一种轻质耐久型沥青基复合材料及其制作方法与流程

本发明属于建筑材料
技术领域：
，具体涉及一种轻质耐久型沥青基复合材料及其制作方法。
背景技术：
：我国作为农业大国，每年可生成7亿多吨秸秆，如此巨量的农业“废弃物”，因没有合理的利用途径，每年夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首；木材加工产生行业的木屑、木粉、边角料等废弃物，长久以来也只能焚烧解决，成为制约行业发展的难题；随着国内居民生活水平及消费能力的提升，我国汽车保有量名列世界前列，每年产生的废旧轮胎有几亿条之多，废旧轮胎回收利用也成为环保行业难题。轻质沥青混合料由来已久，是指用轻质集料代替传统石灰岩、辉绿岩、玄武岩等天然高密度矿料拌制而成的混合料。轻质沥青混合料具有密度小、节省材料、环保、能适用于特殊区域(如桥面、钢桥面)等特点，是沥青混合料技术应用的一个重要发展方向。传统的轻质沥青混合料是大部分是从轻量化角度出发，采用有级配的轻集料，如木块、陶粒等替代传统天然矿料，按照道路体系施工、应用。但是，目前的轻质沥青混合料的加工成本高，工艺复杂，并且，没有防潮隔水的功效，无法用于铺设对防潮隔水要求较高的路面。技术实现要素：有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种轻质耐久型沥青基复合材料及其制作方法，本发明提供的轻质耐久型沥青基复合材料的制备工艺简单，成本低，并且，具有质轻、高韧性、高弹性、高密实度以及良好的防潮隔水性能。本发明提供了一种轻质耐久型沥青基复合材料，由包括以下重量份的原料制备而成：优选的，所述沥青选自石油沥青或改性沥青，所述沥青的针入度为20dmm～120dmm。优选的，所述生物质填料选自木质、草本质或木质-草本质混合物经粉碎得到的颗粒、渣或粉，所述生物质填料的粒度小于2.36mm。优选的，所述生物质填料选自实木颗粒、木屑、木粉、粉碎秸秆渣、谷糠、干纸浆渣中的一种或多种。优选的，所述聚合物填料选自sbs、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、废轮胎橡、废塑料中的一种或多种，所述聚合物填料的粒径小于1.18mm。优选的，所述矿物质填料为矿粉、粉煤灰、石灰、水泥、钢渣中的一种或多种。优选的，所述阻燃剂选自氢氧化镁阻燃剂、氮磷系膨胀阻燃剂、三氧化二锑阻燃剂、硼酸锌阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂中的一种或多种。优选的，所述活化剂为氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或多种。本发明还提供了一种上述复合材料的制作方法，包括以下步骤：a)将生物质填料与活化剂混合，进行活化处理，得到混合物a；b)将聚合物填料、矿物质填料、阻燃剂与所述混合物a混合后预热，得到混合物b；c)将所述预热后的混合物b连同溶化的沥青混合搅拌均匀，得到混合物c；d)将所述混合物c热压成型，脱模后得到轻质耐久型沥青基复合基材。优选的，所述预热温度为120℃-180℃；步骤c)中，所述搅拌的速率50r/s～500r/s，所述搅拌的时间不低于60s；步骤d)中，所述热压成型的温度为90℃～160℃；压强为10mpa～30mpa，所述脱模温度25℃～50℃。与现有技术相比，本发明提供了一种轻质耐久型沥青基复合材料，由包括以下重量份的原料制备而成：沥青30～60重量份；生物质填料10～50重量份；聚合物填料5～30重量份；矿物质填料5～30重量份；阻燃剂1～15重量份；活化剂0.1～5重量份。本发明以沥青为基质材料，同时添加生物质填料、聚合物填料和矿物质填料配合阻燃剂和活化剂，通过上述原料的相互反应以及作用，使得到的复合材料具有质轻、高韧性、高弹性、高密实度、耐腐蚀等特点，适合用于防潮、隔水的建筑领域；无毒、环保、耐久性好，可长期使用。为农业、木材加工行业所产生的生物质废弃物找到一条综合利用途径，提升生物质废弃物附加值，保护生态环境，价格低廉、易于成型，可以根据模具任意成型，适合用于对尺寸有要求的环境。附图说明图1为实施例1制备的复合材料试块的照片。具体实施方式本发明提供了一种轻质耐久型沥青基复合材料，由包括以下重量份的原料制备而成：本发明以沥青为基质材料，其中，沥青作为原料的使用量为30～60重量份，优选为35～55重量份，进一步优选为40～50重量份。所述沥青选自石油沥青或改性沥青，优选为70号道路石油沥青或sbs改性沥青。所述沥青的针入度为20dmm～120dmm，优选为40～100dmm，进一步优选为60～80dmm。本发明采用生物质填料、聚合物填料以及矿物质填料三种物质的混合物作为复合填料。