沥青路面养护技术能耗及碳排放量化分析

在沥青路面养护工程中,不同养护技术对能耗和碳排放等生态环境的影响存在差异,不同养护技术在不同生命周期阶段能耗与碳排放的特征也有所不同。为了对公路养护决策提供节能减排方面的指导,基于生命周期分析(life cycle analysis,LCA)理论,采用净发热值法和排放因子法分别建立了能耗与碳排放量化模型,对比分析了铣刨重铺、薄层罩面、微表处、同步碎石封层、稀浆封层5种养护技术在不同生命周期阶段的环境影响。结果表明:5种养护技术中,能耗最为密集的阶段均为材料物化阶段,该阶段的能耗占比均超过总能耗的60%;材料运输阶段的能耗值及碳排放量均最小,不到15%;建设施工阶段,混合料拌和环节对环境影响最为集中,其次是摊铺和碾压环节。5种养护技术的年均能耗值排序为:同步碎石封层>微表处>稀浆封层>铣刨重铺>薄层罩面;年均碳排放量排序为:铣刨重铺>同步碎石封层>稀浆封层>薄层罩面>微表处。因此,综合考虑节能减排及服役性能因素,薄层罩面技术表现最为优异。

生物基树脂改性沥青流变特性评价及体系融合行为

受石油资源储量和供应的限制,将生物质材料引入石油沥青已经成为一个热门话题。本研究以麦草秸秆液化产物为原材料合成三种生物基树脂(BPF、BPU和BPF-PU),并将其用于生物沥青的制备,旨在探究生物基树脂对沥青流变特性的影响及二者之间的交互作用。首先,通过频率扫描和多重应力蠕变恢复试验分析了树脂对沥青胶结料黏弹特性和高温抗车辙性能的影响;其次,借助流变学理论对树脂-沥青体系的相态结构进行了分析;最后,从荧光显微结构和官能团分布特征的角度探究了二者之间的融合行为。结果表明,BPF和BPF-PU能够增加沥青中的弹性成分,提升其高温抗车辙性能,而BPU则会强化沥青的黏性响应;三种树脂能够较为均匀地分散到基质沥青中,并与其形成稳定的相态结构,这可能是因为树脂与基质沥青之间形成了醚键(C-O-C)。本研究有助于为农作物秸秆的增值转化和生物沥青的开发提供新的思路,但在生物沥青性能的全面评价方面需要进一步研究。

高固含量乳化沥青储存稳定性影响因素研究

探究乳化剂掺量、乳化液pH、沥青温度、剪切时间对高固含量乳化沥青储存稳定性的影响。结果表明,各因素均可提高储存稳定性,随乳化剂掺量增加,乳化沥青稳定性呈现先增加后保持稳定趋势;随乳化液pH、沥青温度、剪切时间的增加,乳化沥青稳定性呈现先升高后降低趋势。乳化沥青制备工艺的最佳条件为pH值2.7,沥青温度139℃,剪切时间83 s。

胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响分析

胶粉颗粒在热沥青中会发生溶胀、溶解导致体积膨胀和质量衰减,为了分析胶粉颗粒变化对橡胶沥青粘度的影响,采用搅拌工艺在不同的条件下制备了橡胶沥青,分析了胶粉体积膨胀率(VR)、质量衰减率(T)以及颗粒变化复合指数(φ)等参数与橡胶沥青粘度的关系。并采用筛析方法分离胶粉得到沥青样品,通过红外光谱(IR)探析了橡胶沥青物化作用行为。结果表明,VR和T可以分别表征胶粉颗粒在沥青中的体积膨胀程度和质量衰减,φ可以有效表征胶粉在橡胶沥青体系的综合颗粒变化。φ与橡胶沥青的粘度变化趋势一致,二者呈良好的指数关系。随着制备温度的升高,φ与橡胶沥青的粘度均先增大后减小,在180℃条件下达到峰值,即胶粉溶胀和溶解作用对粘度的贡献最大,温度继续升高会导致胶粉充分溶解并局部降解导致质量衰减,膨胀率有所降低,橡胶沥青粘度减小。在此过程中,部分橡胶分子发生断链降解,特征官能团吸收峰大幅增强,降解程度与制备温度和时间密切相关。由胶粉颗粒体积膨胀引起位阻效应和溶解改性引起的沥青相粘滞增强是橡胶沥青粘度的主要来源。

