微波加热的特点,乳化沥青与钢渣维修材料合并

文摘

乳化沥青需要治愈一定年龄后乳化生产强度,严重影响交通开放时间。在这个工作中,微波加热技术应用于乳化沥青修复材料。采用钢渣高微波活动改善乳化沥青的性能由微波加热修复材料。钢渣的影响大小和内容在升温速率、温度分布和热性能分析了乳化沥青维修材料的微波加热,微波加热,和维修仿真测试。结果表明,乳化沥青的温度维修材料提出了微波辐射下三种不同加热阶段。的“相变临界点”三个阶段逐渐先进的钢渣的增加内容。乳化沥青的核心温度和最高温度修复材料与不同钢渣大小基本上是相同的;然而,乳化沥青修补材料的热量分布明显不同。与传统的沥青混合料相比,存在一个较小的温差。修复材料的温度可以达到80°C以上。 The interface area can form an embedded interface structure. Incorporation of steel slag and adoption of microwave heating are effective to improve the performance of emulsified asphalt repair materials.

1。介绍

乳化沥青修补材料的混合乳化沥青作为粘结剂,按一定比例混合,用于治疗沥青路面坑槽和其他疾病。他们有节能和环保的优势,低污染,应用广泛,结构简单,和更少的外部影响(1- - - - - -3]。然而,当乳化沥青是一种水性材料,内部自由水很难挥发和存在很长一段时间4- - - - - -6]。这导致界面附着力低,强度低、灵活性的乳化沥青混合料7- - - - - -9]。

近年来,微波加热技术被应用到沥青和水泥路面工程(10,11]。微波加热技术具有加热速度快的特点,对沥青混合料均匀加热,和环境友好(12]。微波加热技术适用于沥青路面裂缝的修复和凹陷。值得注意的是,微波处理的金属工厂废弃物库珀(如钢渣和矿渣)非常有效的沥青混合料裂纹修复(13,14]。此外,混合物被微波加热具有更好的耐高温车辙、低温抗裂性和水稳定性(15]。此外,微波加热技术已经应用在化学领域的原油破乳(16- - - - - -18]。相比传统的方法,如热破乳和稳定的乳状液破乳,微波加热技术的破乳率高,脱水率高,和更好的破乳效果19- - - - - -22]。基于微波加热技术的优势,介绍了微波加热技术是可行的,为乳化沥青混合料。

目前,微波加热的影响在乳化沥青混合料的性能研究[23,24]。结果表明,微波加热有利于改善乳化沥青混合料的力学性能。微波加热可以迅速提高温度在短时间内迅速破坏乳化沥青的双电层结构。同时,乳化沥青颗粒间的斥力减少,很快和乳液的水释放反乳化沥青乳液。然而,乳化沥青混合料的微波加热时间没有高微波有源材料相对比较长。

在这部作品中,乳化沥青基于微波加热修复材料。它可以在室温下混合在一个建筑工地,迅速产生强度,具有良好的界面性能。乳化沥青的加热效率和温度分布维修材料和不同大小的钢渣和内容研究了加热测试。此外,钢渣的影响大小和内容在微波加热乳化沥青修补材料的性能进行了分析,通过x射线衍射(XRD)测试和环境扫描电子显微镜(整体测试。

2。实验

2.1。材料

材料选择和实验是基于沥青和沥青混合物的标准测试方法对公路工程(JTG e20 - 2011)。表1和2阳离子乳化沥青的性质和钢渣(钢铁厂的尾渣),分别。图1显示了乳化沥青骨料分级使用修复混合物。

2.2。配合比设计

在这部作品中,一年级总被选为混合比例验证测试,以确保稳定的混合比例。根据马歇尔试验结果,最佳asphalt-aggregate比率是4.8%,钢渣的体积含量为10%。表3和4乳化沥青混合料的混合比例不同钢渣内容和乳化沥青混合料不同钢渣大小,分别。

2.3。制备的标本

图2显示了乳化的制备和测试流程图与钢渣沥青混合料。首先,骨料、水、矿物粉,乳化沥青重。他们的总质量是1250 g。然后,这些原材料是120年代的混合物搅拌和混合。第二,混合物倒进圆模具的直径101.5毫米和63.5毫米的高度准备标本。然后,这些模具与混合物在微波炉加热。第三,标本的表面温度和内部温度是通过使用红外热像仪进行测试。

