基于表面处理的酸性骨料性能提升装置及方法

1.本发明属于水利水电工程建筑材料改性技术领域，涉及基于表面处理的酸性骨料性能提升装置，还涉及采用上述装置提升酸性骨料的方法。


背景技术：

2.沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是一种高黏度的黑色有机液体，其可与碱性物质发生化学反应，具有憎水性，目前在公路建设中应用广泛。
3.沥青混凝土具有良好的防渗和适应变形的能力，加之便于修补和施工维护，故在水工坝建造过程中，若当地缺少抗渗性材料，可在坝体中部设置沥青混凝土心墙，以提高大坝的抗渗性。
4.在配置沥青混凝土时，沥青与碱性石料在热拌和过程中会生成不溶于水的产物，使得沥青混凝土的结构更加稳定，故碱性石料往往是配置沥青混凝土的首选材料。但当坝体所在地缺乏碱性石料时，使用碱性石料会大大增加工程成本，而目前常用的掺加消石灰或饱和石灰水的方法对酸性石料与沥青粘附性提高有限，且采用这种方法制成的沥青混凝土容易在水分作用下造成沥青膜的脱落，起不到防渗效果。本着水利工程施工中选材由近及远、先优后劣、因地制宜、就地取材的原则，我们发明了一种酸性石料的改性方法，在保证工程质量的同时，极大节约了工程成本。值得一提的是，本方法亦可用于中性石料的改性方法。
5.造纸废水经治理设施处理后产生的污泥和灰粉成为新的污染源，目前造纸污泥灰除部分进行二次利用外大多进行填埋处理，目前造纸污泥每年需填埋土地70余亩，即造成了新的污染，也导致了资源的浪费。本发明使用造纸污泥灰作为抗剥落剂，可以实现对废弃资源的重利用。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供基于表面处理的酸性骨料性能提升装置，解决了现有缺少碱性石料地区制作沥青混凝土成本高昂的问题。
7.本发明的另一目的是提供采用上述装置提升酸性骨料的方法。
8.本发明所采用的技术方案是，基于表面处理的酸性骨料性能提升装置，包括上层左侧传送带，上层左侧传送带的上方且按照传送方向依次设置有骨料仓、第一蜡乳液仓、第一造纸污泥灰仓，上层左侧传送带在其传输末端设置有上层右侧传送带，上层右侧传送带的下方设置有下层传送带，下层传送带在其传输末端设置有搅拌机，搅拌机设置于称重试验台上，上层右侧传送带与下层传送带之间按照下层传送带的传送方向依次设置有第二蜡乳液仓、第二造纸污泥灰仓。
9.本发明的特征还在于，
10.骨料仓的出口处设置有阀门。
11.第一蜡乳液仓的出口处设置有喷头，喷头的上方设置有阀门。
12.第一造纸污泥灰仓内设置有滤网，第一造纸污泥灰仓的出口处设置有阀门。
13.第二蜡乳液仓的出口处设置有喷头，喷头的上方设置有阀门。
14.第二造纸污泥灰仓内设置有滤网，第二造纸污泥灰仓的出口处设置有阀门。
15.第一蜡乳液仓、第一造纸污泥灰仓、第二蜡乳液仓、第二造纸污泥灰仓上均设置有流量计。
16.本发明所采用的另一技术方案是，采用基于表面处理的酸性骨料性能提升装置提升酸性骨料的方法，具体为：启动上层左侧传送带、上层右侧传送带、下层传送带，打开骨料仓使骨料平铺于上层左侧传送带，再依次打开第一蜡乳液仓、第一造纸污泥灰仓，使蜡乳液和造纸污泥灰均匀地洒落在骨料表面，得到混合骨料，混合骨料一直传送至上层右侧传送带上再落入下层传送带上，依次打开第二蜡乳液仓、第二造纸污泥灰仓，使蜡乳液和造纸污泥灰均匀地洒落在混合骨料上，得到最终骨料，最终骨料通过下层传送带输送至搅拌机中，当称重试验台称取搅拌机中的最终骨料的质量，待到达设计质量后，停止上层左侧传送带、上层右侧传送带、下层传送带，并关闭骨料仓、第一蜡乳液仓、第一造纸污泥灰仓、第二蜡乳液仓、第二造纸污泥灰仓，启动搅拌机对最终骨料进行搅拌，结束后取出自然风干，得到改性骨料。
17.本发明的特征还在于，
18.上层左侧传送带的传送速率为0.5m/s，上层右侧传送带及下层传送带的传送速率为0.5-3.5m/s。
19.第一蜡乳液仓、第一造纸污泥灰仓、第二蜡乳液仓、第二造纸污泥灰仓的出料流量为100ml/s。
20.本发明的有益效果是，
21.(1)本发明提升酸性骨料的方法，通过酸性骨料用造纸污泥灰裹腹使酸性骨料与沥青的粘附性大大加强，沥青混凝土的耐久性等提高，且采用酸性骨料，能够节省碱性骨料的用料，从而极大地解决了沥青混凝土骨料料源问题；
22.(2)本发明提升酸性骨料的方法，采用造纸污泥灰来进行裹腹，造纸污泥属于生物固体废弃物，它既含有大量的纤维素类有机质和氮、磷、钾等植物养分，又含有病原物，易腐败发臭，造纸污泥作为固体废弃物,直接丢弃不仅会造成环境污染,更是对资源的一种浪费，其碱性可进行加工用于抗剥落剂；
