申请日2003.01.20
公开(公告)日2004.08.11
IPC分类号E01C7/26
摘要
一种沥青路面用改性纤维，由下列组分组成：a)32-55%重量造纸污泥;b)40-60%重量Ca(OH)2;c)4-8%重量水。其制备方法包括a)将块状生石灰粉碎成粒径小于或等于3毫米的颗粒;b)把生石灰颗粒以造纸污泥重量的20-50%掺入造纸污泥中，然后搅拌均匀;c)将步骤b)的混合物堆放7天以上，使之充分熟化反应，并使物料脱水;d)烘干脱水，使水份含量4-8%重量;e)高速粉碎上述混合物干料，并过筛，制得粒度小于等于40目的改性纤维。这种改性纤维可掺混到制备沥青路面的沥青混合料中。
権利要求書
1.一种沥青路面用改性纤维，以所述改性纤维重量为基准，由下列组分组成：
a)32-55%重量造纸污泥;
b)40-60%重量Ca(OH)2;
c)4-8%重量水。
2.如权利要求1所述的沥青路面用改性纤维，其特征在于所述沥青路面用改性 纤维含有50-60%重量的Ca(OH)2。
3.一种制备沥青路面用改性纤维的方法，该方法包括下列步骤：
a)将块状生石灰粉碎成粒径小于或等于3毫米的颗粒;
b)把生石灰颗粒以造纸污泥重量的20-50%掺入造纸污泥中，然后搅拌均匀;
c)将步骤b)的混合物堆放7天以上，使之充分熟化反应，并使物料脱水;
d)烘干脱水，使水份含量为4-8%重量;
e)高速粉碎上述混合物干料，并过筛，制得粒度小于等于40目的改性纤维。
4.如权利要求3所述的制备沥青路面用改性纤维的方法，其特征在于在所述步 骤b)中，生石灰颗粒以造纸污泥重量的35-50%掺入造纸污泥中。
5.一种沥青路面混合料，包含该混合料总重量的0.1-0.6%的权利要求1或2 所述的沥青路面用改性纤维。
说明书
造纸污泥制备的沥青路面用改性纤维
技术领域
本发明涉及由造纸污泥制备的沥青路面用的改性纤维及其制造方法，还涉及使 用这种改性纤维的沥青路面混合料。
技术背景
很多发达国家都十分重视在沥青混合料中掺进少量纤维，以提高沥青路面的耐 久性，使沥青路面牢固耐用，保持平整舒畅。这是因为纤维具有加筋、分散、吸附 沥青和稳定等作用，能够防止沥青从沥青混合料中排出、防止沥青路面发生裂缝、 松散等病害现象。
随着改革开放的深入发展，对沥青路面的要求也越来越高，载重量增大，车速 加快，车流量也显著增加，车辆行驶的路面很易形成车辙，如果采用常规的普通沥 青混合料品种铺设沥青路面，显然不能适应现代交通发展的需要。国外的先进经验 是设计沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA)，选用最佳配合比拌制来铺筑新型路面。 SMA沥青混合料的一个特点是抗滑性能好，>4.75mm的粗集料占75%左右，其余 为由石灰石矿粉、沥青和少量纤维组成的沥青玛蹄脂。这样SMA沥青路面有75% 左右的粗集料相互嵌挤，形成骨架，十分有利于提高沥青路面的高温稳定性;有占 SMA总量0.3～0.4%的纤维和很多填充料与较多沥青组成的沥青玛蹄脂，不但填充 了混合料的空隙，还把碎石牢牢地粘结成一个整体，确保了沥青路面的低温稳定性， 使沥青路面在寒冬季节不宜发生裂缝、松散现象。
为了提高沥青路面的质量。一方面是对沥青进行改性，严格选购各种优质原材 料，精心配制最佳配合;另一方面是掺用适量的纤维拌制沥青混合料。
