钢渣透水沥青混合料的制备及界面机理研究

发布时间：2019-11-06 10:27

【摘要】：钢渣中f-CaO含量高、稳定性差且难磨,导致它的利用率很低。针对这个问题,本文选用钢渣作为集料,配制透水沥青混合料,研究不同因素对其路用性能的影响;通过水煮法、水浸法定性,拉拔仪定量的测定沥青-集料界面间的粘附力;由付立叶红外光谱分析仪、扫面电子显微镜、分光光度计研究了沥青及其胶浆的界面行为,揭示了沥青-集料体系的物理作用和化学反应机理。研究结果表明:正交试验得到钢渣集料粒径对钢渣透水沥青混合料性能影响最显著,油石比次之,填料影响最小;最优组合方案为钢渣集料粒径为4.75～9.5mm,油石比6.7%,填料为钢渣微粉。最优组合的钢渣透水沥青混合料路用性能结果表明:混合料的水稳定性试验残留稳定度为90.68%,马歇尔稳定度9.12 kN和动稳定度值为6350次/mm,体积膨胀率为0.49%,透水系数为60.61ml/s,都符合CJJT190-2012透水沥青路面技术规程的要求。随着钢渣集料间隙率的增加,单级配钢渣透水沥青混合料空隙率逐渐增大,稳定度先增大后减小,流值先减小后增大;两种颗粒级配钢渣透水沥青混合料空隙率逐渐增大,稳定度先减小后增大,流值逐渐增大;三种颗粒级配钢渣透水沥青混合料空隙率逐渐增大,稳定度先减小后增大,流值逐渐增大。控制不同影响因素,钢渣集料-沥青粘附等级都为5,说明钢渣集料与沥青粘附性好;随着钢渣集料粒径的增大、沥青搅拌时间的延长、钢渣替代量的提高会增加钢渣集料-沥青界面的粘附力;水浴时间的增加、冻融循环会降低钢渣集料-沥青界面的粘附力,循环次数越多,粘附力下降得越快。红外光谱分析沥青与钢渣交互作用,3500cm-1～3750cm-1处有的新的吸收峰,是由胺和酰胺N-H伸缩振动、SiO-H伸缩振动而产生的,说明沥青与钢渣间有化学反应的存在,由特征峰推断该物质可能是有机硅化合物。钢渣的化学组成Fe203、矿物组成Fe304、C2S、C3S均与沥青发生化学反应,由特征峰推断可能生成有机硅化合物。扫描电镜对钢渣沥青界面的观察发现,钢渣颗粒表面的坑槽及纹理构造为沥青-钢渣集料界面提供了一种类似骨架的作用,这种作用可以提高沥青-钢渣集料界面的粘附强度。净吸附试验得到钢渣集料对沥青的吸附作用明显高于岩石集料。填料会促进集料与沥青的吸附作用,并且钢渣微粉的促进作用最显著;集料对沥青的吸附初期不稳定,稳定后沥青-甲苯溶液平衡浓度越高,集料的吸附量越大;水的加入会使集料表面的沥青脱离;从沥青-钢渣集料吸附等温线的形状可以看出为多分子层吸附,属于物理吸附类型。
【图文】：

逦Ｖ邋型逡逑图１．２物理化学吸附等温：线类型逡逑吸附等温线类型可以归纳为五种，如图１．２所示。在第Ｉ类中，吸附量ａ？Ｐ／Ｐ０逡逑很低时迅速上升，继续增加压力时上升变得减缓，逐渐达到极限吸附，这种吸附逡逑类型属于单分子层吸附；第ＸＩ至Ｖ类等温线都是多分子层吸附［５４］。逡逑海青的吸附是由多种因素。影响的，有胶体体系、介质环境和集料特征等［５５］６逡逑彭余华利用净吸附试验方法研究了不博浙青对集料的粘附特性，结果表明了采南逡逑沥青－甲苯溶液平衡浓度来反映沥青－集料粘附性的可行性，并且可以做出定量的检逡逑测［５６］。宋艳茹通过净吸附试验方法评价了沥青－集料的吸附与脱附特性，，结果表明逡逑沥青的不同成分与集料之间的吸附和脱附特性差别很大；集料特性对粘附的影响逡逑大于沥青对粘附的影响［５７｝。于维钊对沥青－石英吸附行为进行研宄，结果表明沥青逡逑在＇石．英表面的吸附强度在正庚烷中最大，而在甲苯和吡啶中较弱［５８］。Ｍａｒｉｅ逡逑Ｅｍｓｔｓｓｏｎ通过计算脂肪胺层的表面密度对石英粉末的吸附区域进行了研究

}研究技术路线
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U414

【参考文献】

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本文编号：2556667