含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置及其制备方法

1.本发明属于沥青混凝土防渗技术领域，涉及含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置，还涉及含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备方法。


背景技术：

2.沥青混凝土以其防渗性能优异、适应基础变形能力强、一旦出现缺陷便于修补和工程维护等特点，在水利水电工程中获得了广泛的应用。从化学角度分析，在沥青混合料热拌合过程中，与呈酸性的沥青结合时，碱性骨料与沥青会发生化学反应，形成不溶于水的化合物并产生化学吸附作用，而酸性骨料与酸性的沥青并不能产生化学反应，使结构更稳定，只能产生分子间作用力这种物理吸附，黏结性没有化学吸附作用力强，因此与沥青的黏结力要差。水工建筑物表面在长期与水的接触下水侵入沥青与骨料的界面以水膜或水气的形式存在，由于水比沥青更容易浸润骨料表面，而沥青又是憎水性物质，表面的沥青会被水置换掉，从骨料表面剥离，严重地破坏其结构稳定，产生水损害。所以，早期的沥青混凝土中采用的骨料均为碱性骨料。然而在实际水利水电工程应用中，水工沥青混凝土骨料的选择遵循由近及远、先优后劣、因地制宜、就地取材的原则，而在一些坝址区，在合理的经济运输距离范围内，不一定能找到适宜的碱性岩石料源，可能仅有中性或酸性的骨料，如花岗岩和石英岩。不是每个工程场址范围内及附近都有碱性骨料料源分布，当工程场址附近无碱性骨料料源或运距较远时，考虑造价问题只能就近选择中性或酸性骨料源替代沥青混凝土的碱性骨料，且自然界中碳酸盐类岩石的分布只占岩石总量的0.25％，我国西部很多地方碱性骨料资源有限。酸性岩石虽然石质坚硬、致密、耐磨性强，但与沥青的粘附性却不好，导致酸性骨料的应用非常局限现有技术掺加消石灰或用饱和石灰水处理均无法较好保证沥青与酸性骨料之间的粘结强度，极易在水分的作用下造成沥青膜的剥落，很快导致沥青掉粒、松散、坑槽等水损害。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置，解决在缺少碱性石料地区制作沥青混凝土成本高昂的问题。
4.本发明的另一目的是提供含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备方法。
5.本发明所采用的技术方案是，含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置，包括上层主传送带，上层主传送带的上方按照传输方向依次设置有骨料箱、第一硅烷乳液容器、第一造纸污泥容器，上层主传送带的下方设置有下层副传送带，上层主传送带与下层副传送带之间且按照下层副传送带的传输方向依次设置有第二造纸污泥容器、第二硅烷乳液容器，下层副传送带在其传输末端设置有小车，小车的下方设置有重力感应装置，小车旁设置有搅拌器，搅拌器的底部设置有加热器。
6.本发明的特征还在于，
7.骨料箱的内设置有筛网，骨料箱的出口处设置有阀门。
8.第一硅烷乳液容器通过第一软管连接有第一喷头，第一软管上设置有阀门。
9.第一造纸污泥容器的底部设置有第一滤网，第一造纸污泥容器上且位于第一滤网的上方设置有阀门。
10.第二造纸污泥容器的底部设置有第二滤网，第二造纸污泥容器上且位于第二滤网的上方设置有阀门。
11.第二硅烷乳液容器通过第二软管连接有第二喷头，第二软管上设置有阀门。
12.上层主传送带与下层副传送带之间的上下距离差为0.3m，下层副传送带的传输起始端较上层主传送带的传输终止端长至少2m。
