专利名称：一种沥青混凝土改性剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种浙青混凝土改性剂及其制备方法，具体涉及为一种能够提高浙青混凝土高温稳定性、低温稳定性和 水稳定性的浙青混凝土改性剂。
背景技术：
近年来，浙青公路事业发展较快，但浙青路面普遍存在技术和质量两个方面的问题，主要体现在公路工程的耐久性和路面的早期损害，尤其是在一些气候条件恶劣和交通荷载较大的路段，因此，对浙青混凝土的性能提出了更高的要求。通常，浙青混凝土的将经过加热的浙青与粗、细骨料及填充材料(矿粉、水泥等)按适当的配合比所拌合而成的均匀混合物经压实后得到，因此，对材料的改善是提高浙青混凝土性能的最根本的措施。通常，浙青混凝土的温度稳定性是影响公路耐久性的主要因素，浙青混凝土的水稳定性是影响浙青路面早期破坏的主要因素，浙青混凝土路面由于稳定性不良，在未达到其设计使用年限就出现大量的龟裂、坑槽、剥落、集料脱落现象，甚至形成结构性破坏，不得不重修或养护，造成极大的资源浪费和经济损失。因此，从材料体系中优化浙青混凝土的配合比以及采用改善浙青混凝土性能的改性剂，能够提高浙青结合料的物理吸附作用和化学吸附作用，更多的产生结构浙青，減少自由浙青，提高浙青与骨料相互作用的粘聚力，从而改善浙青混凝土的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性等性能。目前，利用粉煤灰作为浙青混凝土的填料，能够优先吸附浙青中的蜡组分，从而提高浙青的质量，改善道路浙青混凝土的高温和低温性能，但《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中规定粉煤灰用量不得超过填料总量的50%，粉煤灰的烧失量应小于12%，与矿粉混合后的塑性指数应小于4% ;高速公路和ー级公路的浙青面层不宜采用粉煤灰做填料。利用水泥代替部分矿粉在浙青混凝土中使用是国际上比较普遍的方法，特别的在美国和欧洲应用较广泛，它的特定是提高了浙青混凝土面层的水稳定性，造价比使用SBS等改性浙青或使用抗剥落剂低，在我国现行规范中也提到用水泥代替2%的矿粉来提高浙青混凝土的水稳定性，但是掺加水泥后会使浙青混合料变硬，脆性变大，对浙青混凝土的低温稳定性有一定程度的不利影响。云南昆明提出应用硅藻土研制的硅质浙青改性剂，使浙青的导热系数下降，吸热值降低，热阻、冷阻值提高，温感性降低，浙青混凝土高低温稳定性变好，但是对浙青混凝土的水稳定性没有得到研究效果。因此，寻找ー种材料体系，能够全面提高浙青混凝土的温度稳定性和水稳定性，改善浙青路面的耐久性和早期损害，延长浙青公路的使用寿命，具有重要的意义。
发明内容
本发明为解决上述现有技术的缺陷提出，其目的是全面提高浙青混凝土高温稳定性、低温稳定性及水稳定性，从而延长浙青混凝土路面的使用寿命。为实现上述目的，本发明提出一种浙青混凝土改性剂及其制备方法，其特征在于主要原材料为ー种天然晶质水合镁铝硅酸盐矿物，经过一系列物理及化学活化处理制备得到ー种呈弱碱性粉末状物质。首先经过超声波物理提纯，除去较粗杂质；
然后在浓度为10%的NaCl溶液中进行盐活化处理，75°C水浴加热，浸泡7小时后反复洗涤过滤至无氯离子，而后在80°C烘干；
再用有机阳离子表面活性剂按照阳离子交換量的比例来对样品进行有机改性处理；最后将样品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca (OH) 2溶液中进行碱活化处理，75°C水浴加热，浸泡3小时后反复洗涤过滤至弱碱性，而后在80°C烘干。所述晶质水合镁铝硅酸盐矿物的主要化学成分为SiO2、Al2O3 , Fe2O3、MgO和CaO0伴生有少量的石英、长石、白云石和方解石。所述有机阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)，阳离子价换量约 为 50mmol/100g。具体的制备方法如下
I.浙青混凝土改性剂的制备原材料为ー种天然晶质水合镁铝硅酸盐矿物，经过一系列物理及化学活化处理制备得到ー种呈弱碱性粉末状物质。制备方法如下
a.经过超声波物理提纯，除去较粗杂质；
b.在浓度为10%的NaCl溶液中进行盐活化处理，75°C水浴加热，浸泡7小时后反复洗涤过滤至无氯离子，而后在80°C烘干；
c.用有机阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)按照阳离子交換量约为50mmol/100g的比例来对样品进行有机改性处理；
