专利名称：：一种路用沥青混合料矿物纤维复合颗粒及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及道路浙青路面材料制备领域，特别涉及一种路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒及其制备方法。
背景技术：
：随着我国经济持续快速发展，交通量日益增大，重载及超载车辆非常普遍，渠化交通明显。因此，对浙青路面的高低温性能提出了更高的要求。为了延长浙青路面的使用寿命，提高路面的服务质量，减少维修养护成本，采用有效的改性增强方法和手段以提高浙青混合料的使用品质势在必行。其中，对浙青混合料进行纤维改性，纤维在其中起到良好的加筋和桥接作用，兼顾了混合料的高低温及抗疲劳特性，提高了路面的柔韧性，从而改善浙青胶浆以及浙青混合料的综合路用性能，提升浙青路面的使用品质。目前，路用浙青混合料纤维主要有有机聚合物纤维、钢纤维、无机纤维三大类，有机聚合物纤维和钢纤维由于价格较高，且易老化和锈蚀，耐久性较差，不利于广泛应用。无机纤维主要有木质素纤维、矿物纤维。木质素纤维是以天然木纤维为主要原料，再添加一定质量的非金属超细矿粉进行复合处理而得到的一种路用工程材料，应用也较为广泛，但生产木质素纤维需消耗大量木材等植物原材料，制作过程也会对环境造成一定程度的污染，不利于环境保护。矿物纤维是以矿石为主要原材料，其显著的特点是耐久性好，因而受到研究者的高度重视。
发明内容本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、性能优良的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒及其制备方法，该矿物纤维颗粒化学性质较稳定，不溶于浙青或与浙青发生化学反应，具有较好的耐久性；将其适量掺入浙青混合料中能有效地提高浙青路面的高温抗车辙、低温抗裂及抗疲劳破坏性能，延长浙青路面的使用寿命，并且具有良好的阻燃性能，能够提高浙青混合料的抗燃性，特别适用于铺装隧道浙青道面。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。一种路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒，其特征在于，按照重量比计包括以下原料水镁石矿石88%92%、重油3.5%、芳烃油1.5%2%、硅油0%4.5%、膨润土3%5%。上述路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤首先按照比例称取原料，放入搅拌器中拌合，然后在闷料桶中静止1020分钟，最后在利用造粒机旋转挤压为直径为24mm，长度为13cm的纤维复合颗粒。在本发明中，水镁石矿石的化学成分的重量比为Si02:35%，Mg0:6165%，Al2O3:0·21%，Fe2O30.61.9%，Fe0:13%，CaO:0·11%，SO20.10.5%，H2O:2025%;制备的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒的物理性质为颜色为灰黑色，密度2.35-2.45g/cm3,颗粒劈裂强度5ΙΟΝ/cm2,导热系数0.120.23(w/(m.k))，热容值Cp为1.2641.4870^)，脱水温度为4005001，电阻率P为4.9XIO6/(Ω.m)。本发明的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒，可综合改善浙青混合料的高温稳定性和低温抗裂性。在本发明中，以水镁石矿为主要原材料，水镁石矿主要化学成分是Mg(OH)2水合物，是古海沟古火山岛镁质矿物熔岩热运动及水化结晶后形成的产物，经过千百万年降解沉积形成，性能稳定，耐久性好，晶体结构为层状结构，阴离子OH—作近似六方最紧密堆积，Mg2+相间出现在2个OH—面之间，构成氢氧镁石结构单元层，整个晶胞由无数这样的单元层沿单元平面法向方向平行叠置而成；单元层内，Mg2+-OH-间为离子键，相邻单元层间以弱的OH-OH氢氧键连接在一起，属三方晶系。与其他路用纤维相比较，水镁石矿物复合改性纤维呈弱碱性，与浙青吸附性能良好，长径比大，劈分性能优良，抗老化性能好，抗拉强度大约是有机类纤维(如聚合物，植物纤维)的6-10倍。因此，能够改善浙青胶浆的高低温流变特性，可较大地加筋浙青混合料，提高了浙青混合料的综合路用性能。弹性模量是有机类纤维的3倍以上，有助于提高浙青混合料的弹性恢复，使浙青路面的抗疲劳性能大为改善。重油与芳烃油可软化、增塑水镁石矿物纤维，提高水镁石矿物纤维的自粘结能力，便于造粒，其中芳烃油还可改善其弹性和韧性。硅油受热很难氧化，热导率较小，约为水的1/4，可吸附水镁石纤维热分解产物MgO,构成一层不燃耐火防火层，能够封住水镁石纤维热分解产物水的蒸发，阻止热量及氧气向浙青混凝土内传递，大大提高了该矿物纤维的阻燃性能。另外，硅油的热膨胀系数比水、汞均大，可提高水镁石矿物纤维颗粒的受热分散程度。膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，具有膨润性、粘结性及吸附性，易于纤维造粒工艺，同时，膨润土均勻分布于水镁石矿物纤维中，避免了造粒挤压时，纤维间过度固结，起到良好的隔离作用，在混合料拌和时，易于分散纤维颗粒。浙青是可燃性材料，燃烧时产生大量黑烟、熔滴和流淌等现象，在铺装隧道路面时受到限制。目前，国内外对浙青混合料的路用性能和阻燃性能分别采用两种方法进行研究和改善，即采用一定的改性剂改善浙青混合料的路用性能，同时采用另外一种或几种改性剂进一步改善浙青混合料的阻燃性能，这既增加了材料成本也给施工带来了困难。