专利名称：一种用于微波加热的矿渣沥青混凝土路面材料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及道路路面材料领域，具体涉及一种适用于微波加热的矿渣道路沥青混
凝土路面材料组合物。
背景技术：
众所周知，冬季道路除冰对于道路运输安全，保障交通通畅具有重要意义。微波加热是一种道路除冰的先进技术，国内外进行了大量研究。微波加热沥青混凝土路面的再生、养护对于节约道路建设成本、延长道路材料使用寿命、节能环保同样具有重要意义。
然而在微波加热沥青混凝土路面过程中，明显存在微波加热效率低的问题，严重限制了微波加热技术在路面材料领域的应用推广。究其原因是沥青混凝土材料本身电磁参数不合理，造成路面微波吸收率低，微波加热深度大，路面升温速度慢等一系列，在沥青混凝土中添加人工微波吸收剂，由于成本高，限制了其大范围的推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、可以大幅度提高沥青路面材料的微波加热速度，用于除冰、化雪，可再生沥青路面材料施工、沥青路面快速养护方面的的一种用于微波加热的矿渣沥青混凝土路面材料组合物 为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的通过在道路沥青混凝土制备过程中，添加磁性粉用于全部或部分替代传统沥青混凝土原料中的石灰石矿粉，采用磁性冶金矿渣部分取代传统沥青混凝土原料中的天然粗集料，用以改善和调整沥青混凝土路面材料的电磁参数； 所述微波加热的矿渣沥青混凝土组合物由磁性粉、石灰石矿粉、沥青、磁性冶金矿渣、天然粗集料组成，所述磁性粉和石灰石矿粉重量之和占沥青混凝土组合物总重量的5-15% ;所述沥青重量占沥青混凝土组合物总重量的3-7% ;所述磁性冶金矿渣和天然粗集料重量之和占沥青混凝土组合物总重量的79-92% 。其中，磁性粉占石灰石矿粉和磁性粉重量之和的比例为0-100% ;磁性冶金矿渣占天然粗集料和磁性冶金矿渣重量之和的比例为10-70%。 所述磁性粉为铁氧体粉或金属铁粉，磁性粉颗粒直径小于75微米，所述铁氧体粉为人工合成磁性铁氧体粉或天然磁性铁矿粉，铁氧体粉中含四氧化三铁重量比大于40%，所述金属铁粉为普通金属铁粉或羰基铁粉，金属铁粉中铁含量重量比大于80% 。
所述的磁性冶金矿渣为钢渣、铜渣或镍渣等磁性火法冶金矿渣，所述的磁性冶金矿渣的颗粒直径为75微米 13. 2毫米，Fe、Ni、Co磁性金属元素在磁性冶金矿渣中的重量含量需大于20% ，或Fe、Ni、Co磁性金属氧化物在磁性冶金矿渣中的重量含量需大于30% 。
所述矿渣沥青混凝土组合物在0. 9-6GHz范围的微波频率下，在室温25 °C ，组合物的压实厚度大于5毫米时，其微波反射率低于_2dB。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1)、本发明道路沥青混凝土微波加热材料可以采用传统的沥青混凝土制备工艺和设备获得，制备工艺简单； 2)、本发明的用于微波加热的沥青混凝土路面材料较传统沥青混凝土的微波加热升温速率提高几倍至几十倍。获得的微波沥青混凝土材料可以有效克服传统沥青混凝土路面微波加热过程中微波加热深度大，热量利用率低，表面温升慢等问题，可大幅度提高微波除冰、化雪效率，便于微波路面养护； 3)、本发明采用磁性矿渣代替传统沥青混凝土中的粗集料制备微波加热混凝土路面材料，不仅为矿渣的综合利用开辟新的途径，而且可以明显降低功能性路面材料成本。
具体实施例方式
下面通过实施例，对发明内容进行进一步的详细说明。 通过在道路沥青混凝土制备过程中，添加磁性粉用于全部或部分替代传统沥青混凝土原料中的石灰石矿粉，采用磁性冶金矿渣部分取代传统沥青混凝土原料中的天然粗集料，用以改善和调整沥青混凝土路面材料的电磁参数； 所述微波加热的矿渣沥青混凝土组合物由磁性粉、石灰石矿粉、沥青、磁性冶金矿渣、天然粗集料组成，所述磁性粉和石灰石矿粉重量之和占沥青混凝土组合物总重量的5-15% ;所述沥青重量占沥青混凝土组合物总重量的3-7% ;所述磁性冶金矿渣和天然粗集料重量之和占沥青混凝土组合物总重量的79-92% 。其中，磁性粉占石灰石矿粉和磁性粉重量之和的比例为0-100% ;磁性冶金矿渣占天然粗集料和磁性冶金矿渣重量之和的比例为10-70%。 所述磁性粉为铁氧体粉或金属铁粉，磁性粉颗粒直径小于75微米，所述铁氧体粉为人工合成磁性铁氧体粉或天然磁性铁矿粉，铁氧体粉中含四氧化三铁重量比应大于40% ，所述金属铁粉为普通金属铁粉或羰基铁粉，金属铁粉中铁含量重量比大于80% 。
所述的磁性冶金矿渣为钢渣、铜渣或镍渣等磁性火法冶金矿渣。所述的磁性冶金矿渣的颗粒直径为75微米 13. 2毫米，Fe、Ni、Co等磁性金属元素在磁性冶金矿渣中的重量含量需大于20X，或Fe、 Ni、 Co等磁性金属氧化物在磁性冶金矿渣中的重量含量需大于30%。 所述矿渣沥青混凝土组合物在0. 9-6GHz范围的微波频率下，在室温25 °C ，组合物的压实厚度大于5毫米时，其微波反射率低于_2dB。