我国胶磷矿浮选药剂研究进展

我国磷矿资源丰富,以难选的中低品位胶磷矿为主。泡沫浮选是分选此类磷矿最有效的方法,浮选药剂是浮选中最重要的影响因素之一。从介质调整剂、絮凝剂、起泡剂、抑制剂及捕收剂等方面综述了胶磷矿浮选药剂在选矿工艺、药剂开发及机理研究等方面的最新进展,重点归纳了国内外磷矿抑制剂和捕收剂的研究现状与热点。药剂分子间的协同效应、多功能基药剂合成及药剂复配在处理中低品位胶磷矿时表现出了良好的分选效果,研制新型绿色高效、经济环保的捕收剂和抑制剂将是胶磷矿浮选药剂的重要发展方向。

攀枝花某含钛铁尾矿工艺矿物学及钛回收工艺探索

由于攀枝花某钛铁矿石中钛、铁矿物致密共生,嵌布粒度细,造成选铁尾矿中钛的损失严重。为回收选铁尾矿中的钛资源,对含钛铁尾矿进行工艺矿物学研究。结果表明:矿石中钛、铁品位分别为6.25%和11.84%。钛物相主要为钛铁矿,其占比为59.38%,榍石和硅酸盐矿物中赋存的钛多达29.39%。钛铁矿集合体的嵌布粒度为0.016~0.032mm。在此基础上,开展钛回收工艺探索试验,结果表明:强磁选-浮选组合流程效果较好。在磨矿细度为-0.048mm占比为85%、磁感应强度为1.2T的条件下,经过“一粗一扫三精”的开路浮选,可获得TiO2品位46.56%,作业回收率42.71%的分选指标。

木质材料液化及其制备生物沥青研究综述

综述了木质基生物油的制备工艺及其液化机理,进而介绍了木质基生物沥青的制备方法及其改性机理,并总结了国内外木质基生物沥青的研究进展及其发展方向。与传统道路石油沥青相比,木质基生物沥青有较好的使用性能、良好的经济和环境效益,可以作为传统道路石油沥青的一种良好的替代材料。

微波强化Fenton氧化处理垃圾渗滤液的研究

以负载铁(Ⅱ)的颗粒活性炭(GAC)为催化剂,采用微波强化Fenton氧化处理老龄垃圾渗滤液,考察了对垃圾渗滤液的处理效果及微波的作用机理。结果表明,微波对Fenton氧化反应有催化作用,且可促进渗滤液中胶体的絮凝,微波作用时间是影响处理效果的主要因素;当GAC的铁负载量为33.32mg/g、微波功率为720W、微波时间为30min时,对COD和NH3-N的去除率最高,分别达到了95.64%和88.63%;COD主要通过催化氧化作用被去除,而NH3-N主要通过絮凝、吸附作用被去除;另外,微波可使GAC再生,提高了GAC的利用率。

用废橡胶制备沥青再生剂的实验

为了实现废物资源综合利用,以橡胶对沥青的性能改善为基础,以废橡胶为原料,在轻组分助剂介质中采用微波降解和助溶处理技术制备沥青再生剂。通过正交实验设计,以再生沥青的针入度、延度、旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后的针入度比及残留延度为评价指标确定了再生剂原材料的合理配比及工艺条件,并进行了再生剂的效果试验。研究表明,最佳配比及条件为增塑剂DOP40%,芳香油分糠醛抽出油40%,废橡胶粉20%,抗老剂添加量为以上总量的0.5%,微波功率为900W,处理时间为10min。再生效果试验表明,10%的再生剂用量可以有效补充老化沥青缺失的组分,恢复其胶体结构及流变性能。

橡胶沥青黏度影响因素及黏流特性分析

为了研究橡胶沥青的黏度影响因素以及黏流特性,制备了不同胶粉掺量、不同混合反应温度和时间条件下的橡胶沥青(RA),采用布洛克菲尔德黏度计分别测试180℃旋转黏度,分析胶粉掺量、混合温度以及处理时间对RA黏度的影响,并采用Arrhenius方程计算橡胶沥青的黏流活化能E_η,并分析E_η的变化规律.结果表明,橡胶沥青的黏度与胶粉掺量符合指数增长模型,适当提高处理温度和延长处理时间对橡胶沥青黏度具有一定的等效性,处理温度过高或时间过长都可能引起橡胶分子链的降解而导致橡胶沥青的黏度降低.随着胶粉掺量的增大,原样与老化后的橡胶沥青黏流活化能E_η大致呈先增大后减小趋势,在胶粉掺量10%～15%范围内黏流活化能存在峰值,对于相同的胶粉掺量,老化后黏流活化能有所增大.从黏度影响及黏流特性的角度,推荐橡胶粉掺量为15%～25%,处理温度180℃,处理时间90 min.

