[发明专利]利用造纸废液制备冷拌冷铺沥青混合料及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于筑路材料及筑路施工技术领域，具体涉及一种道路、桥梁沥青路面的铺装材料及其施工方法。 

背景技术

随着高等级道路的不断发展，沥青路面已成为主要的路面形式，在市政和交通工程中每年需要生产大量的沥青混合料。 

沥青混合料的热生产在消耗大量能源的同时也向大气排放大量的二氧化碳、二氧化硫及PM2.5粉尘烟尘等。 

沥青混合料的热生产，主要是在砂石料加热过程中以重油为燃料，将砂石加热到160℃以上，加热过程中排放出大量烟气，主要是二氧化碳和二氧化硫。同时砂石料被加热后将有大量粉尘排出，虽经除尘器收尘处理，但还是有PM2.5细微粉尘排放至大气中。中国道路沥青年用量400万吨，可生产8000万吨沥青混合料，按每吨沥青混合料耗燃油7kg计算，将消耗燃料油56万吨，产生二氧化碳90×10³万Nm³（按每消耗1公斤燃油可产生1.6Nm³二氧化碳）；产生SO₂ 560万Nm³。在低碳环保的今天，沥青混合料的热生产工艺急需改革，沥青混合料的冷拌冷铺材料及施工工艺研制迫在眉睫。 

同样造纸废液也一直被认为是世界十大污染之一。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约 1.4 亿吨纤维素 ,同时得到 5000万吨左右的木质素副产品,但迄今为止 ,超过95 %的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉 ,很少得到有效利用。木质素成本较低，木质素及其衍生物具有多种功能性，可作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂。利用造纸废液同样是低碳环保之举。利用造纸废液主要是利用废液中所含的大量木质素。人类利用纤维素造纸已有几千年的历史了，而对木质素真正开始研究是在1930年以后，至今仍没有很好的利用，大自然提供给人类的大宗资源，不仅被白白浪费掉了而且严重污染着环境。 

我国道路沥青混合料的年需求量在8000万吨以上。若全部采用冷拌冷铺技术。则可消耗320万吨纸浆废液，这就等于现有全国造纸企业的废液能够被应用10-20%。 

冷拌冷铺沥青混合料与热拌热铺相比，既节能又环保的特点已越来越被人们重视。近年来有很多论文和专利发表。但为什么没能得到推广应用，归纳主要有以下原因： 

冷拌冷铺乳化沥青混合料现有三种形式：溶剂型、固化型、水乳型。

1.溶剂型：是在沥青中加入一些易挥发的溶剂，成型过程是所加入的溶剂完全挥发后，路面才能形成强度，这种形式完全背离冷拌冷铺节能环保的宗旨：不论添加什么类型的溶剂都要挥发掉，这本身是一种浪费，而溶剂挥发时也都会给环境造成污染。 

2.固化型：主要是加入一定量的热固性树脂如环氧树脂，不饱和聚酯等，再加入固化剂，使沥青混合料固化成型，这种形式主要缺点是成本昂贵，因此只适合应急的快速修补，很难大面积推广。 

3.水乳型：一般为乳化沥青。它是水和沥青的乳液，应用于路面主要有以下形式： 

（1）稀浆封层。它是最早应用于路面的养护。但由于乳化沥青质量、级配等原因，路面质量很难保证。

（2）微表处，它是稀浆封层的一个升级，即采用改性乳化沥青，在级配中加入水泥等添加剂，保证了路面的质量，但它存在以下问题： 

①路面铺筑厚度仅限20㎜以下。因此只能用于路面的预防性养护；

②只能用专用机械就地施工，因为乳化沥青破乳时间非常快，没有运输摊铺时间；

③受气温影响很大，15℃以下30℃以上很难施工。

改性乳化沥青混合料冷拌冷铺是近些年来道路工作者重点研究的课题，真正的冷拌冷铺应达到以下标准： 

1.能在现有的搅拌站生产，并能保证产品有足够的运输和摊铺时间，这一过程大约1-3小时（当然现场拌和更合理）；

2.尽快的开放交通。现有标准规定，开放交通以后要有人管理车速不能超过40km/h，不能刹车不能调头。这些都是不切合实际的。既然开放交通就不应该有这些规定，根据施工厚度应该在2-6小时后通车；

3.应保证路面设计厚度，一般路面面层设计厚度在25-40㎜。

4.应控制产品成本，冷拌冷铺的价格不能高于热拌热铺否则很难推广应用； 

5.即能在高温（30℃）季节施工又能在低温（10℃以上）季节施工；

6.路面成型后的各项指标应不低于热拌热铺沥青路面的标准。

能同时满足上述六点要求的冷拌冷铺技术才有实际的推广应用价值。 

发明内容