的具體實施例，需要說明的是本發明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本發明的保護范圍。
[0031]實施例1:
[0032]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖83kg，石灰巖粉6kg，磁鐵礦2kg，黃鐵礦2kg，累托石2kg，SBS改性浙青5kg。
[0033]上述浙青混凝土的制備方法如下:
[0034]將黃鐵礦、累托石、磁鐵礦各自磨成細粉，使得黃鐵礦、累托石、磁鐵礦的細度控制在20目~2000目，備用；
[0035]將加熱到160°C~ 180°C溫度范圍內的石灰巖稱重83kg，石灰巖干拌20~40s，優選30s,然后加入SBS改性浙青5kg濕拌80~100s,優選90s,完成后同時加入石灰巖粉6kg和磁鐵礦2kg,黃鐵礦2kg,累托石2kg的磨細粉濕拌80~100s,優選90s,制備得到可凈化吸附PM2.5顆粒的浙青混凝土 100kg。
[0036]應用時將拌和完畢的浙青混凝土運輸到施工現場，利用攤鋪機進行攤鋪、碾壓。
[0037]本實施例的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0038]實施例2:
[0039]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖90kg,石灰巖粉4kg,磁鐵礦Ikg,黃鐵礦Ikg,累托石1kg, SBS改性浙青3kg。
[0040]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0041]本實施例的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0042]實施例3:
[0043]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖86.5kg,石灰巖粉5kg，磁鐵礦1.5kg，黃鐵礦1.5kg，累托石1.5kg，SBS改性浙青4kg。
[0044]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0045]本實施例的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0046]實施例4:[0047]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖86.5kg,石灰巖粉5kg，磁鐵礦1.5kg，黃鐵礦1.5kg，累托石1.5kg，道路石油浙青4kg。
[0048]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0049]本實施例的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0050]實施例5:
[0051]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:花崗巖86.5kg,花崗巖粉5kg，磁鐵礦1.5kg，黃鐵礦1.5kg，累托石1.5kg，PE改性浙青4kg。
[0052]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0053]本實施例的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0054]實施例6:
[0055]本實施例給出 一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:玄武巖86.5kg,玄武巖粉5kg，磁鐵礦1.5kg，黃鐵礦1.5kg，累托石1.5kg，SBR改性浙青4kg。
[0056]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0057]本實施例的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0058]實施例7:
[0059]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:輝綠巖86.5kg,輝綠巖粉5kg,磁鐵礦1.5kg,黃鐵礦1.5kg,累托石1.5kg,膠粉改性浙青4kg。
[0060]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0061]本實施例的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0062]實施例8:
[0063]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖86.5kg,石灰巖粉5kg，磁鐵礦1.5kg，黃鐵礦1.5kg，累托石1.5kg，SBS改性浙青4kg。
[0064]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0065]本實施例的浙青混凝土用于依照AC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0066]實施例9:
[0067]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖86.5kg,石灰巖粉5kg，磁鐵礦1.5kg，黃鐵礦1.5kg，累托石1.5kg，SBS改性浙青4kg。
[0068]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0069]本實施例的浙青混凝土用于依照SMA-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0070]實施例10:
[0071]本實施例給出一種浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖86.5kg,石灰巖粉5kg，磁鐵礦1.5kg，黃鐵礦1.5kg，累托石1.5kg，SBS改性浙青4kg。
[0072]本實施例的浙青混凝土的制備過程與實施例1相同。
[0073]本實施例的浙青混凝土用于依照GAC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0074]對比例:
[0075]本對比例給出一種普通浙青混凝土，以重量份數計，由以下原料組成:石灰巖86.5kg，石灰巖粉9.5kg，SBS改性浙青4kg。
[0076]上述對比例浙青混凝土的制備方法如下:
[0077]將加熱到160°C~180°C溫度范圍內的石灰巖稱重86.5kg,石灰巖干拌20~40s,優選30s，然后加入SBS改性浙青5kg濕拌80~100s，優選90s，完成后同時加入石灰巖粉9.5kg濕拌80~100s,優選90s,制備得到普通浙青混凝土 100kg。
[0078]本對比例給出的浙青混凝土用于依照0GFC-13級配類型鋪筑于道路的上面層，鋪筑厚度保持在3cm~4cm范圍內，優選厚度為3.5cm,采用普通浙青混凝土施工方法進行鋪筑即可。
[0079]性能測試:
[0080]為了驗證上述實施例的性能，將上述實施例1至實施例7中的浙青混凝土制備成OGFC-13浙青混凝土,實施例8中的浙青混凝土制備成AC-13浙青混凝土,實施例9中的浙青混凝土制備成SMA-13浙青混凝土，實施例10中的浙青混凝土制備成GAC-13浙青混凝土，對比例中的普通浙青混凝土制備成0GFC-13浙青混凝土。
[0081]按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)進行道路吸附凈化PM2.5顆粒及汽車尾氣的相關性能試驗，試驗所采用的各類型混凝土級配如表1-4所示。
[0082]表1 0GFC-13型浙青混凝土礦料合成級配
[0083]
【權利要求】
1.一種浙青混凝土，其特征在于，以重量份數計，由以下原料組成:集料83~90份，礦粉4~6份，磁鐵礦I~2份，黃鐵礦I~2份，累托石I~2份，浙青3~5份，原料份數總和為100份。
2.如權利要求1所述的浙青混凝土，其特征在于，所述的集料采用花崗巖、玄武巖、輝綠巖或石灰巖。
3.如權利要求1所述的浙青混凝土，其特征在于，所述的礦粉采用花崗巖粉、玄武巖粉、輝綠巖粉或石灰巖粉。
4.如權利要求1所述的浙青混凝土，其特征在于，所述的浙青采用SBS改性浙青、道路石油浙青、PE改性浙青、SBR改性浙青或膠粉改性浙青。
5.一種如權利要求1至4任一權利要求所述的浙青混凝土的制備方法，以10kg浙青混凝土計，其特征在于:該方法按照以下步驟進行: 將黃鐵礦、累托石、磁鐵礦各自磨成細粉； 將按照配方比例稱重后的集料加熱到160°C~180°C，集料干拌20~40s，然后按照配方用量加入加熱到160°C~175°C左右的浙青濕拌80~100s，完成后按照配方用量同時加入礦粉和磁鐵礦、黃鐵礦、累托石的磨細粉濕拌80~100s，制備得到可凈化吸附PM2.5顆粒的浙青混凝土。
6.如權利要求1至4任一權利要求所述的浙青混凝土，其特征在于:所述的黃鐵礦、累托石、磁鐵礦的細度控制在200目~2000目。
7.如權利要求5所述的浙青混凝土的制備方法，其特征在于:所述的黃鐵礦、累托石、磁鐵礦的細度控制在200目~2000目。
8.—種如權利要求1至4任一權利要求所述的浙青混凝土用于依照OGFC、AC、SMA或GAC級配類型鋪筑于道路的上面層的應用。
9.一種如權利要求6所述的浙青混凝土用于依照OGFC、AC、SMA或GAC級配類型鋪筑于道路的上面層的應用。
【文檔編號】C04B26/26GK104030607SQ201410273533
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】王朝輝, 封棟杰, 李振霞, 高志偉, 郭滕滕, 蔣婷婷, 鄭晨 申請人:長安大學