胶粉在改性沥青中的物化行为分析

生产胶粉改性沥青(CRMA)是实现废橡胶资源化利用及减轻环境污染的有效途径。为了研究胶粉在沥青中的物理及化学行为,采用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)模拟沥青的轻组分,将胶粉置入DBP中,在175℃下,反应1.5 h后分离胶粉与轻组分,对轻组分进行气相色谱与质谱联用(GC-MS)分析,讨论胶粉与轻组分发生的物理化学作用;对不同条件下制备的胶粉改性沥青分离胶粉后进行红外光谱(IR)和差示扫描量热(DSC)分析,研究橡胶改性沥青中的官能团变化和热力学特性。结果表明,分离胶粉后的DBP中存在19种检出物,除含量最高的DBP外,其余物质均为胶粉浸出物或与轻组分的反应产物,即胶粉在轻组分中发生了复杂的物理化学反应。胶粉沥青样品中的—CH_2和C=C双键等特征官能团吸收峰大幅增强,橡胶分子在沥青中发生断链降解释放出小分子物质溶于沥青组分发挥改性作用;195℃、1.5 h和175℃、3.0 h制备的沥青样品DSC谱线出现了强烈的吸热峰,即处理温度过高或时间过长,可能发生胶粉过度降解、胶粉团聚或沥青老化行为,使胶粉改性沥青的物化状态发生改变,导致性能劣化。从胶粉物化变化的角度,建议制备胶粉改性沥青时,胶粉掺量(质量分数)应在20%左右,处理温度不高于195℃,处理时间不超过1.5 h。

秸秆液化制备生物沥青工艺及性能研究

在酚、醇和酚醇联用的不同液化体系下对稻草秸秆进行液化,将液化产物掺入基质沥青中,制备生物沥青。结果表明,在酚醇联用体系下且液化产物掺量为10%时,所制备的生物沥青性能最佳,其针入度、软化点、延度均符合要求,并一定程度上改善了基质沥青的低温性能。秸秆在酚醇联用(聚乙二醇400∶丙三醇∶苯酚=1∶1∶1)体系下进行液化的工艺条件为:90 min,140℃,固液比1∶4,固催比1∶0.1,压力1 MPa。

废橡胶用于废旧沥青混合料再生的试验研究

为了实现废橡胶为原料制备的再生剂用于废旧沥青混合料的再生,分别对路面抽提回收的老化沥青及废旧沥青混合料进行了再生试验,通过老化沥青及混合料性能的指标恢复情况探讨利用废橡胶进行沥青混合料再生的可行性,并进行了作用机理分析.结果表明,利用废橡胶微波处理制备的再生剂对老化沥青具有改性作用,可以有效恢复其各项流变性能,再生剂添加量为10%左右的再生沥青针入度、软化点、延度和低温劲度都接近基质沥青指标;再生沥青混合料的高低温性能、水稳性以及抗老化性能都能满足沥青路面的技术要求.

废旧沥青混合料的环境影响分析

分析了废旧沥青混合料中沥青的毒性及对环境的直接危害,以及当前沥青混合料不同处理方式对环境的影响,并对废弃这些沥青混合料而开采使用新材料带来的潜在环境破坏进行了科学的分析,提出了具体解决的方法。

基于威布尔分布的可靠性寿命分布模型的建立

威布尔分布在产品的可靠性分析中起着越来越重要的作用。本文针对当前基于指数分布的可靠性分析存在的不足,提出了一种基于威布尔分布的可靠性寿命分布模型,重点对模型的参数进行了估计,对两参数威布尔分布的极大似然估计进行了理论推导,得出了寿命分布模型中参数的似然方程。只要给定故障数据,即可利用该模型得到可靠性参数,并进一步得到产品的可靠性分布模型。

垃圾渗滤液的微波增效GAC载铁催化Fenton氧化处理

以载Fe2+颗粒活性炭(GAC)作为催化剂,采用微波增效Fenton试剂氧化工艺处理老龄垃圾渗滤液;以COD和NH3-N的去除率为指标,分析了Fe2+负载量、GAC用量、微波处理时间、微波处理功率、H2O2用量以及处理液pH值对垃圾渗滤液Fenton氧化处理效果的影响,并进行微观分析及动力学探讨.结果表明:微波可以增强Fenton氧化效果,并促进渗滤液中胶体的絮凝,其中COD主要通过催化氧化作用去除,而NH3-N主要通过絮凝、吸附作用去除;当Fe2+的负载量为33.32mg/g、GAC用量为10g/L、微波处理功率为720 W、微波处理时间为30 min、30%H2O2的用量为0.10 mol/L、溶液初始pH=3时COD和NH3-N的去除率最高,分别达93.01%和85.76%;处理后垃圾渗滤液中有机污染物特征峰消失或大幅减弱,处理效果较好.文中还根据实验结果初步建立了微波增效Fenton试剂氧化反应的动力学模型.