d.将样品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca(OH) 2溶液中进行碱活化处理，75°C水浴加热，浸泡3小时后反复洗涤过滤至弱碱性，而后在80°C烘干。2.浙青混凝土的制备按照《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求选材及设计浙青混凝土配合比并成型试件。a.浙青采用甘肃三星石化生产的AH-90道路石油浙青(A级)；
b.集料采用甘肃省兰州市地材，性能符合《公路浙青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求；
c.矿粉采用兰州矿粉厂生产的石灰石矿粉；
d.浙青混合料的制备采用BH-10型全自动混合料拌和机搅拌，拌合温度为150°C，矿料加热温度为165で。
具体实施例方式I.浙青混凝土改性剂的制备原材料为ー种天然晶质水合镁铝硅酸盐矿物，经过一系列物理及化学活化处理制备得到ー种呈弱碱性粉末状物质。a.经过超声波物理提纯，除去较粗杂质；
b.在浓度为10%的NaCl溶液中进行盐活化处理，75°C水浴加热，浸泡7小时后反复洗涤过滤至无氯离子，而后在80°C烘干；
c.用有机阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)按照阳离子交換量约为50mmol/100g的比例来对样品进行有机改性处理；
d.将样品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca(OH) 2溶液中进行碱活化处理，75°C水浴加热，浸泡3小时后反复洗涤过滤至弱碱性，而后在80°C烘干。2.浙青混凝土的制备按照《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求选材及设计浙青混凝土配合比并成型试件。a.浙青采用甘肃三星石化生产的AH-90道路石油浙青(A级)；
b.集料采用甘肃省兰州市地材，性能符合《公路浙青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求；
c.矿粉采用兰州矿粉厂生产的石灰石矿粉；
d.浙青混合料的制备采用BH-10型全自动混合料拌和机搅拌，拌合温度为150°C，矿料加热温度为165で。
3.性能测试评价拌合成细粒式AC-13 I型浙青混凝土，浙青含量为4. 5%，第I组为未加浙青混凝土改性剂，第II组加入6%浙青混凝土改性剂，測定马歇尔稳定度、低温劈裂性能及水稳定性，对比结果如下
a.马歇尔稳定度试验
权利要求
1.一种浙青混凝土改性剂，其特征在于将原材料为天然晶质水合镁铝硅酸盐矿物，经物理及化学活化处理制备得到ー种呈弱碱性粉末状物质改性剂，主要化学成分为SiO2、Al2O3 > Fe2O3、MgO和CaO，伴生有少量的石英、长石、白云石和方解石。
2.根据权カ要求I所述的浙青混凝土改性剂，其特征是它的制备方法如下 a.经过超声波物理提纯，除去较粗杂质； b.在浓度为10%的NaCl溶液中进行盐活化处理，75°C水浴加热，浸泡7小时后反复洗涤过滤至无氯离子，而后在80°C烘干； c.用有机阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)按照阳离子交換量约为50mmol/100g的比例来对样品进行有机改性处理； d.将样品按照固液比1:50的比例在lmmol/L的Ca(OH) 2溶液中进行碱活化处理，75°C水浴加热，浸泡3小时后反复洗涤过滤至弱碱性，而后在80°C烘干。
3.根据权利要求I的浙青混凝土改性剂，其特征在于，所述有机阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)，阳离子价换量约为50mmol/100g。
全文摘要
本发明涉及一种沥青混凝土改性剂及其制备方法。此沥青混凝土改性剂主要原材料为一种西北储量较丰富的天然晶质水合镁铝硅酸盐矿物，将其经过一系列物理及化学活化处理后得到。这种沥青混凝土改性剂微观上呈纤维链状结构，呈弱碱性，有利于在矿料表面形成均匀稳定的沥青结合料，对沥青混凝土稳定性具有显著的改善效果，使沥青混凝土的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性得到全面的提高，从而延长沥青混凝土路面面层的使用寿命。该沥青混凝土改性剂制备工艺简单，成本低，社会效益和经济效益显著。
文档编号C04B22/06GK102745930SQ201210278470
公开日2012年10月24日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者严培武, 何忠茂, 侯文虎, 刘慧 , 宁作君, 张慢, 王永亮, 苏如春, 苏富赟, 董晓丽, 蔡肖 申请人:甘肃土木工程科学研究院