特别是某些阻燃浙青在施工时挥发的烟气中含有阻燃剂，严重威胁到施工人员的身体健康，也污染了空气。水镁石矿物纤维在燃烧时，吸收大量热量，并生成大量水蒸气，能够抑制浙青中烃类氧化初期产生的活性自由基，同时生成不燃固体MgO粉末，与低热导率的有机硅油一起，附着在可燃物的表面，形成一层不燃耐火防火保护层，切断热量、氧气向浙青内的传递，构成一种环保型浙青混合料阻燃性材料。此外，水镁石矿物纤维在我国储量丰富，主要分布于陕西和吉林，价格低廉，造粒成本低，成型效果好，具有良好的市场应用前景和推广价值，符合绿色环保的可持续交通发展战略，能够产生巨大的社会经济效益。具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本发明的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒的制备方法，包括以下步骤首先按照比例称取原料，放入搅拌器中拌合，然后在闷料桶中静止1020分钟，最后在利用造粒机旋转挤压为直径为24mm，长度为13cm的纤维复合颗粒。为了便于说明与对比，下面各实施例中的闷料桶中静止时间均为15分钟，造粒直径为3mm，长度为13cm。实施例1:水镁石矿石、重油、芳烃油、硅油、膨润土的重量比例为92%、3.5%、1.5%、0%、3%ο实施例2:水镁石矿石、重油、芳烃油、硅油、膨润土的重量比例为90%、3.5%、1.5%、2%、3%ο实施例3:水镁石矿石、重油、芳烃油、硅油、膨润土的重量比例为88%、3.5%、1.5%、4%、3%ο实施例4水镁石矿石、重油、芳烃油、硅油、膨润土的重量比例为85%、3.5%、2%、4.5%、5%。按实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的配比关系制备4种路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒，采用AC-13浙青混合料，各组成材料重量比是浙青5.0%，集料94.65%,路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒参量为0.35%，其中对照例中路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒，其集料为95%。表1是本发明实施例样品与对照例样品的稳定度、动稳定度、劈裂强度和疲劳寿命的试验结果比较，改性浙青或基质浙青具有类似结果；并且实施例和对照例中得到的阻燃浙青混合料按下列标准测试稳定度GB/T0709，动稳定度GB/T0719，劈裂强度GB/T0716，氧指数法GB/T2406.表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例487%454835810456278注(1)劈裂强度在-10°C条件下进行测试；(2)疲劳寿命在15°C条件下，采用间接拉伸疲劳试验方法测试；(3)氧指数为评价混合料阻燃性能的指标，其值越大，阻燃性能越好。从表1中数据可以看出，掺加本发明的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒后，浙青混合料的稳定度、动稳定度、劈裂强度、疲劳寿命及氧指数等指标均得到了提高，说明其抗车辙、低温抗裂、抗疲劳破坏性能均得到改善，同时，浙青混合料的阻燃性能也得到提高，该矿物纤维造粒时，加入适量的硅油，可进一步提高其阻燃性能。权利要求一种路用沥青混合料矿物纤维复合颗粒，其特征在于，按照重量比计包括以下原料水镁石矿石88％～92％、重油3.5％、芳烃油1.5％～2％、硅油0％～4.5％、膨润土3％～5％。2.根据权利要求1所述的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒，其特征在于，所述水镁石矿石的化学成分的重量比为:Si023~5%,Mg06165%,A1203:0.21%，Fe2030.61.9%,Fe0:13%，CaO0.11%，S020.10.5%,H202025%。3.根据权利要求1所述的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒，其特征在于，其物理性质为颜色为灰黑色，密度2.35-2.45g/cm3,颗粒劈裂强度5lON/cm2，导热系数0.120.23(w/(m.k))，热容值CP为1.2641.487(J/g)，脱水温度为400500°C，电阻率P为4.9X106/(^.m)。4.根据权利要求1所述的路用浙青混合料矿物纤维复合颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤首先按照比例称取原料，放入搅拌器中拌合，然后在闷料桶中静止1020分钟，最后在利用造粒机旋转挤压为直径为24mm，长度为13cm的纤维复合颗粒。全文摘要本发明涉及道路沥青路面材料制备领域，公开了一种路用沥青混合料矿物纤维复合颗粒及其制备方法。该复合颗粒按照重量比计包括以下原料水镁石矿石88％～92％、重油3.5％、芳烃油1.5％～2％、硅油0％～4.5％、膨润土3％～5％；其制备方法，包括以下步骤首先按照比例称取原料，放入搅拌器中拌合，然后在闷料桶中静止10～20分钟，最后再利用造粒机旋转挤压为直径为2～4mm，长度为1～3cm的纤维复合颗粒。文档编号C04B14/38GK101830657SQ20101016305公开日2010年9月15日申请日期2010年5月5日优先权日2010年5月5日发明者丛培良,李祖仲,邢明亮,陈拴发申请人:长安大学