实施例1 选用道路用壳牌90#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状矿渣，细集料采用磁铁矿粉和石灰石矿粉，矿渣沥青混凝土配比为磁铁矿粉10克，石灰石矿粉5克，沥青10克，颗粒直径为0. 075-2. 36毫米、Fe0含量35%的块状钢渣粗集料58克，颗粒直径为0. 075-4. 75毫米石灰岩碎石粗集料80克，在温度为155°C 士5。C下拌和均匀，在20Mpa压力下压制成型，获得直径50毫米，高度为26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率0. 5kw输出功率条件下加热40秒，温度上升了 50°C ，而不加矿渣的传统沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到3°C。在O. 9-6GHz的微波频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波反射率为_3. 4dB。
实施例2
4
选用道路用壳牌70#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状矿渣，细集料 采用石灰石矿粉，矿渣混凝土配比为石灰石矿粉12克，沥青10克，颗粒直径为2. 36-4. 75 毫米、FeO含量35%的块状钢渣粗集料33克，颗粒直径为0. 075-4. 75毫米石灰岩碎石粗集 料82克，在温度为155°C 士5t:下拌和均匀，在20Mpa压力下压制成型，获得直径50毫米，高 度为26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率0. 5kw输出功率条件下加热40秒，温 度上升了 35t:，而不加矿渣的沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到3°C。在0. 9-6GHz 的微波频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波反射率为_3. ldB。
实施例3 选用道路用壳牌70#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状铜渣，细集料 采用磁铁矿粉，矿渣混凝土配比为磁铁矿粉19克，沥青10克，颗粒直径为0. 075-2. 36毫 米、FeO含量43%块状铜渣粗集料18克，颗粒直径为0. 075-4. 75毫米石灰岩碎石粗集料98 克，在温度为155°C 士5t:下拌和均匀，在20Mpa压力下压制成型，获得直径50毫米，高度为 26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率0. 5kw输出功率条件下加热40秒，温度上升 了 3(TC，而不加矿渣的沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到3°C。在0. 9-6GHz的微波 频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波平均反射率为_2. 4dB。
实施例4 选用道路用壳牌70#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状铜渣，细集 料采用磁铁矿粉和石灰石矿粉，矿渣混凝土配比为磁铁矿粉10克，石灰石矿粉5克，沥 青10克，颗粒直径为0. 075-2. 36毫米、FeO含量43%块状铜渣粗集料30克，颗粒直径为 0. 075-4. 75毫米石灰岩碎石粗集料108克，在温度为155°C 士5。C下拌和均匀，在20Mpa压 力下压制成型，获得直径50毫米，高度为26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率 0. 5kw输出功率条件下加热40秒，温度上升了 37t:，而不加矿渣的沥青混凝土，加热同样时 间，温度上升不到3°C。在O. 9-6GHz的微波频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波平均 反射率为_2. 3dB。
实施例5 选用道路用壳牌70#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状矿渣，细集料 采用石灰石矿粉，矿渣混凝土配比为石灰石矿粉12克，沥青11克，颗粒直径为4. 75-11毫 米、FeO含量40X块状钢渣粗集料60克，颗粒直径为0. 075-4. 75毫米石灰岩碎石粗集料78 克，在温度为155°C 士5t:下拌和均匀，在20Mpa压力下压制成型，获得直径50毫米，高度为 26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率0. 5kw输出功率条件下加热40秒，温度上升 了 47t:，而不加矿渣的沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到3°C。在0. 9-6GHz的微波 频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波平均反射率为_3. 7dB。
