陶粒解决方案

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路用多孔页岩陶粒表面修饰优化


摘要:为提高路用多孔页岩陶粒的路用性能并提升其阻热性能,优选3种有机处理剂,借助吸水率、筒压强度、控制筛孔通过率及磨耗值试验,确定了不同处理剂最佳修饰工艺;基于吸油率、表面孔隙封堵率与SEM 试验,系统研究了修饰前后页岩陶粒表面孔隙封堵情况,对比评价了不同处理剂对页岩陶粒路用性能的影响规律,确定了页岩陶粒最佳处理剂;并在此基础上,全面评价了表面修饰对页岩陶粒混合料路用性能的影响。结果表明:苯基硅树脂的适宜浓度为25%,固化温度为160℃,硅丙乳液的适宜浓度为35%,成膜温度为30 ℃,助剂含量为3%,建筑防水剂修饰页岩陶粒的适宜浓度为35%,固化温度为85 ℃;其中苯基硅树脂对页岩陶粒表面封装效果最好,24h吸油率最低,表面孔隙封堵率高达78%,且SEM 图像也表明经表面修饰的页岩陶粒表面开口孔隙数量明显减少;3种处理剂均能不同程度地提高路用多孔页岩陶粒的路用性能,24h吸 水 率 的 降 幅 在80.48%~94.5%之间,压碎值降幅在4.62%~17.52%之 间,磨 耗 值 降 幅 在5.33%~30.92%之间,黏附性等级提高0.5~2级;苯基硅树脂对页岩陶粒吸水率与黏附性等级改善效果最佳,硅丙乳液对压碎值与磨耗值改善效果最为明显,综合考虑所有评价指标,确定了页岩陶粒最佳处理剂为苯基硅树脂;且经苯基硅树脂表面修饰后的页岩陶粒混合料各项路用性能均有不同程度提高。

关键词:道路工程;页岩陶粒;表面修饰;多孔岩陶粒;优化;性能引 言沥青路 面 因 具 有 表 面 平 整、耐 磨 及 行 车 舒 适等优点在中国公路建设中被广 泛应用,然 而 沥 青作为一种对太阳辐射吸收率较 高的材料,在 夏 季高温条 件 下,沥 青 路 面 极 易 产 生 高 温 病 害。为 解决夏季沥青路面高温车辙问题,道 路 领 域 研 究 学者对路面降温技 术 展 开 了 相 关 研 究[1-4]。其 中,可实现“主动”降温的热阻沥青路面技术因具有功能材料廉价易得、制 备 工 艺 简 单、降 温 功 效 不 易 衰 减等优点,受 到 了 道 路 工 作 者 们 的 广 泛 关 注[5-9],而页岩陶粒作为使用较为广泛的 热阻集料之一,孔隙结构丰 富,具有良好的保温、隔 热 功 效,成 为 目前道路领域的研究热点。杨 健 辉 等[10]研 究 了 碎 石体积取代率对次轻 页 岩 陶 粒 混 凝 土 的 物 理 力 学 性能影响,经 抗 压 强 度、抗 折 强 度、比强度与折压比等 试 验,确定最佳碎石 取代率为 30%。 莫 奕 新等[11]研究了页岩陶粒掺量对水 泥 混 凝 土 强 度 与 保温隔热效 果 的 影 响 程 度,测 试 了 隔 热 混 凝 土 导 热系数、抗压强度、抗 折 强 度 与 抗 拉 强 度 等 性 能。雷雨滋等[12]优选 了 页 岩 陶 粒 为 热 阻 集 料,采 用 等 体积掺配进行热阻沥青混合料配 合比设计,进 行 了混合料马歇尔指标与路用性能 试 验,并 测 试 了 室内外混合料降温效果。邹玲 等[13]使用低导热系数的陶粒替换普通石料设计 SMA-10 热 阻 薄 层 罩面,测试了不同陶粒掺量的热阻薄层 罩面降温效果,推荐热阻薄层罩面最佳掺量为 40%。车 天 凯等[14]研究了页岩陶粒掺量对沥青混合料路用性能的影响规 律,试验结果表明掺加页岩 陶粒的沥青混合料高温稳定性有明显提高,低 温 性 能 无 明 显变化。李克亮等[15]制备了不同密度等级的页岩陶粒泡沫 混 凝 土,并 系 统 研 究 了 其 抗 压 强 度、吸 水率、抗冻性、干燥收缩与保温 性 能。刘 喜 等[16]研 究了骨料强度、水胶 比、粉煤灰掺入量等因素对页岩陶粒混凝 土 强 度 的 影 响,确 定 了 页 岩 陶 粒 混 凝 土的最佳配合比方 案。现 有 页 岩 陶 粒 相 关 研 究 主 要集中在利用其轻 质、多 孔 等 特 点,将 其 按 一 定 比 例掺加到水泥混凝土或沥青混合料中,减 轻 建 筑 材料自重并发挥其保温隔热功效,但 页 岩 陶 粒 在 道路工程中的使用 受 限,主 要 是 因 其 力 学 强 度 较 差,应用于沥青混合料中会对路用性能 造成不利影响,且沥青极易渗入页岩陶粒的孔隙 中影响其阻热性能,目前关于如何提高页岩陶粒 路用性能与阻热性能的研究鲜有报道。