一种赤泥沥青混合料及其制备方法与流程

本技术涉及沥青材料领域，尤其是涉及一种赤泥沥青混合料及其制备方法。

背景技术：

1、赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，其主要成分为fe2o3、al2o3、cao、sio2等，赤泥通常难以回收利用，只能堆存；随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低，赤泥堆存量将越来越大，且由于赤泥中含有碱性物质，随着雨水的冲淋，赤泥中的碱被溶出，可能污染地表水和地下水；因此，赤泥的综合利用正成为日益重要的研究课题。

2、相关技术中公开号为cn110317463b的中国专利，提出了一种多粒径赤泥改性沥青、制备方法、使用该改性沥青的沥青混合料，该改性沥青包括沥青、赤泥；赤泥采用大粒径：中粒径：小粒径＝(3～4):2:2的配比混合；其制备方法是将高温煅烧的三种不同粒径赤泥按照上述质量比均匀混合后，加入沥青均匀搅拌，制得多粒径赤泥改性沥青；该赤泥改性沥青可应用于沥青混合料中。与单一粒径赤泥改性沥青相比，多粒径赤泥改性沥青在不添加其他添加剂与改性剂的条件下，具有优良的高、中、低温性能，可很好的应用于沥青路面中。

3、由于赤泥的主要成分为多种金属氧化物且具有较强的碱性，赤泥与沥青之间的粘着力不强、相容性较差，导致赤泥和沥青之间存在较大的间隙；当沥青用于铺设路面时，雨水容易渗透赤泥和沥青之间的间隙，使得沥青的抗水性能较差，从而影响沥青路面的使用寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本技术的第一个目的在于提供一种改性赤泥，该改性赤泥与沥青的相容性好，使用该改性赤泥制备得到的沥青混合料具有良好的抗水性能。

2、本技术的第二个目的在于提供一种赤泥沥青混合料，该沥青混合料使用改性赤泥作为原料，实现赤泥的利用，制备得到的沥青混合料具有良好的抗水性能、高温抗变形性能和低温抗裂性能。

3、为实现上述第一个目的，本技术提供了如下技术方案：

4、一种改性赤泥，所述改性赤泥由赤泥、双酚a型环氧树脂、偶联剂溶液按重量比(20-30)：(6-10)：(2-4)制备得到。

5、通过采用上述技术方案，偶联剂对赤泥中的fe2o3、al2o3等金属氧化物以及sio2等非金属氧化物的表面进行改性，使赤泥的疏水性增强，有助于避免赤泥中的颗粒团聚，从而使赤泥均匀分散，同时，赤泥的疏水性增强也有助于提高赤泥与沥青以及双酚a型环氧树脂的相容性；双酚a型环氧树脂在沥青中交联形成网状结构，赤泥颗粒填充于网状结构之中，提高赤泥与沥青之间的粘着力，从而改善赤泥沥青混合料的抗水性能和力学性能。

6、进一步地，所述偶联剂溶液包括10-20重量份的偶联剂、70-80重量份的有机溶剂，其中，偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种，有机溶剂选自乙醇、乙二醇、丙酮中的一种或多种。

7、进一步地，制备所述改性赤泥的步骤包括：将偶联剂溶液和赤泥混匀，再加入双酚a型环氧树脂混匀，得到改性赤泥。

8、通过采用上述技术方案，先将偶联剂溶于有机溶剂得到偶联剂溶液，再将偶联剂溶液加入赤泥，有助于使偶联剂在赤泥中均匀分散，从而提高赤泥改性的效率；然后加入双酚a型环氧树脂，使双酚a型环氧树脂包覆在赤泥表面得到改性赤泥，由于双酚a型环氧树脂亲油，随后将改性赤泥加入到沥青中时，包覆在赤泥表面的双酚a型环氧树脂作为亲油的媒介，有助于使改性赤泥均匀分散于沥青中，从而进一步提高赤泥与沥青的相容性。