13.本发明所采用的另一技术方案是，含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备方法，采用含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置，具体过程为：
14.步骤1，对酸性骨料进行预处理：根据沥青混凝土的配比，得到不同粒径酸性骨料的用量，采用骨料筛粉器对得到的不同粒径酸性骨料进行筛分；
15.步骤2，将筛分好的酸性骨料装入骨料箱内，将第一硅烷乳液容器内装入硅烷乳液，将第一造纸污泥容器内装入造纸污泥灰，依次打开上层主传送带、骨料箱上的阀门、第一硅烷乳液容器上的阀门、第一造纸污泥容器上的阀门，则酸性骨料被硅烷乳液润湿、再被造纸污泥灰裹腹，得到初步改进酸性骨料，初步改进酸性骨料落至下层副传送带上，依次打开下层副传送带、第一造纸污泥容器上的阀门、第二硅烷乳液容器上的阀门，则初步改进酸性骨料裹腹造纸污泥灰，再被硅烷乳液润湿，最终落入小车中，待重力感应装置测量的重量达到要求时，则关闭所有阀门、上层主传送带及下层副传送带，得到改进酸性骨料；
16.步骤3，将确定用量的沥青加入搅拌器中并打开加热器加热使沥青融化，再将步骤2得到的改进酸性骨料通过小车装入搅拌器中，继续搅拌均匀，得到沥青混凝土。
17.本发明的特征还在于，
18.步骤2中，上层主传送带的传送速率为1m/s，下层副传送带的传送速率为1m/s至4m/s进行匀速递增，再由4m/s至1m/s进行匀速递减，如此循环，且每个递增和每个递减的完成时间为10s。
19.步骤3中，加热器的加热温度为200～300℃，搅拌器的搅拌速率为30r/min。
20.本发明的有益效果是，
21.(1)本发明通过酸性骨料用造纸污泥灰裹腹使酸性骨料与沥青的粘附性大大加强，沥青混凝土的耐久性等提高，且采用酸性骨料，能够节省碱性骨料的用料，从而极大地解决了沥青混凝土骨料料源问题；
22.(2)本发明用造纸污泥灰来进行裹腹，造纸污泥属于生物固体废弃物，它既含有大量的纤维素类有机质和氮、磷、钾等植物养分，又含有病原物，易腐败发臭；造纸污泥作为固体废弃物，直接丢弃不仅会造成环境污染，更是对资源的一种浪费，其碱性可进行加工用于抗剥落剂；
23.(3)本发明用硅烷乳液来对造纸污泥灰湿润，硅烷是一种乳白色、无味、无毒、无腐蚀的液体，与酸性骨料作用时，释放出乙醇并与基材结合转化为有机硅树脂聚合物，最终在酸性骨料的毛细孔表面形成一层憎水膜，从而阻止水分子和有害物离子渗透到基材内部,达到防水保护的目的，且硅烷小分子，能迅速渗透基材内部的毛细孔壁上。化学反应速度适中，从而拥有极佳的渗透能力和渗透深度。用硅烷湿润可以使沥青混凝土的抗渗防水性更
上一层；
24.(4)本发明在抗剥落剂的选用、润湿剂、和最后的骨料选用都大大节约了成本，对巨大工程带来巨大的经济效益。
25.(5)本发明实现了全自动沥青混凝土搅拌制备全过程，大大减少了人力，节约了时间，保证了改性沥青混凝土的制备效率。
附图说明
26.图1是本发明含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置的结构示意图。
27.图中，1.骨料箱，2.骨料，3.筛网，4.阀门，5.第一硅烷乳液容器，6.硅烷乳液，7.第一软管，8.第一喷头，9.第一造纸污泥灰容器，10.造纸污泥灰，11.第一滤网，12.上层主传送带，13.下层副传送带，14.小车，15.重力感应装置，16.搅拌器，17.加热器，18.第二硅烷乳液容器，19.第二软管，20.第二喷头，21.第二造纸污泥灰容器，22.第二滤网。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