23.(3)本发明提升酸性骨料的方法，采用蜡乳液来对造纸污泥灰湿润，蜡乳液是一种乳白色、半透明的液体，在混凝土固化期间，蜡乳液可防止水分蒸发过快，避免了不必要的表面水分蒸发,并且促进了水泥的水合作用，用蜡乳液湿润可以使沥青混凝土的抗渗防水性更上一层；
24.(4)本发明基于表面处理的酸性骨料性能提升装置的结构简单，能够控制速率及原料的流量，易于操作。
附图说明
25.图1是本发明基于表面处理的酸性骨料性能提升装置的结构示意图。
26.图中，1.骨料仓，2.骨料，3.阀门，4.第一蜡乳液仓，5.蜡乳液，6.喷头，7.第一造纸
污泥灰仓，8.造纸污泥灰，9.滤网，10.上层左侧传送带，11.上层右侧传送带，12.下层传送带，13.搅拌机，14.称重试验台，15.第二蜡乳液仓，16.第二造纸污泥灰仓。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
28.本发明提供一种基于表面处理的酸性骨料性能提升装置，结构如图1所示，包括上层左侧传送带10，上层左侧传送带10的上方且按照传送方向依次设置有骨料仓1、第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7，骨料仓1的出口处设置有阀门3，第一蜡乳液仓4的出口处设置有喷头6，喷头6的上方设置有阀门3，第一造纸污泥灰仓7内设置有滤网9，第一造纸污泥灰仓7的出口处设置有阀门3，上层左侧传送带10在其传输末端设置有上层右侧传送带11，上层右侧传送带11的下方设置有下层传送带12，下层传送带12在其传输末端设置有搅拌机13，搅拌机1设置于称重试验台(14上，上层右侧传送带11与下层传送带12之间按照下层传送带12的传送方向依次设置有第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16，第二蜡乳液仓15的出口处设置有喷头6，喷头6的上方设置有阀门3，第二造纸污泥灰仓16内设置有滤网9，第二造纸污泥灰仓16的出口处设置有阀门3，第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7、第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16上均设置有流量计，骨料仓1内填充有骨料2，第一蜡乳液仓4和第二蜡乳液仓15内装有蜡乳液5，第一造纸污泥灰仓7、第二造纸污泥灰仓16内装有造纸污泥灰8。
29.本发明提供一种采用基于表面处理的酸性骨料性能提升装置提升酸性骨料的方法，具体为：启动上层左侧传送带10、上层右侧传送带11、下层传送带12，打开骨料仓1使骨料平铺于上层左侧传送带10，再依次打开第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7，使蜡乳液和造纸污泥灰均匀地洒落在骨料表面，得到混合骨料，混合骨料一直传送至上层右侧传送带10上再落入下层传送带12上，依次打开第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16，使蜡乳液和造纸污泥灰均匀地洒落在混合骨料上，得到最终骨料，最终骨料通过下层传送带12输送至搅拌机13中，当称重试验台14称取搅拌机13中的最终骨料的质量，待到达设计质量后，停止上层左侧传送带10、上层右侧传送带11、下层传送带12，并关闭骨料仓1、第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7、第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16，启动搅拌机13对最终骨料进行搅拌，结束后取出自然风干，得到改性骨料。
30.上层左侧传送带10的传送速率为0.5m/s，上层右侧传送带11及下层传送带12的传送速率为0.5-3.5m/s；第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7、第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16的出料流量为100ml/s。
31.对比例
32.取某沥青混凝土坝用花岗岩碎石为酸性骨料，沥青采用中海油70#沥青，酸性骨料不进行任何处理。
