集料化学成分特性对乳化沥青传质和破乳速度的影响研究

摘要

当前，国内大部分高等级公路均需要进行养护，面对日益繁重的道路养护与维修任务，沥青混合料的就地热再生、温拌热再生技术在道路养护中得到了大量应用。与前两种道路养护技术相比，采用乳化沥青混合料进行道路养护具有更高的节能、环保效应。但目前乳化沥青混合料使用性能的不稳定影响到了该项技术的推广。在乳化沥青混合料中，乳化沥青是组成混合料的主要成分之一，其使用性能便直接影响到了乳化沥青混合料的使用。而目前研究发现，乳化沥青的使用性能与乳化沥青的破乳速度有很大关系。　　目前，国内外主要从乳化沥青本身的性质来研究乳化沥青混合料的破乳速度，对集料特性和集料化学成分特性与乳化沥青破乳速度之间的关系研究较少。且目前规范上仍采用主观经验法来判断乳化沥青的破乳速度。针对集料特性、集料化学成分特性与乳化沥青破乳速度之间的关系不明确，及乳化沥青破乳速度无法准确预估。本文以乳化沥青的传质吸附试验和乳化沥青胶浆的破乳速度试验来研究集料化学成分特性对乳化沥青传质和破乳速度的影响规律。　　(1)本文以STAC/SDBS乳化沥青的储存稳定性作为乳化沥青性能的考察指标。通过对STAC/SDBS乳化沥青制备工艺的考察，选择合适的乳化沥青制备工艺，并对制备出的用于传质和破乳速度试验的乳化沥青进行性能检测。　　(2)由于粗细集料存在较多不可控因素，本文采用集料的五种主要化学成分和碳酸钙来代替粗细集料作为研究对象。利用表面能参数、比表面积、pH值、碱值来表征集料化学成分特性，并通过灰色关联理论来分析特性指标之间的关联关系。　　(3)以集料化学成分/乳化沥青传质体系的电导率比值指标来表征传质体系的传质吸附效应强弱;根据乳化沥青胶浆的破乳模型来科学、客观地评价乳化沥青胶浆的破乳速度。　　(4)通过集料化学成分/乳化沥青传质体系的正交试验研究了集料化学成分、乳化剂含量、固含量对STAC/SDBS乳化沥青传质吸附过程的影响。研究表明，集料化学成分是影响电导率比值指标的显著因素。采用灰色关联法分析了集料化学成分特性与电导率比值之间的灰色关联关系。研究表明，在阳离子(STAC)乳化沥青传质体系中，电导率比值与pH值的灰色关联度最高;比表面积、表面能、碱值与电导率比值的灰色关联度也较大。在阴离子(SDBS)乳化沥青传质体系中，电导率比值与碱值的灰色关联度最高;表面能、pH值与电导率比值的灰色关联度也较大，比表面积与电导率比值的灰色关联度较小。　　(5)通过集料化学成分特性与乳化沥青胶浆破乳速度的灰色关联分析，发现了pH值、胶浆拌合比是影响STAC/SDBS乳化沥青胶浆破乳速度的关键因素;表面能、碱值对STAC/SDBS乳化沥青胶浆破乳速度的影响也较大;比表面积对STAC/SDBS乳化沥青胶浆破乳速度的影响较小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1液固相相间传质及传质机理概述

1．2．2乳化沥青概述

1．2．3乳化沥青的性能及破乳概述

1．2．4存在问题

1．3研究内容和试验方案

1．3．1研究内容

1．3．2试验方案

1．3．3技术路线

第二章乳化沥青的制备及其性能检测

2．1乳化沥青体系的形成及稳定性

2．1．1乳化剂的乳化机理

2．1．2乳化沥青体系的稳定机理

2．1．3乳化沥青体系稳定性的影响因素

2．2基质沥青的选取

2．3乳化剂及皂液概述

2．4 STAC／SDBS乳化沥青制备工艺的考察

2．4．1 STAC／SDBS乳化沥青的制备工艺流程

2．4．2沥青温度的考察

2．4．3乳化剂用量的考察

2．4．4油水比的考察

2．4．5皂液温度的考察

2．4．6皂液pH值的考察

2．4．7乳化沥青的制备工艺参数

2．5乳化沥青性能检测

2．6本章小结

第三章集料化学成分／乳化沥青体系相间传质的研究

3．1集料化学成分特性分析

3．1．1试验原材料

3．1．2集料化学成分的比表面积分析

3．1．3集料化学成分的表面能分析

3．1．4集料化学成分的pH值分析

3．1．5集料化学成分的碱值分析

3．1．6集料化学成分的电导率分析

3．2集料化学成分特性指标的灰色关联分析

3．3集料化学成分／乳化沥青体系的传质吸附试验设计

3．3．1试验设备与材料

3．3．2试验方案

3．4皂液及其组成成分溶液的电导率试验

3．4．1乳化剂溶液的电导率试验

3．4．2稳定剂溶液的电导率试验

3．4．3分析纯溶液的电导率试验

3．4．4皂液的电导率试验

3．5集料化学成分／皂液体系的传质正交试验

3．5．1集料化学成分+皂液的传质吸附试验步骤

3．5．2皂液传质体系的正交试验设计

3．6集料化学成分／乳化沥青体系的传质正交试验

3．6．1集料化学成分+乳液传质吸附试验步骤

3．6．2乳化沥青传质体系的正交试验设计

3．7皂液、乳化沥青的电导率参考标准

3．8集料化学成分/乳化沥青体系传质吸附试验表征指标的建立

3．8．1两种传质体系的异同点分析

3．8．2传质吸附试验表征指标的建立

3．9集料化学成分／乳化沥青传质体系的正交试验分析

3．9．1乳液的电导率比值正交试验设计

3．9．2电导率比值指标的正交试验结果分析

3．10集料化学成分／乳化沥青传质体系的灰色关联分析

3．11本章小结

第四章集料化学成分特性对乳化沥青胶浆破乳速度的影响研究

4．1集料化学成分／乳化沥青胶浆的破乳试验设计

4．1．1试验材料及仪器

4．1．2试验方法

4．2乳化沥青胶浆的粘度生长曲线分析

4．3乳化沥青胶浆的破乳模型

4．3．1乳化沥青胶浆破乳模型的建立

4．3．2乳化沥青胶浆的龚帕斯模型分析

4．4乳化沥青胶浆破乳速度的表征

4．5乳化沥青胶浆的灰色关联分析

4．6本章小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2主要创新点

5．3展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及取得的科研成果