基于細(xì)觀尺度沸石瀝青結(jié)構(gòu)分析

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1、沸石及沸石瀝青細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析MesoscopicCharacteristicsofZeoliteandZeolite-AsphaltMortarSystem第四屆瀝青材料國際學(xué)術(shù)會議4thInternationalConferenceonAsphaltMaterials2013.11譚憶秋TANYi-qiu任俊達(dá)RENJun-da匯報提綱研究背景1沸石-瀝青體系的特征3結(jié)論42沸石材料性質(zhì)研究瀝青混合料是國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的路面材料1.項(xiàng)目背景表面平整、無接縫、行車舒適振動小、噪音低抗滑性好、行車安全可再生利用施工工藝簡單、施工速度快養(yǎng)護(hù)維修簡便、開放交通快高能源消耗——生

2、產(chǎn)熱瀝青混合料消耗燃油、煤炭等；高污染排放行業(yè)——拌合、攤鋪排放大量的CO2、SO2以及瀝青煙等有害氣體；存在瀝青老化現(xiàn)象。降低拌和、施工的溫度，降低了拌和過程中的能源消耗減輕拌和過程中的瀝青老化減少施工過程中有害氣體的產(chǎn)生良好的路用性能和耐久性綠色化、經(jīng)濟(jì)化溫拌瀝青混料溫拌瀝青混合料1.項(xiàng)目背景熱拌溫拌拌和溫度介于熱拌瀝青混合料（150℃-180℃）和冷拌（常溫）瀝青混合料添加到熱瀝青中結(jié)晶水持續(xù)蒸發(fā)或沸騰產(chǎn)生氣泡增加潤滑作用，使流動特性改變，良好的裹附集料改善施工和易性及壓實(shí)特性沸石是一族架狀結(jié)構(gòu)含水硅鋁酸鹽礦物的總稱，包括天然沸石、人工合成的晶體，其主要包括斜發(fā)沸石

3、、絲光沸石?；締卧?，硅氧四面體和鋁氧四面體結(jié)構(gòu)單元以多種方式連接，構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)，形成了不同維度和大小的孔道?？椎纼?nèi)存在結(jié)晶水，在特定的溫度條件下可自由地出入孔道，被稱為沸石水。2.沸石材料性質(zhì)2.1沸石材料基本特征2.沸石材料性質(zhì)樣品編號產(chǎn)地類型視密度(g/cm3)1遼寧天然斜發(fā)沸石2.1452河北天然斜發(fā)沸石2.6233PRI合成沸石2.297礦粉河北石灰?guī)r礦粉2.811樣品編號通過下列篩孔的百分率(%)0.6mm0.3mm0.15mm0.075mm110081.263.950.7210079.461.145.3310095.5－－礦粉98.797.395.690.

4、32.1沸石材料的選擇2.2沸石粒徑分布天然沸石及合成沸石的密度都遠(yuǎn)小于礦粉多孔沸石結(jié)構(gòu)疏松，密度較小不同沸石粒徑差別很大常規(guī)篩分無法對小于0.075mm顆粒的分布狀況進(jìn)行定量、準(zhǔn)確描述2.2沸石粒徑分布2.沸石材料性質(zhì)1#2#礦粉3#樣品編號平均粒徑（nm）標(biāo)準(zhǔn)差（nm）15291.4951.021079.3351.038540.3928.7礦粉540.2186.1統(tǒng)計結(jié)果納米粒度分析儀2.3沸石的表面特性2.沸石材料性質(zhì)掃描電子顯微鏡a)1#沸石b)2#沸石c)3#沸石d)礦粉a)1#沸石b)2#沸石c)3#沸石d)礦粉300倍300倍300倍300倍1000倍100

5、0倍1000倍1000倍1#沸石表面呈流紋狀，間隙孔發(fā)達(dá)；2#沸石表面不均勻地分布著數(shù)量不等、大小不一的孔隙孔和間隙；3#合成沸石微粒大小均一、形狀規(guī)則，表面光滑，基本呈六面體狀，形成蓬松結(jié)構(gòu)，外觀呈蜂窩狀。礦粉由許多不規(guī)則、富有棱角性的細(xì)小顆粒組成,表面光滑,存在大量間隙孔。沸石具有孔隙孔和間隙孔壓汞儀2.4沸石的孔隙結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)是沸石最典型、最基本物理性質(zhì)之一曲線的峰值表示沸石中最大體積孔，曲線的寬度為孔徑分布的范圍；3種沸石的孔徑分布曲線形狀各不相同，天然沸石成單峰分布，合成沸石成雙峰分布；3#合成沸石孔徑分布區(qū)域最小，其孔徑分布更加均勻。1#礦粉3#2#2.沸石材

6、料性質(zhì)2.4沸石的孔隙結(jié)構(gòu)孔徑的分類，一般分為四類：小于2nm為微孔;2nm~50nm為中孔（介孔）;50nm~10μm為大孔;大于10μm為超大孔樣品孔容（mL/g）比表面積（m2/g）中位孔徑（nm）平均孔徑（nm）孔徑分布（%）2~50nm50~10μm＞10μm10.435423.9547725.872.711.145.643.320.40682.62022743.4621.13.123.973.031.15882.5422172.91823.5060.139.9礦粉0.34040.4533644.53000.8071.828.22.沸石材料性質(zhì)孔徑具有一定的分布

7、寬度，沸石水蒸發(fā)速度不同；沸石中表面水與化學(xué)吸附水脫出溫度不同；沸石水的釋放具有一定的層次性和持續(xù)性，泡沫瀝青效應(yīng)得到持續(xù)，提供可施工時間；孔徑大小和孔數(shù)量影響溫拌效果。2.4沸石的孔隙結(jié)構(gòu)整理分析不同沸石具有不同的孔分布3#＞1#＞2#＞礦粉1#＞2#＞3#＞礦粉2#＞1#＞礦粉＞3#礦粉＞3#＞2#＞1#2#沸石以超大孔結(jié)構(gòu)為主，3#沸石以大孔為主；3#沸石具有最大的孔容和最小的內(nèi)比表面積合成沸石為沸石水提供最大的承載空間；沸石水的含量對溫拌效果產(chǎn)生重要影響，3#合成沸石具有良好的溫拌效果，為理想的溫拌劑。2.沸石材料性質(zhì)