一种多孔碱激发粉煤灰基沥青填料的制备方法

本发明属于道路建筑材料，尤其涉及一种多孔碱激发粉煤灰基沥青填料的制备方法。

背景技术：

1、热拌沥青的加热温度通常为150～180℃，这会消耗大量能源并产生大量污染气体，不利于节能减排和环境保护。温拌技术可以降低沥青的加热温度。温拌沥青的加热温度一般比热拌沥青低20～40℃。较低的加热温度不仅可以降低能耗及成本，而且能够使得在冬季和夜间等特殊环境下施工作业成为可能。温拌技术的核心是降低拌合摊铺温度。

2、利用粉煤灰等活性硅铝酸盐矿物通过碱激发可以合成多孔碱激发粉煤灰基沥青填料，该填料具有丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，能够吸附自由水和水合金属离子。这些水会在90～140℃内缓慢释放并蒸发成水蒸汽，产生大量的泡沫，降低沥青的粘度。将多孔碱激发粉煤灰基沥青填料添加到沥青中时，随着温度的逐渐升高，结晶水被释放和汽化，导致沥青产生体积膨胀和发泡，这可以改善沥青的和易性，降低沥青混合料的拌合摊铺温度。

3、在沥青中添加多孔碱激发粉煤灰基沥青填料还可以减少传统石灰石填料的使用，降低施工成本。同时，当沥青与多孔碱激发粉煤灰基沥青填料接触时，沥青中的小分子能够沿着孔隙进入多孔碱激发粉煤灰基沥青填料内部，形成更加稳固的结构，改善沥青胶浆的性能。

4、现有技术cn109336456a中对原材料进行了高温煅烧，同时加入了表面活性剂，这不仅会消耗更多的能源，而且不利于控制成本。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的发明目的是提出一种多孔碱激发粉煤灰基沥青填料的制备方法，不仅可以降低沥青的粘度，而且可以减少石灰石填料的使用，还能够改善沥青胶浆的性能。此外，为粉煤灰的高效利用提供了一种新的思路，对节能减排和保护环境具有重要意义。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种多孔碱激发粉煤灰基沥青填料的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、按照质量份数配比，称取50份粉煤灰、25份碱激发剂和适量份水，用电子搅拌器搅拌8min，得到均匀的地聚合物浆体，其液固质量比为0.35；

5、步骤2、将步骤1所得的地聚合物浆体倒入80mm×20mm×20mm的模具中，振动1min除去浆体中的气泡，在室温条件下用塑料薄膜包裹固化24h；

6、步骤3、将步骤2中地聚合物浆体固化所得试块脱模，脱模后，试块放入温度为40℃、相对湿度为60％的养护箱中养护2天；

7、步骤4、养护完成后，采用研磨机研磨试块，将研磨所得粉末过200目筛，去除筛余，所得粉末即所述多孔碱激发粉煤灰基沥青填料。

8、优选地，所述粉煤灰为f级粉煤灰。

9、优选地，所述碱激发剂为氢氧化钠溶液，浓度为10mol/l；所述水的份数为3份。

10、一种高延弹改性沥青胶浆的制备方法，以高延弹改性沥青、石灰石矿粉、上述的多孔碱激发粉煤灰基沥青填料为原料，高延弹改性沥青﹕(石灰石矿粉+多孔碱激发粉煤灰基沥青填料)的质量比为1﹕0.8，石灰石矿粉和所述的多孔碱激发粉煤灰基沥青填料的混合物中多孔碱激发粉煤灰基沥青填料的质量百分比为10-20％；制备方法包括如下步骤：1、称取高延弹改性沥青，将其置于160℃的烘箱中持续加热直至融化；2、称取石灰石矿粉，将其置于150℃的烘箱中进行预热；3、称取多孔碱激发粉煤灰基沥青填料，将其与步骤2中预热后达到150℃的石灰石矿粉混合均匀后等分为5份，分5次每次1份边搅拌边加入到步骤1中已融化的沥青中，全部加完后，在160℃的温度下用搅拌器以1000r/min的速度继续搅拌0.5h，即得所述沥青胶浆；

11、优选地，上述步骤中，高延弹改性沥青为100g；石灰石矿粉为72g和多孔碱激发粉煤灰基沥青填料为8g，或者，石灰石矿粉为68g和多孔碱激发粉煤灰基沥青填料为12g，或者石灰石矿粉为64g和多孔碱激发粉煤灰基沥青填料为16g；