其中，生物质填料的使用量为10～50重量份，优选为20～40重量份，进一步优选为25～35重量份。所述生物质填料为本领域技术人员所熟知的木质、草本质或木质-草本质混合物经粉碎得到的颗粒、渣或粉状物质，并无特殊限制，可以为实木颗粒、木屑、木粉、粉碎秸秆渣、谷糠、干纸浆渣中的一种或多种。所述生物质填料的粒度优选为小于2.36mm，进一步优选为小于1.18mm，最优选为小于0.3mm。所述聚合物填料的使用量为5～30重量份，优选为10～25重量份，进一步优选为15～20重量份。所述聚合物填料为本领域技术人员所熟知的高分子聚合物，可以为sbs、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、废轮胎橡、废塑料中的一种或多种。聚合物填料均匀分散在混合物分散体系中，一方面与沥青发生浅度溶胀反应，吸收体系中多于的油分，保障复合材料具有一定强度；另一方面，聚合物填料作为弹性载体，具有高强度、高回弹性和良好抗冲击的性能，可提高复合材料的抗撕裂强度、耐疲劳性能及吸收应力的能力。所述聚合物填料优选粒径小于1.18mm，再优选粒径0.6mm，最优选粒径小于0.3mm。所述矿物质填料的使用量为5～30重量份，优选为10～25重量份，进一步优选为15～20重量份。所述矿物质填料为矿粉、粉煤灰、石灰、水泥、钢渣中的一种或多种复合。矿物质填料是一种更细的填料，填充在较粗的填料与沥青空隙中间，保障体系密实度，增加了隔水防渗的功能，同时矿物质填料大多具有化学活性，可以跟沥青中的某些基团发生化学反应，增强了粘结性。粒径小于2.36mm，进一步优选为小于1.18mm，最优选为小于0.3mm。所述轻质耐久型沥青基复合材料还包括阻燃剂，所述阻燃剂的使用量为1～15重量份，优选为3～12重量份，进一步优选为5～10重量份。阻燃剂为本领域技术人员熟知的氢氧化镁阻燃剂、氮磷系膨胀阻燃剂、三氧化二锑阻燃剂、硼酸锌阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂及各类无机复合阻燃剂中的一种或多种。阻燃剂的作用主要是覆盖在材料表面，阻断氧气供应，同时自身吸热分解或挥发，稀释可燃成分和氧气，达到各成分在高温拌合过程中，阻燃、降低烟气产生的效果。所述轻质耐久型沥青基复合材料还包括活化剂，所述活化剂的使用量为0.1～5重量份，优选为1～5重量份，进一步优选为2～4重量份。活化剂的用量为生物质填料的0.5wt％～5wt％。活化剂为氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或多种。大多数的木质、草本呈弱酸性，因为其中含有单宁酸、醋酸、蚁酸、树脂酸及其他酸性物质，活化剂能明显改善生物质填料表面酸碱性，从而有效提高生物质填料与沥青粘附效果。进而提高沥青的高韧性、高弹性、高密实度以及良好的防潮隔水性能。本发明还提供了一种上述复合材料的制作方法，包括以下步骤：a)将生物质填料与活化剂混合，进行活化处理，得到混合物a；b)将聚合物填料、矿物质填料、阻燃剂与所述混合物a混合后预热，得到混合物b；c)将所述预热后的混合物b连同溶化的沥青混合搅拌均匀，得到混合物c；d)将所述混合物c热压成型，脱模后得到轻质耐久型沥青基复合基材。本发明首先将生物质填料与活化剂混合，进行活化处理，其中，本发明对所述混合的方法并没有特殊限制，可直接将生物质填料与活化剂干拌混合，也可将活化剂与同质量的水混合后，均匀喷洒于生物质填料表面，并烘干。所述活化处理的温度并没有特殊限制，室温即可。在本发明中，将所述室温定义为20±10℃。时间为1h～5h进行活化处理后，得到混合物a。将聚合物填料、矿物质填料、阻燃剂与所述混合物a混合后预热，得到混合物b。本发明对所述预热的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的预热方法即可。所述预热温度为120℃～180℃，优选为140℃～160℃；所述预热时间为0.5h～5h，优选为1h～3h。接着，将所述预热后的混合物b连同溶化的沥青混合搅拌均匀，得到混合物c；所述搅拌速率50r/s～500r/s，优选为100r/s～200r/s；搅拌时间不低于60s，优选为60s～300s，更优选为120s～180s，混合料均匀，无明显团块或花白料。将所述混合物c热压成型，脱模后得到轻质耐久型沥青基复合基材。将所述混合物c放入到成型模具中，在一定压力下热压成型，所述成型温度90℃～160℃，优选为120℃～140℃；热压机压强为10mpa～30mpa，优选为15mpa～20mpa；脱模温度25℃～50℃，进一步优选为30～45℃。本发明采用天然的生物质原料经过粉碎、细磨变为轻量化生物质填料如木粉、木屑、秸秆渣、谷糠等，再与聚合物填料、矿物质填料、沥青拌合，形成胶浆状混合物。