SMA沥青混合料必须掺用纤维，而且为了提高沥青路面的抗滑性能，粗集料不 能用石灰石，应采用磨光值达到规定要求的酸性石料，这就必须在沥青中掺入0.4% 的抗剥落剂，以增强沥青与酸性石料的粘附性，这样还要增加抗剥落剂的原材料的 成本。
目前市场上的纤维较贵，混合料中掺用纤维直接影响沥青路面的成本。利用造 纸工业废料，经过处理、加工成改性纤维，可以完全或部分取代原来的纤维，降低 沥青路面的成本。
造纸废浆污泥的再生利用有许多方法。研究将造纸废浆污泥经过处理后用作沥 青路面的改性纤维，不仅可以降低沥青路面的成本，而且再生利用了造纸废浆污泥， 解决与造纸废浆污泥有关的污染问题，具有很重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种由造纸废浆污泥制备的沥青用改性纤维，还提供了制造这种 改性纤维的方法。
本发明的沥青路面用改性纤维，由下列组分组成：
a)32-55%(重量)造纸污泥;
b)40-60%(重量)的Ca(OH)2;
c)4-8%(重量)水。
本发明的改性纤维较好的Ca(OH)2为50-60%重量。
本发明制造沥青路面用改性纤维的方法包括下列步骤：
a)将块状生石灰粉碎成粒径小于或等于3毫米的颗粒;
b)把生石灰颗粒以造纸污泥重量的20-50%掺入造纸污泥中，然后搅拌均匀;
c)将步骤b)的混合物堆放7天以上，使之充分熟化反应，并使物料脱水;
d)烘干脱水，使水份含量为4-8%重量;
e)高速粉碎上述混合物干料，并过筛，制得粒度小于等于40目的改性纤维。
本发明制造沥青路面用改性纤维方法中，较好的在步骤b)，在造纸污泥中掺入 造纸污泥重量的35-50%的生石灰。
制造污泥的水含量一般在65%(重量)左右。制造改性纤维过程中，对作为原料 的造纸废浆污泥的水含量没有特别的要求，但小于65%(重量)较好。
生石灰可以干粉碎至粒径小于等于3mm，也可以用水使之粉化为粒度小于等于 3mm的细粉。可根据造纸污泥的水含量选择生石灰的加入量，使制备的改性纤维的 Ca(OH)2含量在40-50%(重量)范围。
在污泥和生石灰混合料的熟化过程中，生石灰(CaO)与污泥中的水反应，生成 Ca(OH)2，可脱除污泥中的一部分水，然后经过烘干进一步脱除污泥的水分，使之达 到改性纤维重量的4-8%。
按沥青混合料品种设定改性纤维投放量，一般为沥青混合料总重量的0.1～0.6 %。在SMA、开级沥青混合料中改性纤维投放量占沥青混合料总重量的0.3～0.6%; 在抗滑层和普通沥青料中改性纤维投放量占混合料的0.1～0.3%。使用时，在搅拌 缸中加入石料后，再加入该改性纤维、沥青、矿粉。
现在国际和国内很多城市为了降低道路噪音，减轻雨天的溅水和提高路面的抗 滑安全性，都在铺筑一种新型的沥青路面结构一开级配大空隙排水型沥青路面。它 可以降4-6db的噪音，减少雨天的交通事故，原来雨天的交通事故是晴天的3倍， 铺筑开级配大空隙排水型沥青路面后，雨天的交通事故频率降低至与晴天一样。这 种路面一个最大的难题由于空隙率达15-20%，沥青容易失去，沥青路面极易松散， 使用寿命不长，现在日本和比利时等国家除了对沥青进行改性之外，成功地研究出 了只要在开级配大空隙排水型沥青混合料中掺入占沥青混合料的0.3%的纤维，就 可以防止沥青失散，防止透水沥青路面早期松散损坏。比利时试验证明，若不掺纤 维，沥青将损失13.5%。