2.4。测试方法

2.4.1。关闭微波加热测试

在室内加热效率测试中,使用民用微波进行关闭微波加热测试对乳化沥青修补材料在陶瓷容器。整个核心温度,红外热成像,和热分布测试在不同的测试点进行。微波的输出频率和输出功率是2.45 GHz和0.7千瓦,分别。

2.4.2。打开微波加热试验

模拟试验的乳化沥青修复,self-prepared打开微波加热设备(图3)被用来进行现场模拟加热试验。根据工业微波加热Installations-Test输出功率的确定方法(IEC 61307 - 2011)和安全在电热Installations-Part 6和规范安全的工业微波加热设备(IEC 60519-6-2011),表5显示的具体参数self-prepared打开微波加热设备。

2.4.3。修复模拟试验

图4显示了乳化沥青的仿真测试过程修复。新混合粘结模型用于修复模拟试验。普通沥青混合料的车辙板被用来修理旧的混合物。首先,旧的混合物与旋转钻机钻孔,然后,旧的核心钻井位置充满了乳化沥青混合物修复材料。其次,板的设计温度加热到140°C self-prepared开放微波加热设备。最后,板卷和形成。

2.4.4。钢渣的微观结构测试

在这项工作中,一个x射线衍射(XRD)测试和环境扫描电子显微镜(整体)进行了测试。XRD测试,首先,钢渣集料压碎成小块(4 - 6毫米),沉浸在乙醇绝对24 h。然后,钢渣集料的一小块干在真空干燥箱在80°C 12 h达到一个恒定的质量。第二,小块的钢渣集料是磨成粉(< 80μ米)。最后,粉末进行了测试,利用x射线衍射仪的扫描范围5°-80°,扫描速度5°/分钟,步长为0.02°。

整体测试,钢渣集料压碎成小块(约5毫米)。然后,小块是由s - 4800测试cold-field整体7.0 kV的应用加速电压和温度20°C。

3所示。结果与讨论

3.1。钢渣的XRD分析

数据5和6分别显示钢渣的XRD和显微组织。图5表明,钢渣中含有多种矿物质,尤其是磁铁矿。磁铁有很强的微波吸收能力(25,26]。从图可以看出6(a),有小坑和钢渣表面裂缝。这些可以用来填补裂缝沥青增加嵌入钢渣表面的深度。钢渣可以增加的压力区域,增强其抵抗外力。因此,钢渣的物理结构特征表面提供一个skeleton-like效应asphalt-aggregate接口(27]。此外,图6(b)表明,渣中的主要元素是Si (SiO₂),O (SiO₂)、铁(Fe), Mg(分别),Ca(硅灰石)。铁元素的存在,增加了乳化沥青的电磁损耗与钢渣维修材料。这可以提高乳化沥青维修材料的微波吸收能力提高加热效率(28]。

3.2。钢渣对升温速率的影响乳化沥青的修复材料

3.2.1之上。温度变化在乳化沥青修复材料

图7显示了乳化沥青的温度曲线修补材料与不同钢渣内容下微波加热(钢渣的大小是4.75毫米)。乳化沥青维修材料升温速率的增加逐渐与钢渣的增加内容。这表明,钢渣可以大大缩短微波加热时间。含量越高,温度越高乳化沥青修复材料。此外,图7显示温度变化的曲线(图8)。加热阶段可以分为三个阶段:初始快速上升阶段(阶段我:≤95°C),介质稳定阶段(阶段二:95°C - 100°C),和后期快速上升阶段(第三阶段:≥100°C)。数据7和8表明,所有样品的加热趋势大致相同。然而,三个阶段的转变点略有不同,由于钢渣的内容。

在乳化沥青修补材料与钢渣、水和钢渣是主要的微波吸收材料。它们产生大量的分子摩擦和碰撞下微波加热,使乳化沥青维修材料的温度迅速上升。因此,它提供了一个“初步快速上升阶段”(I期:≤95°C)。水在乳化沥青蒸发,当乳化沥青维修材料内部温度的增加接近100°C。在很长一段时间,乳化沥青修补材料的核心温度基本上是稳定的,从而形成了一个“中等稳定阶段”(第二阶段:95°C - 100°C)。随着微波加热的继续,大量的乳化沥青维修材料中的水分全部蒸发掉。乳化沥青的主要微波吸收材料在修复材料改变水和钢渣钢渣。乳化沥青的核心温度第二次维修材料迅速增加,形成一个“后期快速上升阶段”(第三阶段:≥100°C)。乳化沥青的维修材料没有钢渣、水和骨料是主要的微波吸收材料。乳化沥青维修材料的温升范围没有钢渣小于的乳化沥青与钢渣维修材料。