可在模具内压实成型，也可浇筑施工，具有质轻、高韧性、高弹性、高密实度、耐腐蚀等特点，广泛应用于室外及特殊防水隔水设施、场地、建筑的施工建设。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的轻质耐久型沥青基复合材料及其制作方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。实施例1沥青基复合材料的原料组成如表1所示。所述70号沥青针入度为70dmm，木屑粒径小于1.18mm，废轮胎橡胶粉粒径小于0.3mm，粉煤灰粒径小于0.3mm。表1沥青基复合材料原料组成物料含量70号普通道路石油沥青50％木屑10％废轮胎橡胶粉10％粉煤灰(一级)25％阻燃剂4.5％消石灰0.5％其制备过程，包括如下步骤：步骤一：将木屑与消石灰按比例均匀混合；步骤二：40目废轮胎胶粉、一级粉煤灰、硼酸锌阻燃剂按比例与活化后的木屑混匀，并在干燥箱中140℃烘干预热2h；步骤三：预热后的物料投入到混合料拌合锅中，加入一定数量的70号道路石油沥青，在恒温140℃下拌合180s，出料；步骤四：将混合均匀的拌合料迅速填装到模具中，刮平。调整压力机的压强15mpa，压制完成后，将试模连同试件取去，自然冷却至室温，脱模，即得到成型好的复合材料试块。参见图1，图1为实施例1制备的复合材料试块的照片。实施例2沥青基复合材料的原料组成如表2所示。所述sbs改性沥青针入度为50dmm，谷糠粒径小于1.18mm，废轮胎橡胶粉粒径小于0.3mm，矿粉粒径小于0.3mm。表2沥青基复合材料原料组成物料含量sbs改性沥青50％谷糠20％废轮胎橡胶粉10％矿粉14％阻燃剂4.5％烧碱1.5％其制备过程，包括如下步骤：步骤一：烧碱用水溶解，配制为浓度50％的烧碱水溶液，均匀喷洒谷糠表面，并烘干；步骤二：40目废轮胎胶粉、矿粉、硼酸锌阻燃剂按比例与活化后的谷糠混匀，并在干燥箱中140℃烘干预热2h；步骤三：预热后的物料投入到混合料拌合锅中，加入一定数量的sbs改性沥青，在恒温140℃下拌合180s，出料；步骤四：将混合均匀的拌合料迅速填装到模具中，刮平。调整压力机的压强15mpa，压制完成后，将试模连同试件取去，自然冷却至室温，脱模，即得到成型好的复合材料试块。实施例3沥青基复合材料的原料组成如表3所示。所用70号沥青针入度为70dmm，玉米秸糠粒径小于2.36mm，矿粉粒径小于0.3mm。表3沥青基复合材料原料组成其制备过程，包括如下步骤：步骤一：将玉米秸糠与消石灰按比例均匀混合；步骤二：矿粉、硼酸锌阻燃剂按比例与活化后的木屑混匀，并在干燥箱中140℃烘干预热2h；步骤三：预热后的物料投入到混合料拌合锅中，加入一定数量的70号道路石油沥青，在恒温140℃下拌合180s，出料；步骤四：将混合均匀的拌合料迅速填装到模具中，刮平。调整压力机的压强15mpa，压制完成后，将试模连同试件取去，自然冷却至室温，脱模，即得到成型好的复合材料试块。对比例1沥青基复合材料的原料组成如表4所示。所述70号沥青针入度为70dmm，废轮胎橡胶粉粒径小于0.3mm，粉煤灰粒径小于0.3mm。表4沥青基复合材料原料组成物料含量70号普通道路石油沥青50％废轮胎橡胶粉20％粉煤灰(一级)30％其制备过程，包括如下步骤：步骤一：40目废轮胎胶粉、一级粉煤灰按比例混匀，并在干燥箱中140℃烘干预热2h；步骤二：预热后的物料投入到混合料拌合锅中，加入一定数量的70号道路石油沥青，在恒温140℃下拌合180s，出料；步骤三：将混合均匀的拌合料迅速填装到模具中，刮平。调整压力机的压强15mpa，压制完成后，将试模连同试件取去，自然冷却至室温，脱模，即得到成型好的复合材料试块。对比例2沥青基复合材料的原料组成如表5所示。所述70号沥青针入度为70dmm，木屑粒径小于1.18mm，废轮胎橡胶粉粒径小于0.3mm，粉煤灰粒径小于0.3mm。表5沥青基复合材料原料组成物料含量70号普通道路石油沥青50％木屑10％废轮胎橡胶粉10％粉煤灰(一级)25％阻燃剂5％其制备过程，包括如下步骤：步骤一：40目废轮胎胶粉、一级粉煤灰、硼酸锌阻燃剂按比例与木屑混匀，并在干燥箱中140℃烘干预热2h；步骤三：预热后的物料投入到混合料拌合锅中，加入一定数量的70号道路石油沥青，在恒温140℃下拌合180s，出料；步骤四：将混合均匀的拌合料迅速填装到模具中，刮平。调整压力机的压强15mpa，压制完成后，将试模连同试件取去，自然冷却至室温，脱模，即得到成型好的复合材料试块。实施例4对实施例1～3，对比例1～2制备的复合材料试块进行性能测试，结果见表4表6性能测试结果以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3