33.按照《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)中的骨料-沥青黏附性试验(水煮法)测试该酸性骨料与沥青之间的黏附性，根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价酸性骨料与沥青之间的黏附性，骨料与沥青黏附性等级由好至差分为：5、4、3、2、1等级。
34.实施例1
35.取某沥青混凝土坝用花岗岩碎石为酸性骨料，沥青采用中海油70#沥青，酸性骨料按照下列过程进行处理：
36.步骤1、在实验室将酸性骨料置于烘干装置内进行烘干处理，温度控制在100～130℃，时间为2小时，得到干燥的酸性骨料后将骨料置于破碎机中打碎。
37.步骤2、将打碎的酸性骨料经过沙石传送筛分装置进行筛分，得到粒径分别为20～30mm、10～20mm、5～10mm、0～5mm干燥酸性骨料颗粒，并将20～30mm、10～20mm、5～10mm、0～5mm粒径按照35：32：19：14的重量份数比将酸性骨料颗粒搅拌均匀后置于骨料仓。
38.启动上层左侧传送带10、上层右侧传送带11、下层传送带12，打开骨料仓1使骨料平铺于上层左侧传送带10，再依次打开第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7，使蜡乳液和造纸污泥灰均匀地洒落在骨料表面，得到混合骨料，混合骨料一直传送至上层右侧传送带10上再落入下层传送带12上，依次打开第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16，使蜡乳液和造纸污泥灰均匀地洒落在混合骨料上，得到最终骨料，最终骨料通过下层传送带12输送至搅拌机13中，当称重试验台14称取搅拌机13中的最终骨料的质量，待到达设计质量后，停止上层左侧传送带10、上层右侧传送带11、下层传送带12，并关闭骨料仓1、第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7、第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16，启动搅拌机13对最终骨料进行搅拌，结束后取出自然风干，得到改性骨料。
39.上层左侧传送带10的传送速率为0.5m/s，上层右侧传送带11及下层传送带12的传送速率为0.5至1.5m/s，反复突变，突变间隔时间为1s；第一蜡乳液仓4、第一造纸污泥灰仓7、第二蜡乳液仓15、第二造纸污泥灰仓16的出料流量为100ml/s。
40.按照《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)中的骨料－沥青黏附性试验(水煮法)测试该酸性骨料与沥青之间的黏附性。根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价酸性骨料与沥青之间的黏附性，骨料与沥青黏附性等级由好至差分为：5、4、3、2、1等级。
41.实施例2
42.与实施例1的区别在于：上层右侧传送带11及下层传送带12的传送速率为1.5至2.5m/s，反复突变，突变间隔时间为1s；
43.按照《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)中的骨料－沥青黏附性试验(水煮法)测试该酸性骨料与沥青之间的黏附性。根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价酸性骨料与沥青之间的黏附性，骨料与沥青黏附性等级由好至差分为：5、4、3、2、1等级。
44.实施例3
45.与实施例1的区别在于：上层右侧传送带11及下层传送带12的传送速率为2.5至3.5m/s，反复突变，突变间隔时间为1s；
46.按照《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)中的骨料－沥青黏附性试验(水煮法)测试该酸性骨料与沥青之间的黏附性。根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价酸性骨料与沥青之间的黏附性，骨料与沥青黏附性等级由好至差分为：5、4、3、2、1等级。
47.各实施例实验结果分析：
48.水煮法结果测试不同实施例下骨料与沥青的粘附性等级见下表：
49.项目对比例实施例1实施例2实施例3粘附性等级1344
50.从水煮法试验结果来看，对比例中花岗岩与酸性骨料的黏附性都只有1级，黏附性最差，随着酸性骨料经过改性以后，蜡乳液与造纸污泥灰的作用下，实施例1中黏附性达到了3级，具有明显的提升，对于实施例2与实施例3均提升到了4级，与碱性骨料的粘附性接近。