29.本发明提供了一种含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置，结构如图1所示，包括上层主传送带12，上层主传送带12的上方按照传输方向依次设置有骨料箱1、第一硅烷乳液容器5、第一造纸污泥容器9，骨料箱1的内设置有筛网3，骨料箱1的出口处设置有阀门4，第一硅烷乳液容器5通过第一软管7连接有第一喷头8，第一软管7上设置有阀门4，第一造纸污泥容器9的底部设置有第一滤网11，第一造纸污泥容器9上且位于第一滤网11的上方设置有阀门4，上层主传送带12的下方设置有下层副传送带13，上层主传送带12与下层副传送带13之间且按照下层副传送带13的传输方向依次设置有第二造纸污泥容器21、第二硅烷乳液容器18，第二造纸污泥容器21的底部设置有第二滤网22，第二造纸污泥容器21上且位于第二滤网22的上方设置有阀门4，第二硅烷乳液容器18通过第二软管19连接有第二喷头20，第二软管19上设置有阀门4，下层副传送带13在其传输末端设置有小车14，小车14的下方设置有重力感应装置15，小车14旁设置有搅拌器16，搅拌器16的底部设置有加热器17，上层主传送带12与下层副传送带13之间的上下距离差为0.3m，下层副传送带13的传输起始端较所述上层主传送带12的传输终止端长至少2m，第一喷头8、第一造纸污泥容器9、第二喷头20、第二硅烷乳液容器18的底部出口直径为1m。
30.本发明还提供一种含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备方法，采用含有改性酸性骨料的沥青混凝土的制备装置，具体过程为：
31.步骤1，对酸性骨料进行预处理：根据沥青混凝土的配比，得到不同粒径酸性骨料的用量，采用骨料筛粉器对得到的不同粒径酸性骨料进行筛分；
32.步骤2，将筛分好的酸性骨料装入骨料箱1内，将第一硅烷乳液容器5内装入硅烷乳液6，将第一造纸污泥容器9内装入造纸污泥灰10，依次打开上层主传送带12、骨料箱1上的阀门4、第一硅烷乳液容器5上的阀门4、第一造纸污泥容器9上的阀门4，则酸性骨料被硅烷乳液6润湿、再被造纸污泥灰10裹腹，得到初步改进酸性骨料，初步改进酸性骨料落至下层副传送带13上，依次打开下层副传送带13、第一造纸污泥容器9上的阀门4、第二硅烷乳液容器18上的阀门4，则初步改进酸性骨料裹腹造纸污泥灰10，再被硅烷乳液6润湿，最终落入小
车14中，待重力感应装置15测量的重量达到要求时，则关闭所有阀门4、上层主传送带12及下层副传送带13，得到改进酸性骨料；
33.上层主传送带12的传送速率为1m/s，下层副传送带13的传送速率为1-4m/s，第一硅烷乳液容器5、第一造纸污泥容器9、第二造纸污泥容器21、第二硅烷乳液容器18的洒落速率为2-6m/s，硅烷乳液6的流量为2-6m/s，造纸污泥灰10的流量为2-6m/s；
34.步骤3，将确定用量的沥青加入搅拌器16中并打开加热器17加热使沥青融化，再将步骤2得到的改进酸性骨料通过小车14装入搅拌器16中，继续搅拌均匀，得到沥青混凝土；
35.加热器17的加热温度为200～300℃，搅拌器16的搅拌速率为30r/min。
36.对比例1
37.取新疆某抽水蓄能电站沥青混凝土心墙用花岗岩碎石为酸性骨料，沥青采用克拉玛依90#a级沥青。酸性骨料不进行任何处理。沥青混凝土配合比如下：
38.沥青级配指数油石比填料用量大石中石小石砂克拉玛依90#a级0.376.7％12％28％21％12％39％
39.制备沥青混凝土，根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价沥青混凝土马歇尔稳定度。
40.对比例2
41.取陕西某抽水蓄能电站沥青混凝土心墙用石灰岩碎石为碱性骨料，沥青采用克拉玛依90#a级沥青。碱性骨料不进行任何处理。