实施例6 选用道路用壳牌70#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状镍渣，细集料 采用磁铁矿粉，矿渣混凝土配比为磁铁矿粉19克，沥青11克，颗粒直径为0. 075-2. 36毫 米、FeO含量40X块状镍渣粗集料60克，颗粒直径为0. 075-4. 75毫米石灰岩碎石粗集料78 克，在温度为155°C 155士5t:下，拌和均匀，在20Mpa压力下压制成型，获得直径50毫米，高 度为26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率0. 5kw输出功率条件下加热40秒，温 度上升了 46t:，而不加矿渣的沥青混凝土，加热同样 间，温度上升不到3°C。在0. 9-6GHz的微波频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波平均反射率为_3. 3dB。
实施例7 选用道路用壳牌70#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状铜渣，细集料 采用羰基铁粉，矿渣混凝土配比为羰基铁粉19克，沥青11克，颗粒直径为0. 075-2. 36毫 米、Fe0含量35X块状铜渣粗集料87克，颗粒直径为0. 075-4. 75毫米石灰岩碎石粗集料60 克，在温度为155°C 士5t:下拌和均匀，在20Mpa压力下压制成型，获得直径50毫米，高度为 26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率0. 5kw输出功率条件下加热40秒，温度上升 了 6rC，而不加矿渣的沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到3°C。在0. 9-6GHz的微波 频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波平均反射率为_4. 3dB。
实施例8 选用道路用壳牌70#沥青为胶结材料，粗集料为石灰岩碎石和块状镍渣，细集 料采用石灰石矿粉，矿渣混凝土配比为石灰石矿粉12克，沥青10.5克，颗粒直径为 0. 075-2. 36毫米、FeO含量35%块状镍渣粗集料40克，颗粒直径为0. 075-4. 75毫米石灰 岩碎石粗集料107克，在温度为155°C 士5t:下拌和均匀，在20Mpa压力下压制成型，获得直 径50毫米，高度为26毫米的圆柱形试样。在2. 45GHz的微波频率0. 5kw输出功率条件下 加热40秒，温度上升了 55°C ，而不加矿渣的沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到3°C 。 在0. 9-6GHz的微波频率下，测得该矿渣沥青混凝土材料电磁波平均反射率为-4. OdB。
权利要求
一种用于微波加热的矿渣沥青混凝土路面材料组合物，其特征是通过在道路沥青混凝土制备过程中，添加磁性粉用于全部或部分替代传统沥青混凝土原料中的石灰石矿粉，采用磁性冶金矿渣部分取代传统沥青混凝土原料中的天然粗集料，用以改善和调整沥青混凝土路面材料的电磁参数；所述微波加热的矿渣沥青混凝土组合物由磁性粉、石灰石矿粉、沥青、磁性冶金矿渣、天然粗集料组成，所述磁性粉和石灰石矿粉重量之和占沥青混凝土组合物总重量的5-15％；所述沥青重量占沥青混凝土组合物总重量的3-7％；所述磁性冶金矿渣和天然粗集料重量之和占沥青混凝土组合物总重量的79-92％。其中，磁性粉占石灰石矿粉和磁性粉重量之和的比例为0-100％；磁性冶金矿渣占天然粗集料和磁性冶金矿渣重量之和的比例为10-70％。
2. 根据权利要求1所述的一种用于微波加热的矿渣沥青混凝土路面材料组合物，其特征在于所述磁性粉为铁氧体粉或金属铁粉，磁性粉颗粒直径小于75微米。所述铁氧体粉为人工合成磁性铁氧体粉或天然磁性铁矿粉，铁氧体粉中含四氧化三铁重量比大于40% ;所述金属铁粉为普通金属铁粉或羰基铁粉，金属铁粉中铁含量重量比大于80% 。
3. 根据权利要求1所述的一种用于微波加热的矿渣沥青混凝土路面材料组合物，其特征在于所述的磁性冶金矿渣为钢渣、铜渣或镍渣的磁性火法冶金矿渣，所述的磁性冶金矿渣的颗粒直径为75微米 13. 2毫米，Fe、Ni、Co磁性金属元素在磁性冶金矿渣中的重量含量需大于20X，或Fe、Ni、Co磁性金属氧化物在磁性冶金矿渣中的重量含量需大于30%。
4. 根据权利要求l-3所述的一种用于微波加热的矿渣沥青混凝土路面材料组合物，其特征在于所述组合物在0. 9-6GHz范围内的微波频率作用下，室温为25t:，组合物的压实厚度大于5毫米时，其微波反射率低于_2dB。
全文摘要
本发明公开了一种适用于微波加热的矿渣道路沥青混凝土路面材料组合物。通过在道路沥青混凝土制备过程中，添加磁性粉用于全部或部分替代传统沥青混凝土原料中的石灰石矿粉，采用磁性冶金矿渣部分取代传统沥青混凝土原料中的天然粗集料，最终获得的组合物由磁性粉、石灰石矿粉、沥青、磁性冶金矿渣、天然粗集料组成，这种矿渣沥青混凝土较传统沥青混凝土的微波加热升温速率提高几倍至几十倍，而成本却较低，可大幅度提高微波除冰、化雪效率；广泛用于各种沥青混凝土公路路面，飞机场，工厂，机关，学校，部队等单位使用。
文档编号C04B18/14GK101774786SQ200910254549
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者王振军, 艾涛, 赵鹏 申请人:长安大学