9、进一步地，所述偶联剂溶液和赤泥的混匀方式为：将偶联剂溶液喷洒在赤泥上，搅拌，所述搅拌转速100-200rpm，搅拌时间40-60min。

10、通过采用上述技术方案，使用一边喷涂一边搅拌的方法将偶联剂溶液与赤泥混合，有助于使偶联剂溶液与赤泥混合均匀，从而提高赤泥改性的效率。

11、为实现上述第二个目的，本技术提供了如下技术方案：

12、一种赤泥沥青混合料，由包括以下重量份的原料混合而成：粗集料60-80份、细集料20-40份、沥青8-10份、改性赤泥8-10份；其中，所述粗集料为碎石，所述细集料为天然砂。

13、进一步地，所述赤泥沥青混合料还包括0.5-1重量份的二氧化硅。

14、进一步地，所述二氧化硅为硅烷偶联剂改性二氧化硅，所述硅烷偶联剂改性二氧化硅的平均粒径为20-500nm。

15、通过采用上述技术方案，二氧化硅填充沥青与赤泥之间的缝隙，从而改善沥青混合料的抗水性能和力学性能；硅烷偶联剂改性二氧化硅与沥青的相容性更好，从而使沥青混合料的抗水性能和力学性能进一步改善。

16、进一步地，所述赤泥沥青混合料还包括0.5-1重量份的海藻酸盐，所述海藻酸盐选自海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸钙中的一种或多种。

17、通过采用上述技术方案，海藻酸盐的粘性使赤泥与沥青之间的粘结更加紧密，从而使沥青混合料的抗水性能和力学性能进一步改善。

18、进一步地，所述赤泥沥青混合料中还包括6-8重量份的矿物纤维。

19、通过采用上述技术方案，矿物纤维使沥青、赤泥等组分在赤泥沥青混合料中均匀分散，有助于改善沥青混合料的抗水性能和力学性能。

20、本技术提供上述赤泥沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

21、s1.将沥青加热融化；

22、s2.将粗集料、细集料预热；

23、s3.向所述步骤s1得到的融化后的沥青中加入硅烷偶联剂改性二氧化硅和改性赤泥，在160-180℃下搅拌5-10min；

24、s4.向所述步骤s3得到的混合物中加入预热的粗集料和细集料，在160-180℃下搅拌5-10min；s5.向所述步骤s4得到的混合物中加入海藻酸盐和矿物纤维，在160-180℃下搅拌5-10min。

25、通过采用上述技术方案，改性赤泥、硅烷偶联剂改性二氧化硅与沥青的相容性良好，有助于提高沥青混合料的抗水性能，沥青与粗集料和细集料混合后，再加入海藻酸盐和矿物纤维，可进一步提高沥青的抗水性能、高温抗变形性能和低温抗裂性能。

26、综上所述，本技术包括以下有益技术效果：

27、1.本技术提供一种改性赤泥，采用特定配比的偶联剂和双酚a型环氧树脂对赤泥进行改性，提高赤泥与沥青的相容性，从而改善赤泥沥青混合料的抗水性能；

28、2.本技术提高一种赤泥沥青混合料，实现赤泥利用的同时，得到性能良好的赤泥沥青混合料，配合特定粒径的硅烷偶联剂改性二氧化硅，以及海藻酸盐和矿物纤维，进一步改善赤泥沥青混合料的抗水性能、高温抗变形性能和低温抗裂性能；

29、3.本技术得到的赤泥沥青混合料具有良好的抗水性能，浸水残留稳定度达到90％以上；

30、4.本技术得到的赤泥沥青混合料具有良好的高温抗变形性能，马歇尔稳定度达到12kn以上，动稳定度达到1700次/mm以上；

31、5.本技术得到的赤泥沥青混合料具有良好的低温抗裂性能，低温劈裂强度比达到90％以上，最大弯拉应变达到2500με以上。