一种赤泥纤维复合材料、其制备方法及在改性沥青中的应用技术

本发明专利技术属于改性沥青技术领域，具体涉及一种赤泥纤维复合材料、其制备方法及在改性沥青中的应用。本发明专利技术的提供了一种赤泥纤维复合材料，通过将生产废料赤泥、消石灰、水泥及白泥分别烘干后按比例混合、球磨获得粉体混合物之后与纤维混均。该赤泥纤维复合材料主要成分为生产废料，应用于沥青混合料，可以有效增强沥青混合料中集料的黏附性，提高沥青的稳定性，所述沥青混合料制备方法如下：将粗集料、细集料预混合，依次加入沥青、赤泥纤维复合材料及填料搅拌均匀后得到所述改性沥青混合料，该方法得到的改性沥青混合料具有良好的热稳定性，高温抗车辙性、低温抗裂性、水稳定性显著提高，减少沥青路面在服役期间的病害，降低道路维修成本。

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥纤维复合材料、其制备方法及在改性沥青中的应用
本专利技术属于道路工程材料及制备
，具体涉及一种赤泥纤维复合材料、所述赤泥纤维复合材料的制备方法以及复合材料应用于沥青得到的混合料及制备方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。随着我国经济的不断发展，我国公路建设也进入快速发展期。截止2018年我国高速公路里程已超过13万公里，公路里程达400万公里。在实际工程建设中，高等级公路的路面典型结构为半刚性基层沥青路面，沥青路面的用量比例已达85％以上。但随着公路通车年限的增加或由于重载车比例大，沥青路面会出现各种病害，如车辙、裂缝、坑槽等。要想提高沥青路面的使用寿命，提高沥青面层的路用性能尤为关键。赤泥是碱法处理铝土矿提取氧化铝后排放的不溶性固体工业废弃物，因其富含氧化铁，呈现出红色或褐色，故称为赤泥，每生产1吨氧化铝大约会产生1.0-1.8吨赤泥。根据生产方法的不同，赤泥可分为烧结法赤泥、拜耳法赤泥和联合法赤泥。我国铝工业自上世纪90年代开始步入迅速发展阶段，在氧化铝产能迅速提高的同时，赤泥的排放量也日益增长。由于环保意识的增强，目前赤泥主要采用筑坝堆存的排放方式，每吨赤泥的管理、堆存费用达到50～100元，不仅占用土地资源，强碱性、高盐度的赤泥废弃物还会可能会影响生态环境。现有研究表明，赤泥比表面积大，表面质地较粗，孔隙较多，可见许多球形小颗粒黏附在一起，吸附能力强，具有较强的疏水性，因而可对沥青混合料的路用性能起到改善作用。沥青属于不可再生的资源，采用赤泥资源对沥青进行添加，能够有效降低沥青成本，提高路面使用强度。路用纤维的出现，能在很大程度上提升沥青路面的使用品质。纤维沥青混合料对于低温抗裂性、高温稳定性设计要求较高的路面都具有良好的适用性。纤维具有良好的分散性、热稳定性、足够的吸持沥青的能力、较高的抗拉强度、良好的握裹力等技术优势，均匀分散在沥青混合料中的纤维能够形成三维网状结构，可改善沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。专利CN103850164B中提供了一种长寿命的排水路面，采用消石灰、赤泥和组合纤维对沥青进行改性，能够具有良好的排水效果。
技术实现思路
针对上述研究背景，本专利技术基于赤泥与纤维外掺改性材料的性能特点，另外加入水泥、白泥等成分，提供了新型的赤泥与纤维复合改性沥青复合材料及其制备方法，该复合材料对沥青混合料进行改性，不仅能够实现良好的防水稳定，在高温稳定性方面也具有显著的提升。基于上述技术效果，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术第一方面，提供一种赤泥纤维复合材料，所述赤泥纤维复合材料的原料组成如下：赤泥、纤维、消石灰、水泥及白泥。优选的，所述原料及其重量份为赤泥60-80份，纤维5-10份，消石灰1-10份，水泥1-10份，白泥1-10份。进一步优选的，所述赤泥为66～78份。进一步优选的，所述纤维为6～8份。进一步优选的，所述消石灰为3～7份。进一步优选的，所述水泥为4～8份。进一步优选的，所述白泥为3～8份。优选的，所述赤泥为烧结法赤泥和拜耳法赤泥中的一种或两种的混合物。优选的，所述纤维为玄武岩纤维、聚酯纤维、碳纤维、木质素纤维中的一种或几种。优选的，所述水泥为硅酸盐水泥。本专利技术第二方面，提供第一方面所述赤泥纤维复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将干燥的赤泥、消石灰、水泥、白泥混合后球磨得到粉体混合物，再与纤维混合得到所述赤泥纤维复合材料。优选的，所述制备方法包括以下步骤：(1)分别将赤泥、消石灰、水泥、白泥放入破碎机中破碎10-40min，然后放入100～110℃烘箱中干燥2-3h去除水分；(2)将干燥后的赤泥、消石灰、水泥、白泥用球磨机磨10-40min，磨细至《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对填料所要求的粒径；(3)球磨后的赤泥、消石灰、水泥、白泥充分搅拌10-40min，向其中加入纤维后继续搅拌10-40min。本专利技术第三方面，提供第一方面所述赤泥纤维复合材料在制备改性沥青中的应用。本专利技术第四方面，提供一种改性沥青混合料，所述改性沥青混合料的原料组成如下：粗集料、细集料、沥青、赤泥纤维复合材料及填料。优选的，所述原料及重量份为：粗集料60-80份，细集料20-40份，沥青2-6份，赤泥纤维复合材料2-6份，填料3-6份。进一步优选的，所述粗集料为65～75份。进一步优选的，所述细集料为24～36份。进一步优选的，所述沥青、赤泥纤维复合材料或填料为4～5份。优选的，所述粗集料与细集料的类型为石灰岩、玄武岩、花岗岩或辉绿岩。在沥青混合料中，本领域内所指的粗集料认定为粒径大于2.36mm以上的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等；细集料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂(包括机制砂)及石屑。进一步优选的，所述粗集料与细集料指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)对粗集料的基本要求。优选的，所述沥青为基质沥青或改性沥青，满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)。优选的，所述填料为石灰岩矿粉。进一步优选的，所述石灰岩矿粉满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)对填料的要求。本专利技术第五方面，以供第四方面所述改性沥青混合料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：分别将填料、粗集料、细集料及赤泥纤维复合材料预热处理，将沥青预热熔化；将粗集料与细集料混均，依次向其中加入预热后的沥青、赤泥纤维复合材料及填料，搅拌均匀得到所述改性沥青混合料。优选的，所述填料置于160-180℃条件下烘箱中预热2-3h。优选的，所述粗集料或细集料置于160-170℃烘箱中预热2-3h。优选的，所述赤泥纤维复合材料置于160-180℃烘箱中预热1-3h。优选的，所述沥青置于130-150℃烘箱中预热1-3h使其融化。优选的，所述粗集料与细集料在160-170℃环境中搅拌30-90s。优选的，所述加入沥青后的搅拌时间为90-180s。优选的，所述加入赤泥纤维复合材料后的搅拌时间为30-90s。优选的，所述加入填料后搅拌时间为90-180s。本专利技术第六方面，提供第一方面所述赤泥纤维复合材料或改性沥青混合料在路面建筑方面的应用。以上一个或多个技术方案的有益效果是：(1)所述赤泥纤维复合改性材料，其中主要成分为固体废弃物，这为固体废弃物的利用提供了途径，做到了变废为宝，即可以大量处理堆积废渣，达到了保护环境的目的，同时也降低了施工成本。(2)通过使用赤泥和纤维复合改性，极大地增强了沥青混合料中集料之间的粘附性，纤维的高弹性模量和高抗拉强度让其在沥青混合料中能够形成紧密的空间网络并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种赤泥纤维复合材料，其特征在于，所述赤泥纤维复合材料的原料组成如下：赤泥、纤维5-10份、消石灰1-10、水泥及白泥；优选的，所述原料及其重量份为赤泥60-80份，纤维5-10份，消石灰1-10份，水泥1-10份，白泥1-10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种赤泥纤维复合材料，其特征在于，所述赤泥纤维复合材料的原料组成如下：赤泥、纤维5-10份、消石灰1-10、水泥及白泥；优选的，所述原料及其重量份为赤泥60-80份，纤维5-10份，消石灰1-10份，水泥1-10份，白泥1-10份。


