一種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及瀝青路面材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國高速公路的飛速發(fā)展，瀝青路面得到廣泛應(yīng)用。目前在我國建成 的高速公路中，超過90%的路面采用瀝青路面。因?yàn)槠渚哂斜砻嫫秸o接縫、振動(dòng)小、噪聲 低、行車舒適、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便、適宜于分期修建等優(yōu)點(diǎn)。在已經(jīng)建成通車的高速公 路瀝青路面中，大部分路面的使用狀況良好。但是，隨著交通量的急劇增加，多輪軸重載車 輛持續(xù)增多，局部路段存在超載和重載現(xiàn)象，致使局部瀝青路面車轍問題突出。車轍屬永久 變形，分為壓密型車轍、失穩(wěn)型車轍、結(jié)構(gòu)型車轍三種類型，其中失穩(wěn)型車轍最為普遍，由于 在高溫條件下，剪應(yīng)力超過瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致集料在混合料內(nèi)迀移，路面?zhèn)认蛄?動(dòng)變形，不斷累積形成車轍。
[0003] 究其緣由，歸結(jié)起來可分為內(nèi)因、外因及其他因素三大類。其中內(nèi)因主要反映在 瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的不良，如施工中用油偏多、瀝青稠度偏低、礦料級(jí)配中細(xì)料過多、 礦粉摻量過大、天然的圓狀集料顆粒含量高等；外因主要是極端氣候條件、渠化交通及重載 車輛數(shù)量的增加；其他因素則是指路面基層和路面結(jié)構(gòu)組合及其施工質(zhì)量對(duì)路面車轍的影 響。
[0004] 車轍的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了行車安全、路面的使用壽命和服務(wù)質(zhì)量，給瀝青路面及路 面的使用者帶來了諸多危害，因此，如何控制瀝青路面車轍是道路界最迫切關(guān)心的問題。目 前，防治措施主要有：在路線及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)避免車轍，如避免設(shè)置長大縱坡路段、改善 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合、提高中面層抗車轍性能、確保結(jié)構(gòu)層連續(xù)受力；采用不同的設(shè)計(jì)方法設(shè) 計(jì)骨架嵌擠型混合料，提高混合料抗車轍性能；采用改性瀝青，瀝青類型對(duì)混合料的抗車轍 能力有顯著的影響。可見，尋找一種能有效抵抗車轍的瀝青混凝土材料迫在眉睫。
[0005] 高模量瀝青混凝土具有優(yōu)良的抗車轍功能，主要采用硬質(zhì)瀝青、巖瀝青復(fù)合改性 劑（RA)及摻加熱固性高聚物材料（PRPLASTS)等瀝青改性材料，已在法國、德國、意大利等 西歐國家及北非國家得到廣泛應(yīng)用。高模量瀝青混凝土核心技術(shù)在于外摻劑與瀝青形成高 彈性、強(qiáng)粘結(jié)的瀝青膠漿，高模量劑在瀝青膠漿中起到交聯(lián)與支撐作用，提高瀝青混凝土的 彈性和剛度，有效地抑制了瀝青路面車轍變形，減少了交通荷載傳遞到底基層的應(yīng)力，提高 瀝青路面的耐久性。
[0006] 目前，煤氣化產(chǎn)能以合成氨產(chǎn)量估算，全年生產(chǎn)合成氨約9000萬噸，煤氣化裝置 全年需要煤炭量約13. 5億噸，以灰含量18%計(jì)算、碳轉(zhuǎn)化率94%計(jì)算，則每年產(chǎn)生3. 04億 噸灰渣。煤氣化渣在高溫、缺氧、濕態(tài)、密閉環(huán)境下煤氣化后形成的殘?jiān)?，富含與瀝青吸附性 極好的炭黑，可增強(qiáng)礦料與瀝青的粘附性；氣化形成的多孔疏松微組織相，超大比表面積， 瀝青組分相、高聚物組分相滲入其中，構(gòu)建組分互滲透、高粘彈網(wǎng)狀結(jié)合體，提高了瀝青膠 漿的彈性和勁度模量，減少混合料的累積變形，可見，將煤氣化渣應(yīng)用于瀝青混凝土中，能 有效地提升瀝青混凝土的模量，降低瀝青路面的車轍病害，同時(shí)，也為環(huán)保型利用煤氣化渣 提供了新的思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土 材料。該瀝青混凝土材料主要由聚合物改性瀝青、集料、煤氣化渣、聚丙烯腈纖維等組成。聚 合物改性瀝青為SBS改性瀝青，滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTGF40-2004》聚合物改 性瀝青技術(shù)要求，集料為公路瀝青路面常用石料，煤氣化渣來自流化床煤渣，分為粗渣和細(xì) 渣。