3.2.2。乳化沥青修补材料的温度分布

图9显示的红外热分析图乳化沥青修补材料的表面温度没有钢渣和5%钢渣被微波加热15分钟,分别。基于数据的观察9(一)和9(b),乳化沥青的平均表面温度与钢渣维修材料是140°C,而乳化沥青维修材料没有钢渣84°C。这表明,钢渣可显著提高乳化沥青维修材料的表面温度。

此外,没有钢渣的乳化沥青的温度分布是不均匀的,中间部分的温度明显高于周围,温差是大约20°C。乳化沥青的表面温度分布与钢渣维修材料(图更为统一9(b))。这表明,钢渣在乳化沥青均匀分布的修复材料,它有利于改善乳化沥青的温度分布的均匀性修复材料。

图10显示了乳化沥青修补材料的内部温度。乳化沥青的平均内部温度与钢渣维修材料是150°C。乳化沥青的平均内部温度维修材料无钢渣113°C。这表明,钢渣可显著提高乳化沥青维修材料的内部温度。同时,乳化沥青修补材料的温度分布与钢渣大约是统一的,但温度混合的边缘是有层次的。乳化沥青的温度极限维修材料没有钢渣并不明显。结果表明,乳化沥青维修材料的内部温度分布没有钢渣更均匀。

此外,与内部温度和表面温度(数据9(b)和10(b)),内部和外部的温差在乳化沥青修补材料与钢渣7°C,而乳化沥青的内部和外部的温差维修材料没有钢渣是30°C。因此,钢渣具有积极作用减少了内部和外部的温差在微波加热后乳化沥青维修材料。

3.3。钢渣的大小对升温速率的影响乳化沥青的修复材料

3.3.1。温度变化在乳化沥青修复材料

图11显示了乳化沥青的温度变化趋势维修材料和不同大小的钢渣在微波加热。乳化沥青修补材料的温度上升速率与不同钢渣大小是不同的,但差异不显著。根据订单大小,乳化沥青维修材料的温度上升速率> > > 4.75毫米9.5毫米2.36毫米1.18毫米。与此形成鲜明对比的是数据11和7、钢渣的影响大小在乳化沥青维修材料的温度是虚弱的。与此同时,加热曲线在图的变化11符合的加热曲线在图吗7,包括最初的快速上升阶段(≤95°C),介质稳定阶段(95°C - 100°C)和晚期快速上升阶段(≥100°C)。

图12显示了钢渣主要元素的分布结果。相应的元素标记和区分不同颜色的点。Ca的分布、Si和O在钢渣是统一的,而铁是不均匀的,不连续。因此,钢渣的大小会影响乳化沥青的加热速度修复材料。

3.3.2。乳化沥青修补材料的温度分布与不同钢渣大小

图13显示了乳化沥青的红外热修复材料与不同钢渣大小。乳化沥青的表面温度和内部温度维修材料可以迅速提高。与内部温度、表面温度较高。最高表面温度是95.4°C,最大内部温度是80.3°C。由于微波加热时间短,乳化沥青维修材料的温度更低。过程中的粉碎、乳化沥青维修材料消散的一部分热量,导致大量内外温度梯度。然而,乳化沥青的核心温度和最高温度维修材料不同钢渣大小基本相同,并没有显著差异。平均表面温度约为83°C,和内部温度约为68°C。

此外,乳化沥青修补材料的温度分布是不同的。钢渣的大小,越大越不均匀的表面温度和内部温度。乳化沥青的表面和内部温度分布与钢渣维修材料大小9.5毫米高范围的颜色差异,表明温度分布不均匀。然而,乳化沥青修补材料的表面和内部颜色与2.36毫米和1.18毫米钢铁炉渣基本上是相同的,表明温度分布相对均匀。

