[发明专利]一种自发化学改性的高半衰期协同发泡泡沫沥青制备方法

说明书

本发明公开一种自发化学改性的高半衰期协同发泡泡沫沥青制备方法，所述泡沫沥青包括以下质量份数的原料：沥青80‑96份，赤泥粉末6‑10份，天然沸石粉末3‑7份，水3‑5份。本发明的创新之处在于巧妙地利用了烧结法使赤泥粉末高温激发后孔隙率大及其浑浊液碱性强的特点，来与天然沸石粉末进行复配制备温拌剂，二者复配过程中，在不利用化学添加剂的情况下实现天然沸石的碱改性，最大程度地改善天然沸石的发泡性能。本发明所制备的泡沫沥青具有超高半衰期、泡沫稳定、发泡残留水较少等特征。本发明的优势在于所用的烧结法赤泥为工业固废，天然沸石储量丰富且价格低廉，在节约成本的基础上实现了固废利用，具有显著的经济环境效益。

技术领域

本发明涉及道路工程温拌施工用的温拌剂及其对应的泡沫沥青技术领域，具体涉及一种自发化学改性的高半衰期协同发泡泡沫沥青制备方法。

背景技术

我国在沥青路面铺筑过程中主要采用热拌沥青混合料技术，拌合温度在160-180℃，使用SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)等改性沥青时温度还需提高10-20℃，因此沥青混合料热拌技术存在能耗高、污染严重等问题。沥青混合料温拌技术得到研究与应用。温拌技术的施工温度介于热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料之间，拌合温度为110-140℃，在保证不低于热拌沥青混合料路用性能的同时，使沥青混合料能在相对较低的温度下进行拌和、施工，不仅大大减少了施工现场的烟尘污染，更有利于施工人员的人身健康。尤其是泡沫沥青温拌技术，因其节能环保的优势受到越来越多的关注，被称为“绿色施工技术”。泡沫沥青的制备原理是利用水分与高温沥青接触后水的瞬间蒸发而使沥青体积膨胀，形成大量的沥青水气泡，实现沥青黏度的降低与和易性的增加，在较低温度下沥青可充分包裹集料，从而实现混合料在较低温度下的拌合压实。泡沫沥青常见的发泡形式是将热沥青从上方倒入发泡机中，然后从输水口进行输水，最后从喷嘴处接到泡沫温拌沥青。该技术耗水量仅占混合料质量的0.06-0.07％左右，即便有着非常小的用水量，精确控制水量仍然是泡沫沥青制备技术的关键。矿物法(如合成沸石)因其温拌后有过多的水分滞留，降低抗水损害性能，低温性能较差，且成本较高，直接推广应用十分困难。通常以膨胀率和半衰期评价沥青的发泡特性，半衰期长短表明允许施工作业的时间长短，半衰期越长，泡沫越不易衰减，允许拌合作业的时间越长。膨胀率大小对拌合质量有影响，不宜过小，以免在温度较低时影响拌合效果；也不宜过大，以免过分缩短半衰期，影响充分拌合所需时间。

现有公开专利报道的泡沫沥青主要是以水或沸石类矿物作为发泡剂，前者通过机械喷嘴的方法将水喷入热沥青中进行发泡，如中国专利CN110408067 A公开了一种由沥青、氨水和双氧水等组成的温拌泡沫沥青，该方法使泡沫沥青的膨胀率有所提升，但半衰期较短，影响沥青混合料的充分拌合，且在喷入水时难以控制喷入量与喷入速度，导致施工受现场条件限制，从而影响泡沫沥青混合料的性能；如中国专利CN105621914 B公开了一种由沥青、天然沸石、氢氧化钠溶液和脂肪胺乙醇溶液等组成的泡沫沥青，该方法利用价格较低、储量大的天然沸石为原料，相比于机械水发泡在沥青混合料性能方面有了较大突破，然而在改性天然沸石温拌剂制备流程上略有复杂，且沥青发泡时膨胀率较低，在泡沫沥青制备过程中容易导致过多的水残留在沥青胶浆中，对沥青的低温性能以及界面黏附性有一定的不利影响。

赤泥是炼铝行业从铝土矿提取氧化铝过程中排放的一种典型的工业固体废弃物。随着铝产业的大力发展，我国赤泥的排放量日益增长，导致未利用的赤泥长期堆放占用大量土地，目前我国赤泥累积堆存量已超过3.5亿吨。因为赤泥中包含大量的碱、重金属以及其他潜在污染物，对土地造成极大的危害，也直接危害到人们的身体健康。因此，如何最大限度的减少赤泥危害并最大效率的处理利用赤泥已迫在眉睫。干燥后的赤泥粉末具有高活性、大孔隙多、吸水与持水能力强等特征，置于空气中能快速吸附大量自由水，具有作为发泡介质的可行性。然而孔隙多、孔隙大使自由水含量较高的赤泥对环境十分敏感，使其不利于直接作为温拌剂使用。

天然沸石是一种储量丰富、价格低廉的含水多孔性硅铝酸盐，含水量较低，但是用作温拌剂降温幅度小，温拌效果较差。

发明内容