[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土材料組成及制備方法。 制備煤氣化渣高模量瀝青混凝土工藝流程簡單，實(shí)現(xiàn)煤渣廢物利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，具有重要的 現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下技術(shù)方案：
[0010] -種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土材料，包括如下重量份配比的材料：
[0011] 聚合物改性瀝青4. 5~5. 5份 集料80~88份
[0012] 煤氣化渣10~20份 聚丙烯腈纖維0.2~0.3份。
[0013] 作為一種優(yōu)選方案，所述聚合物改性瀝青為SBS改性瀝青，屬于《公路瀝青路面施 工技術(shù)規(guī)范JTGF40-2004》所列SBS改性瀝青的I-B或Ι-C或Ι-D系列。
[0014] 作為一種優(yōu)選方案，所述集料為公路瀝青路面常用石料，材質(zhì)為石灰?guī)r或輝綠巖 或玄武巖。
[0015] 作為一種優(yōu)選方案，所述常用石料共分為0~3mm、3~5mm、5~10mm、10~15mm 和15~20mm五檔規(guī)格，用于配制AC-13型和AC-20型瀝青混凝土。
[0016] 作為一種優(yōu)選方案，所述煤氣化渣分為細(xì)渣和粗渣。
[0017] 作為一種優(yōu)選方案，所述細(xì)渣的質(zhì)量份數(shù)為2~5份，粗渣的質(zhì)量份數(shù)為8~15 份。
[0018] 作為一種優(yōu)選方案，所述聚丙烯腈纖維是用質(zhì)量百分比85%以上的丙烯腈與第二 和第三單體的共聚物，經(jīng)濕法紡絲或干法紡絲制得的合成纖維。
[0019] 作為一種優(yōu)選方案，所述第二單體為非離子型單體，第三單體為離子型單體。
[0020] 為實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本發(fā)明公開了如下技術(shù)方案：
[0021 ] -種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土材料的制備方法，包括如下步驟：
[0022] (1)稱取試驗(yàn)用聚丙烯腈纖維；
[0023] (2)在180°C-190°C溫度下，將配制摻煤氣化高模量瀝青混凝土的各檔集料恒溫 加熱4h以上，煤氣化渣在150°C~160°C溫度下，恒溫加熱2h以上，備用；
[0024] (3)將SBS改性瀝青加熱至170°C~180°C，并充分?jǐn)嚢杈矗瑐溆茫?br>[0025] (4)采用瀝青混合料攪拌鍋，將熱集料和煤氣化粗渣干拌10s，然后加入聚丙烯腈 纖維干拌5s;
[0026] (5)加入熱瀝青濕拌90s，然后加入煤氣化細(xì)渣濕拌90s;
[0027] (6)從瀝青混合料攪拌鍋中取樣，經(jīng)馬歇爾擊實(shí)儀擊實(shí)成型，即完成了摻煤氣化渣 高模量瀝青混凝土制備；或經(jīng)車轍輪碾儀，碾壓成型摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土。
[0028] 本發(fā)明公開的一種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土材料及其制備方法，具有以下有 益效果：
[0029] 1)煤氣化渣富含石墨相，與瀝青兼容性較好，提高了瀝青與集料的粘附性；
[0030] 2)因高壓氣化，形成了大量多孔疏松微組織相，超大比表面積，瀝青組分相、高聚 物組分相滲入其中，構(gòu)建組分互滲透、高粘彈網(wǎng)狀的瀝青膠漿結(jié)合體，提高了瀝青膠漿的彈 性和勁度模量，減少了混合料的累積變形，有效地抑制了瀝青混凝土路面車轍的產(chǎn)生；
[0031 ] 3)摻入聚丙烯腈纖維，起到良好的"橋接加筋"作用，進(jìn)一步提升了高模量瀝青混 凝土高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能及水穩(wěn)定性，延長瀝青路面使用壽命；
[0032] 4)轉(zhuǎn)廢為寶，環(huán)?；昧嗣簹饣蔷G色發(fā)展的成功典范。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合AC-13型高模量瀝青混凝土的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0034] -種摻煤氣化渣高模量瀝青混凝土材料，包括如下重量份配比的材料：
[0035] 聚合物改性瀝青4. 5~5. 5份 集料80~88份
[0036] 煤氣化渣10~20份 聚丙烯腈纖維0. 2~0. 3份
[0037] 聚合物改性瀝青為SBS改性瀝青，屬于《公路瀝