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温拌助剂的制备及其应用研究

作　者: 刘至飞
导　师: 文进；吴少鹏
学　校: 武汉理工大学
专　业: 建筑材料与工程
关键词: 温拌助剂 温拌沥青混合料 热拌沥青混合料 4A沸石 路用性能
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


温拌沥青混合料是一种节能环保型的新型沥青混合料,其拌和和压实温度与传统的热拌沥青混合料相比低10-60℃,同时又具有与热拌沥青混合料相当的路用性能。温拌沥青混合料是沥青行业又一项很有前景的新兴材料。与热拌沥青混合料相比,温拌沥青混合料技术增加了建设成本,这成为制约温拌沥青混合料应用的一个重要因素。本文在总结现在已有的温拌沥青混合料技术原理基础上,总结发现4A沸石的结构特性使得其能作为温拌助剂。基于以上考虑本文合成了4A沸石并就4A沸石对沥青混合料的温度制度及路用性能的影响进行了研究。本文首先以粉煤灰为原料,用碱熔融-水热法制备了含结晶水的4A沸石。本研究采用正交试验详细分析了SiO2/Al2O3, Na2O/SiO2, H2O/Na2O、陈化时间、晶化时间等实验参数对合成沸石失水量的影响,从而优化得到了较佳的合成条件。结果表明：以粉煤灰合成含结晶水的4A沸石的最佳工艺参数为：n(Si02)/n(Al203)=1.9, n(Na2O)/n(SiO2)=2.0, n(H2O)/n(Na2O)=50,陈化温度为65℃,陈化时间为3h,晶化温度为90℃,晶化时间为4h。在制备4A沸石的基础上,评价了合成沸石对沥青混合料路用性能的影响。研究了不同合成沸石掺量对沥青混合料空隙率的影响,确定了合成沸石的最佳掺量及其降温的幅度。以马歇尔浸水稳定度及冻融劈裂强度比表征了混合料抗水损害能力；通过三点弯曲试验评价了混合料的低温抗开裂能力；通过间接拉伸疲劳试验方法对比了各种沥青混合料在抗疲劳性能方面存在的差异；并采用车辙试验评价了沥青混合料的高温抗车辙变形能力。结果表明：掺加0.3%含结晶水的4A沸石,能降低拌和和压实温度20℃左右,并具有与热拌沥青混合料相当的路用性能,说明制备的4A沸石是一种温拌助剂。最后,对合成沸石温拌助剂的原理和节能环保效益进行了分析。结果表明：合成沸石的结晶水能改善沥青混合料在低温的的压实性能,因此合成沸石能降低混合料的拌和和压实温度。温拌沥青混合料降低了能源消耗及有害气体的排放,具有显著的社会效益。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-23
  1.1 温拌沥青混合料技术的研究背景  9-11
  1.2 温拌沥青混合料国内外研究现状  11-13
  1.3 合成沸石温拌沥青混合料技术  13-15
  1.4 4A沸石的结构特性及应用  15-17
    1.4.1 4A沸石的结构特征  15-17
    1.4.2 4A沸石的应用  17
  1.5 合成4A沸石的研究现状  17-21
    1.5.1 4A沸石合成的原料  17-18
    1.5.2 粉煤灰合成4A沸石的主要方法  18-20
    1.5.3 4A沸石的合成机理  20-21
  1.6 本文研究的主要内容和意义  21-23
第2章 原材料与实验方法  23-26
  2.1 实验方法  23-24
    2.1.1 合成沸石实验方法  23
    2.1.2 合成沸石的性能表征  23-24
  2.2 实验试剂与仪器设备  24-26
    2.2.1 实验试剂  24
    2.2.2 实验仪器和设备  24-26
第3章 粉煤灰合成4A沸石实验  26-39
  3.1 原状粉煤灰的预处理  26-28
  3.2 碱熔融水热法合成沸石  28-38
    3.2.1 制备工艺  28-31
    3.2.2 实验结果与讨论  31-36
    3.2.3 物相与结构表征  36-37
    3.2.4 沸石合成机理  37-38
  3.3 本章小结  38-39
第4章 合成沸石助剂对沥青混合料性能的影响  39-56
  4.1 试验原材料及方法  39-41
    4.1.1 试验原材料  39-41
    4.1.2 试验方法及表征技术  41
  4.2 沥青混合料配合比设计  41-43
  4.3 合成沸石掺量及降温幅度的初定  43-46
    4.3.1 合成沸石掺量的确定  43-44
    4.3.2 合成沸石降温的初步确定  44-46
  4.4 合成沸石对沥青混合料性能的影响  46-54
    4.4.1 拌和与压实温度  46-47
    4.4.2 体积性能  47-48
    4.4.3 抗水损害性能  48-50
    4.4.4 低温抗裂性能  50-52
    4.4.5 抗疲劳性能  52-53
    4.4.6 高温稳定性能  53-54
  4.5 本章小结  54-56
第5章 合成沸石温拌机理探讨及效益分析  56-60
  5.1 温拌机理探讨  56-57
  5.2 环保效益分析  57-58
    5.2.1 节能效果  57-58
    5.2.2 减排效果  58
  5.3 本章小结  58-60
第6章 结论及建议  60-62
  6.1 主要结论  60
  6.2 进一步研究建议  60-62
参考文献  62-67
致谢  67-68
附录  68

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 道路建筑材料
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