42.沥青级配指数油石比填料用量大石中石小石砂克拉玛依90#a级0.376.7％12％28％21％12％39％
43.制备沥青混凝土，根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价沥青混凝土马歇尔稳定度。
44.实施例1
45.取新疆某抽水蓄能电站沥青混凝土心墙用花岗岩碎石为酸性骨料，沥青采用克拉玛依90#a级沥青；
46.步骤1，对酸性骨料进行预处理：根据沥青混凝土的配比，得到不同粒径酸性骨料的用量，采用骨料筛粉器对得到的不同粒径酸性骨料进行筛分；
47.步骤2，将筛分好的酸性骨料装入骨料箱1内，将第一硅烷乳液容器5内装入硅烷乳液6，将第一造纸污泥容器9内装入造纸污泥灰10，依次打开上层主传送带10、骨料箱1上的阀门4、第一硅烷乳液容器5上的阀门4、第一造纸污泥容器9上的阀门4，则酸性骨料被硅烷乳液6润湿、再被造纸污泥灰10裹腹，得到初步改进酸性骨料，初步改进酸性骨料落至下层副传送带13上，依次打开下层副传送带13、第一造纸污泥容器9上的阀门4、第二硅烷乳液容器18上的阀门4，则初步改进酸性骨料裹腹造纸污泥灰10，再被硅烷乳液6润湿，最终落入小车14中，待重力感应装置15测量的重量达到要求时，则关闭所有阀门4、上层主传送带12及下层副传送带13，得到改进酸性骨料；
48.上层主传送带12的传送速率为1m/s，下层副传送带13的传送速率由1m/s至2m/s进行均匀的递增，当到达4m/s后，再由4m/s至3m/s进行匀速递减，如此往复循环，每个递增和每个递减的完成时间均为10s，第一硅烷乳液容器、第一造纸污泥容器、第二造纸污泥容器、第二硅烷乳液容器的洒落速率为2m/s，硅烷乳液的流量为2m/s，造纸污泥灰的流量为2m/s；
49.步骤3，将确定用量的沥青加入搅拌器16中并打开加热器17加热使沥青融化，再将步骤2得到的改进酸性骨料通过小车14装入搅拌器16中，继续搅拌均匀，得到沥青混凝土；
50.加热器17的加热温度为250℃，搅拌器16的搅拌速率为30r/min。
51.根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价沥青混凝土马歇尔稳定度。
52.实施例2
53.与实施1的区别在于：下层副传送带13的传送速率由2m/s至3m/s进行均匀的递增，当到达3m/s后，再由3m/s至2m/s进行匀速递减，如此往复循环，每个递增和每个递减的完成时间均为10s，第一硅烷乳液容器、第一造纸污泥容器、第二造纸污泥容器、第二硅烷乳液容器的洒落速率为4m/s；加热器17的加热温度为200℃。
54.根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价沥青混凝土马歇尔稳定度。
55.实施例3
56.与实施1的区别在于：下层副传送带13的传送速率由3m/s至4m/s进行均匀的递增，当到达4m/s后，再由4m/s至3m/s进行匀速递减，如此往复循环，每个递增和每个递减的完成时间均为10s，第一硅烷乳液容器、第一造纸污泥容器、第二造纸污泥容器、第二硅烷乳液容器的洒落速率为6m/s；加热器17的加热温度为300℃。
57.根据《水工沥青混凝土试验规程》(dl/t5362-2009)规定评价沥青混凝土马歇尔稳定度。
58.马歇尔稳定度结果测试见下表：
59.项目对比例1对比例2实施例1实施例2实施例3马歇尔稳定度4.75kn7.93kn6.77kn7.02kn7.34kn
60.水稳定系数结果来看，进过改性酸性骨料制备的沥青混凝土马歇尔稳定度逐渐增大，且实例2与实例3结果均超过了7，达到了一般水工沥青混凝土心墙制备标准，与碱性骨料沥青混凝土性能相当。