一种沥青混合料生物质填料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种一种沥青混合料生物质填料的制备方法及其应用，所述方法包括如下步骤：一：去除秸秆叶子、穗部，裁剪为秸秆小段，加热洗涤后烘干；二：研磨细化秸秆段；三：将细化秸秆浸泡于氢氧化钠溶液中，60～80℃条件下保温并搅拌、冲洗至细化秸秆pH值至6.5～7.5；四：将细化秸秆浸泡于氢氧化镁溶液中，磁力搅拌，筛出后干燥至恒重；步骤五：二次研磨细化秸秆，得到生物质填料。本发明专利技术利用低碳方式将农作物秸秆制作成为具备吸附沥青能力的高附加值生物质填料，从而替代传统沥青混合料填料。本发明专利技术既可解决环境污染问题，也可节约大量不可再生资源，同时有利于提升沥青路面的服役质量，具有重要的经济价值和社会效益。具有重要的经济价值和社会效益。具有重要的经济价值和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青混合料生物质填料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于道路工程领域，涉及一种沥青混合料填料的制备方法。

技术介绍

[0002]填料是一种宝贵的矿物质资源，广泛应用于沥青混合料生产中，对于沥青混合料强度的形成至关重要。目前，市场流通的填料主要由石灰石、石英石等矿物开采、破碎制得，这些矿物的开采和加工存在一定的限制和难度，如地质条件、环境污染与能源消耗等问题，而且随着城市化和工业化的快速发展，需求量迅速增加，填料供应难以满足市场需求。因此，亟需开发一种可代替传统填料的新型填料，满足环境友好型与资源节约型社会需求，同时填补填料市场空白。
[0003]我国是农业生产大国，作为农副产品之一的农作物秸秆每年产量可达近十亿吨，其堆积或燃烧均会对环境造成严重的污染。现有研究表明，农作物秸秆具有较好的物理力学强度，且在沥青混合料中具备吸附沥青的能力，将其采用特定工序制作为符合沥青路面用材料要求的生物质填料进而取代传统矿物填料，这样不但能够有效缓解环境污染问题，同时也能节约大量的有限矿物质资源，具有重要的经济价值和社会效益，达到满足市场需求和环境保护的双重目标。