胶粉改性沥青黏度影响因素及微观特性研究

将废橡胶粉用于生产胶粉改性沥青(CRMA)是一种节能而又环保的有效途径。在不同条件下制备胶粉改性沥青,并进行黏度测试,分析了胶粉粒径、胶粉掺量、处理温度、处理时间以及微波条件对胶粉改性沥青黏度的影响,采用电子显微照相技术观测胶粉的微观状态变化,进行了胶粉溶胀特性探讨。结果表明,随着处理温度的升高及胶粉掺量的增大,胶粉改性沥青黏度不断增高;而随着胶粉粒径减小,胶粉改性沥青黏度先增后减,其中以60目胶粉改性沥青黏度最大;微波作用可以增强胶粉在沥青介质中的溶胀效果,使胶粉改性沥青黏度增大。在不同条件下胶粉的溶胀程度不同,对胶粉改性沥青黏度的影响也不同。

废橡胶在沥青路面再生中的应用研究

随着汽车工业和公路交通事业的发展,产生了大量的废橡胶和废旧沥青混合料.为实现废物资源的综合利用,以废橡胶为原料,在增塑剂DOP和糠醛抽出油组成的轻组分助剂中采用微波降解和助溶处理技术制备沥青再生剂(RA),应用RA分别对老化沥青及废旧沥青混合料进行再生试验,并对其作用机理进行了分析.结果表明,利用废橡胶微波处理制备的RA对老化沥青具有再生作用,10%的再生剂用量可以有效补充老化沥青缺失的组分,恢复其胶体结构及流变性能;再生沥青混合料的高低温性能、水稳性以及抗老化性能均满足沥青路面的技术要求.

木屑液化产物合成的生物沥青性能及机理分析

为促进废物利用及绿色道路材料开发,结合我国木质材料固体废弃物特性及生物沥青发展的需要,将杨木屑液化产物合成树脂,然后加入基质沥青制备生物沥青。分析了合成树脂掺量对生物沥青针入度、软化点、延度及黏度的影响,确定了合理的合成树脂掺量。并探讨了生物沥青的复数剪切模量、相位角、车辙因子在30~80℃温度范围内的变化规律;通过短期与长期老化试验,采用老化前后的针入度比、软化点增值、延度比、黏度老化指数指标分析了生物沥青的耐久性,并与基质沥青及SBS(5%)改性沥青进行对比分析。通过红外光谱分析,讨论了生物沥青的作用机理。结果表明,生物沥青中合成树脂的合理掺量为10%,该掺量的生物沥青复数剪切模量、相位角、车辙因子与SBS(5%)改性沥青较为接近,即生物沥青具有较优良的高温抗车辙性能;生物沥青抗长期老化能力与SBS改性沥青接近,远高于基质沥青。分析认为,生物沥青中的合成树脂可吸收沥青的轻组分使沥青质相互之间的距离缩小,从而改变沥青的黏度;合成树脂在生物沥青中可形成网络结构,提升其高温黏性及低温弹性;合成树脂与沥青交互作用,可增强沥青内部的黏聚力,进而提高了沥青的高温性能及抗老化性能。

测试条件对橡胶改性沥青黏度的影响分析

橡胶沥青属于典型的非牛顿流体,黏度作为表征橡胶沥青的主要指标,测试条件对其影响很大。Brookfield旋转黏度得到了广泛的应用,但国内外对于橡胶沥青黏度测定转子与转速的选择尚不明确。为了分析测试条件对橡胶沥青黏度的影响,选择不同规格的SC4-21#,SC4-27#转子,分别在10 r/min,20 r/min,50 r/min,100 r/min的不同转速下,测试0%,5%,10%,15%,20%,25%不同胶粉掺量橡胶沥青样品的180℃黏度,同时采用插值法得到橡胶沥青50%扭矩对应的黏度,通过流变学原理分析沥青黏度试验的原理及变化规律。分析了转子与转速对橡胶沥青黏度以及扭矩值的影响,建立了扭矩与橡胶沥青黏度的关系,并推荐了不同测试精度要求的橡胶沥青180℃黏度时的转子和转速,有利于橡胶沥青黏度测试结果的有效性与可比性。