图14显示了乳化沥青的仿真图维修材料和不同大小的钢渣在微波加热。钢渣的分布在乳化沥青维修材料不同钢渣的大小变化(钢渣的内容保持不变)。钢铁渣粗骨料的形式分布在乳化沥青修复材料,当钢渣规模更大。大量钢渣的微波吸收能力(9.5毫米)高于体积小钢渣(2.36毫米和1.18毫米)。

因此,乳化沥青修补材料的升温速率与大量钢渣高于乳化沥青体积小钢渣维修材料。值得注意的是,体积小钢渣细集料的功能。它可以填补这一缺口和乳化沥青中分散均匀的修复材料。因此,乳化沥青维修材料的整体温度分布和体积小钢渣更均匀的微波加热下(29日]。

3.4。分析修复方法的效果

图15显示的红外热修复模型,传统的沥青混合料。基于图的观察15,矩阵的平均温度是20°C,当传统的沥青混合料用于修复沥青路面坑坑洼洼的。热拌沥青混合料的平均温度为125°C。有一个显著温差界面过渡区。温差过高不利于修复。同时,从图可以看出15 (b)的热损失在高温区域混合后的沥青混合料大滚。之间的温差后轧制,轧制前30°C。然而,矩阵的温度没有明显增加,这是只有28.1°C。这表明传统的沥青混合料的热损失减少吸收的矩阵。大部分的热量消散,能源利用效率较低。因此,矩阵之间的温差和热拌沥青混合料高。

图16显示了基于微波加热修复模型的红外热乳化沥青混合物。基于图的观察16、矩阵的平均温度和乳化沥青混合料是85°C和141°C,分别时,沥青路面坑洞被微波加热乳化沥青混合料修补。过渡区中的温差很小(< 60°C)。同时,从图可以看出16 (b)高温区域的热损失很小,轧制后乳化沥青混合物。轧制后的温差和轧制前10°C。

然而,矩阵的温度略有下降,这表明热量的一部分丢失了,没有被充分的利用。此外,相比之下,数字15和16明显减少,散热部分,微波加热时的能源利用率相对较高的乳化沥青混合料用于修复沥青路面坑槽。因此,微波加热具有积极作用降低了温度梯度。

图17显示了混合物修复界面与不同的修复方法。有明显的空洞和缺陷区域修复界面时,传统的沥青混合料用于修复沥青路面坑坑洼洼的。界面区疲劳寿命有很大影响的混合物,和界面粘结接头的整体使用寿命大大减少了沥青路面(30.]。界面过渡区不明显时,乳化沥青混合料与微波加热用于修复沥青路面坑槽。因此,缺陷面积减少,和修复材料和旧材料的结合更接近,这有利于沥青路面的使用寿命。

4所示。结论

在这部作品中,微波加热效率和乳化沥青修补材料的温度分布与不同钢渣大小和内容被加热试验和模拟试验研究。此外,钢渣的影响大小和内容对微波加热性能分析了乳化沥青维修材料的x射线衍射(XRD)测试和环境扫描电子显微镜(整体测试。可以得出以下结论:(1)在微波加热下,乳化沥青的加热阶段修复材料可分为三个阶段:初始快速上升阶段(阶段我:≤95°C),介质稳定阶段(阶段二:95°C - 100°C),和后期快速上升阶段(第三阶段:≥100°C)。(2)钢渣含量的增加,“相变临界点”三个阶段的乳化沥青修补材料的温升逐渐先进的持续时间”最初的快速上升阶段”和“中等稳定阶段”也逐渐缩短。(3)乳化沥青修复材料的核心温度与不同大小的钢渣在微波加热已基本相同的变化趋势,显示一个典型的三阶段变化规律。乳化沥青修补材料的温度分布与钢渣显然是不同的。钢渣的大小,越大越不均匀表面和内部的温度。(4)与传统的沥青混合料修补方法,界面区域的温差小。修复材料的温度可以达到80°C以上。轧制后的温度损失很小。界面区域能形成嵌入式接口结构。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的科研项目的甘肃省级交通部(2018 - 13),科技开发项目的新疆生产建设兵团(2019 ab013),开放的基础研发中心交通行业的技术,材料和设备的公路建设和维护(甘肃道路和桥梁建设集团)(没有。GLKF201806)。

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