12、所述高延弹改性沥青以sbs改性沥青和高延弹沥青改性剂为原料制备得到，其制备方法包括如下步骤：

13、步骤1、称取94g sbs改性沥青并加热到180℃，称取6g高延弹沥青改性剂；以60r/min的速度边搅拌边向已被加热至180℃的sbs改性沥青中加入高延弹沥青改性剂，完全加入高延弹沥青改性剂后，再继续在180℃下搅拌10min；

14、步骤2、将混合物放入180℃烘箱中发育30min，即得高延弹改性沥青；

15、其中，所述高延弹沥青改性剂的制备过程为，下述步骤中，按质量份数计算时，各步骤中1单位质量份数代表的质量相同：

16、1.1、玻璃纤维预处理：按质量份数，将10份玻璃纤维使用浓度为1％的硅烷偶联剂进行表面处理，处理后晾干备用。

17、使用浓度为1％的硅烷偶联剂对玻璃纤维进行表面处理的过程如下：

18、1.1.1、配制浓度为1％的硅烷偶联剂溶液：将10克γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到990毫升去离子水中，使用搅拌装置搅拌，直到γ-氨丙基三乙氧基硅烷完全溶解；

19、1.1.2、将待处理的玻璃纤维完全浸泡在步骤1.1.1配制的硅烷偶联剂溶液中，确保纤维表面充分接触溶液；浸泡时间为10-30分钟，为了确保浸泡均匀，可以适当搅拌或轻微振动容器；

20、1.1.3、浸泡完成后，将玻璃纤维从硅烷偶联剂溶液中取出，轻轻甩去多余溶液；

21、1.1.4、将玻璃纤维均匀地铺开，悬挂在空气流通处自然晾干或放入烘箱中干燥，烘箱中干燥温度为110-120℃、时间为1-2小时，以确保玻璃纤维完全干燥；

22、1.1.5、干燥完成后，将玻璃纤维轻轻抖松，确保纤维不粘结在一起，并保持其良好的分散性。

23、通过上述处理，玻璃纤维表面被硅烷偶联剂覆盖，从而提高了其与聚合物基体的粘结性能。上述预处理步骤可以提高玻璃纤维与基体树脂的结合力，从而增强改性剂的机械性能。

24、1.2、初步混合：按质量份数，称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(sbs)50份、聚氨基甲酸酯(tpu)30份、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)20份、顺丁橡胶20份，并将其全部加入高速混合机中，以1200rpm的转速初步混合5分钟，至混合物中各聚合物均匀分散。

25、1.3、加入助剂和交联剂：按质量份数，将磷酸三甲苯酯2份、c9石油树脂5份、步骤1.1中经预处理的玻璃纤维10份、聚乙烯蜡(pe蜡)3份、马来酸酐1份、过氧化二异丙苯0.5份和2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)1份依次加入到步骤1.2中经初步混合得到的混合物中；加入完成后，继续以800rpm的转速混合10分钟，确保所有组分均匀分散。

26、1.4、挤出工艺：将步骤1.3所得的混合料加入到双螺杆挤出机中，在170℃的筒体温度和35rpm的螺杆转速下进行熔融共混挤出；在挤出过程中，使用真空排气装置去除混合过程中产生的气体，确保产品的纯度和性能。

27、1.5、冷却造粒：将步骤1.4中挤出的熔融物通过冷却装置快速冷却，冷却后切粒，得到颗粒状产物。

28、1.6、粒料静置：将步骤1.5所得的颗粒状产物在室温下静置24小时，以释放内部应力，提高产品的稳定性和性能，最终得到所述高延弹沥青改性剂。

29、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果：

30、1、本发明的多孔碱激发粉煤灰基沥青填料具有丰富的孔隙结构，具有较大的比表面积，可以吸附自由水和水合金属离子。这些水沥青混合料的加热过程中缓慢释放并蒸发成水蒸汽，产生大量的泡沫，降低沥青的粘度。同时，当沥青与多孔碱激发粉煤灰基沥青填料接触时，沥青中的小分子能够沿着孔隙进入多孔碱激发粉煤灰基沥青填料内部，形成更加稳固的结构，改善沥青胶浆的性能。

31、2、本发明制备的多孔碱激发粉煤灰基沥青填料不仅可以降低沥青的粘度，还可以减少石灰石填料的用量，减少施工过程中的能源消耗，降低施工成本。

32、3.、现有技术cn109336456a中对原材料进行高温煅烧，同时加入了表面活性剂，不仅会消耗更多的能源，而且不利于控制成本。然而，本发明为采用煅烧工艺，也未添加表面活性剂，降低了生产成本和能源消耗。