2.如权利要求1所述赤泥纤维复合材料，其特征在于，所述赤泥为66～78份；或所述纤维为6～8份；或所述消石灰为3～7份；或所述水泥为4～8份；或所述白泥为3～8份。


3.如权利要求1所述赤泥纤维复合材料，其特征在于，所述赤泥为烧结法赤泥和拜耳法赤泥中的一种或两种的混合物；或所述纤维为玄武岩纤维、聚酯纤维、碳纤维、木质素纤维中的一种或几种；或所述水泥为硅酸盐水泥。


4.权利要求1-3任一项所述赤泥纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将干燥的赤泥、消石灰、水泥、白泥混合后球磨得到粉体混合物，再与纤维混合得到所述赤泥纤维复合材料。


5.如权利要求4所述赤泥纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)分别将赤泥、消石灰、水泥、白泥放入破碎机中破碎10-40min，然后放入100～110℃烘箱中干燥2-3h去除水分；
(2)将干燥后的赤泥、消石灰、水泥、白泥用球磨机磨10-40min；
(3)球磨后的赤泥、消石灰、水泥、白泥充分搅拌10-40min，向其中加入纤维后继续搅拌10-40min。


6.权利要求1-3任一项所述赤泥纤维复合材料在制备改性沥青中的应用。


7.一种改性沥青混合料，其特征在于，所述改性沥青混合料的原料组成如下：粗集料、细...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉哲，姚占勇，孙法合，梁明，蒋红光，王凯，
申请(专利权)人：山东大学，齐鲁交通发展集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37