技术实现思路

[0004]为替代传统沥青混合料填料，本专利技术提供了一种沥青混合料生物质填料的制备方法及其应用。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种沥青混合料生物质填料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：按照质量份数100份挑选表面完好的农作物秸秆，去除秸秆叶子、穗部，裁剪为长约4～5cm左右的秸秆小段，加热洗涤后进行烘干处理；
[0008]步骤二：使用超细研磨机研磨细化步骤一所得秸秆段3～5min(过筛网2mm)；
[0009]步骤三：将细化后的秸秆浸泡于质量份数为900～1100份的1～3％氢氧化钠溶液中，60～80℃条件下保温并搅拌、冲洗至细化秸秆pH值至6.5～7.5；
[0010]步骤四：将步骤三所得细化秸秆浸泡于质量份数为900～1100份的0.2～0.8％氢氧化镁溶液中，磁力搅拌4～8min，筛出后干燥至恒重；
[0011]步骤五：使用超细研磨机二次研磨细化秸秆3～5min(过筛网0.075mm)，得到质量份数40～70份生物质填料。
[0012]一种上述方法制备的生物质填料在沥青混合料中的应用，使用生物质填料替代沥青混合料中的矿粉，生物质填料的替代量为矿粉体积的10～40％。
[0013]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0014]1、本专利技术利用低碳方式将农作物秸秆制作成为具备吸附沥青能力的高附加值生物质填料，从而替代传统沥青混合料填料。生物质填料不仅可以发挥传统填料黏结沥青的
作用，还可进一步发挥自身加筋、增韧的功能，在一定掺量配比下，可以有效提升沥青混合料的路用性能。
[0015]2、本专利技术既可解决环境污染问题，也可节约大量不可再生资源，同时有利于提升沥青路面的服役质量，具有重要的经济价值和社会效益，应用前景十分广阔。
附图说明
[0016]图1为生物质填料N2吸附
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脱附等温曲线；
[0017]图2为生物质填料热重分析结果；
[0018]图3为生物质填料扫描电镜图像(1000倍)；
[0019]图4为生物质填料扫描电镜图像(2000倍)；
[0020]图5为AC
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13动稳定度；
[0021]图6为马歇尔稳定度和残留稳定度。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0023]本专利技术提供了一种沥青混合料生物质填料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0024]步骤一：按照质量份数100份挑选表面完好的农作物秸秆，去除秸秆叶子、穗部，裁剪为长4～5cm左右的秸秆小段，浸泡在热水中并搅拌1～2h，而后蒸馏水多次洗涤以便除去秸秆表面的杂物和尘土，最后将秸秆烘干。
[0025]步骤二：将烘干后的秸秆小段经过超细研磨机研磨细化3～5min(过筛网2mm)，得到细化秸秆。
[0026]步骤三：将细化后的秸秆放入装有质量份数为900～1100份的1～3％氢氧化钠溶液的烧杯中，将烧杯置于恒温水浴箱内进行60～80℃烹煮处理，利用恒温磁力搅拌器充分搅拌溶液。在碱溶液处理完成后，对细化秸秆进行冲洗至细化秸秆pH值为6.5～7.5，得到潮湿状态的细化秸秆。
[0027]步骤四：将步骤三所得细化秸秆浸泡于质量份数为900～1100份的0.2～0.8％氢氧化镁溶液中，磁力搅拌4～8min，最后利用筛网将溶液过滤，得到的细化秸秆置于60～80℃的烘箱内干燥至恒定质量。
[0028]步骤五：使用超细研磨机二次研磨细化秸秆3～5min(过筛网0.075mm)，得到质量份数40～70份生物质填料。
[0029]实施例：
[0030]步骤一：按照质量份数100份挑选表面完好的农作物秸秆，去除秸秆叶子、穗部，裁剪为长4～5cm左右的秸秆小段，浸泡在热水中并搅拌1.5h，而后蒸馏水多次洗涤以便除去秸秆表面的杂物和尘土，最后将秸秆烘干。
[0031]步骤二：将烘干后的秸秆小段经过超细研磨机细化粉碎5min(过筛网2mm)，得到细化秸秆。
[0032]步骤三：将细化后的秸秆放入装有质量份数为1000份的2％氢氧化钠溶液的烧杯
中，将烧杯置于恒温水浴箱内进行80℃烹煮处理，利用恒温磁力搅拌器充分搅拌溶液。在碱溶液处理完成后，对细化秸秆进行冲洗至细化秸秆pH值为7.0，得到潮湿状态的细化秸秆。
[0033]步骤四：将步骤三所得细化秸秆浸泡于质量份数为1000份的0.5％氢氧化镁溶液中，磁力搅拌5min，最后利用筛网将溶液过滤，得到的细化秸秆置于70℃的烘箱内干燥至恒定质量。
[0034]步骤五：使用超细研磨机二次研磨细化秸秆5min(过筛网0.075mm)，得到质量份数50份生物质填料。
[0035]生物质填料的密度为0.56g/cm3，矿粉密度为2.73g/cm3，两者密度相差较大。若按等质量替换，沥青混合料中生物质填料掺量过多，会导致生物质填料结团、在混合料中分散不均的现象发生。因此，本专利技术使用等体积的生物质填料替代传统沥青混合料填料来设计沥青混合料，即等体积法。
[0036]按照等体积法，设计10％、20％、30％和40％四种填料替代比例的AC
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13沥青混合料，矿料级配如表1所示，最佳沥青用量如表2所示。具体拌合步骤为：
[0037]1)首先将拌合锅加热至175℃，之后将集料与生物质填料在拌合锅内干拌120s；
[0038]2)加入沥青后拌合120s；
[0039]3)加入矿粉拌合120s。
[0040]表1矿料级配...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料生物质填料的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一：按照质量份数100份挑选表面完好的农作物秸秆，去除秸秆叶子、穗部，裁剪为秸秆小段，加热洗涤后进行烘干处理；步骤二：使用超细研磨机研磨细化步骤一所得秸秆段；步骤三：将细化后的秸秆浸泡于质量份数为900～1100份的氢氧化钠溶液中，60～80℃条件下保温并搅拌、冲洗至细化秸秆pH值至6.5～7.5；步骤四：将步骤三所得细化秸秆浸泡于质量份数为900～1100份的氢氧化镁溶液中，磁力搅拌，筛出后干燥至恒重；步骤五：使用超细研磨机二次研磨细化秸秆，得到质量份数40～70份生物质填料。2.根据权利要求1所述的沥青混合料生物质填料的制备方法，其特征在于所述步骤一中，秸秆小段长4～5cm。3.根据权利要求1所述的沥青混合料生物质填料的制备方法，其特征在于所述步骤二中，研磨细化时间为3～...

【专利技术属性】
技术研发人员：易军艳，周雯怡，裴忠实，钟建宏，艾欣满，冯德成，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：