我国高速公路的沥青防滑层和机场道面除了采用SMA作为抗滑层之外，还有 不少地方仍采用沥青抗滑层如AK-13A，一般来说这些沥青抗滑层混合料中是不掺 用纤维的，只是为了提高沥青面层的抗滑性能，用磨光值达到规定指标的酸性石料。 为此，而须掺加占沥青用量0.4%的抗剥落剂。由于改性纤维具有加筋、分散、吸 附沥青、稳定等优点，在沥青抗滑层混合料中掺占混合料总重量0.4%的改性纤维， 可以不再另掺抗剥落剂，又显著提高了沥青抗滑层的质量。
目前沥青路面用的木质素纤维只能起纤维一种作用，而不能起到增强沥青与酸 性石料粘附性作用，而且价格又贵。本发明利用造纸污泥制造的改性木质素纤维既 保持木质素纤维原有的加筋性能又具有抗剥落剂的功能。在选择抗剥落剂对木质素 纤维进行改性时，注意到很多抗剥落剂本身不耐热，易老化而失效。我们采用生石 灰作改性剂对木质素纤维进行改性。能达到集料表面性质改善，沥青与集料之间分 子力增大的效果;它使酸性石料的表面电荷减小，使石料表面电位减低，对水的作 用减小;它能与沥青中的酸发生反应，生成具有表面活性剂作用的钙盐，具有抗剥 落剂作用，利用其极性与集料结合，增强与沥青的吸附;它的钙离子可置换集料表 面的氢、钠、钾离子，加强了与沥青的粘结。用生石灰这种改性剂对木质素纤维进 行改性后的木质素纤维，作为抗剥落剂占沥青用量0.4%，用水煮法对酸性石料做粘 附试验，完全达到要求，并在沥青混合料马歇尔试验的残留稳定度试验中证明，这 种改性纤维对改善马歇尔技术指标具有显著的效果，提高了残留稳定度。
目前用于沥青路面的进口纤维每吨12000元左右，国产纤维也要每吨8000元左 右，而本发明改性纤维每吨价格不超过5000元。1吨SMA混合料用4公斤改性纤维， 其成本仅20元。使用制造改性纤维，还可以不使用抗剥落剂，这样每一吨SMA混 合料又可以省下抗剥落剂6元钱，因此，将会有效地降低沥青路面的成本。
制备沥青路面施用的沥青原料的性能指标如针入度，采用GB/T4509测定，延 度按照GB/T4508测定，软化点按照GB/T4507测定。
实施例
实施例1
生石灰粉碎至粒径小于等于3mm，在1000千克的湿造纸污泥(水含量为65%(重 量))中加入350千克的生石灰颗粒，以1200转/分钟搅拌均匀;放置7天熟化;在 滚动式烘干机中烘干，烘干机进口温度为650～750℃，出口温度为115~125℃;粉碎 至粒度小于等于40目，制得改性纤维873千克，其水分含量为5.6%(重量)，Ca(OH)2 为54%(重量)，进行包装。
实施例2
按照和实施例1相同的方式制备沥青用改性纤维，不同之处是1000千克造纸污 泥(水含量为55%(重量))中加入400千克的生石灰，制得水含量为5%(重量)， Ca(OH)2为52%(重量)的改性纤维1044千克。
实施例3
按照和实施例1相同的方式制备沥青用改性纤维，不同之处是1000千克造纸污 泥中加入200千克的生石灰，制得水含量为4.2%(重量)，Ca(OH)2为41%(重量)的 改性纤维648千克。
实施例4
按照和实施例1相同的方式制备沥青用改性纤维，不同之处是1000千克造纸污 泥(水含量为55%(重量))中加入500千克的生石灰，制得水含量为8%(重量)， Ca(OH)2为60%(重量)的改性纤维1117千克。
实施例5
使用实施例1制备的改性纤维配制沥青混合料，以沥青玛瑙脂碎石(SMA-16)为 例，其组成配合比列于下表1.1，其中沥青使用SBS改性沥青，其性能指标列于下 表1.2。在同一配合比，同一原材料条件下，使用实施例1制备的改性纤维与使用德 国产纤维和抗剥落剂制备的沥青路面SMA-16进行比较。
