热解炭黑与沥青相容性的分子动力学模拟

为了探索废轮胎热解炭黑(PCB)与沥青的相容特性,选取PCB外层灰分的主要组分SiO_(2)和ZnO作为其代表,以含缺陷的石墨烯层(D-Graphene)作为炭黑表层,使用Materials Studio软件构建沥青与这些组分的界面模型.通过分子动力学研究发现:ZnO与沥青的黏附能密度最高,其次为D-Graphene,SiO_(2)最低;D-Graphene/沥青界面的沥青分子活性极高,显示出最大的均方位移和扩散系数;ZnO对沥青各组分均表现出较强的吸附性,而SiO_(2)与D-Graphene对沥青不同组分的吸附表现出选择性.基于模拟结果可推测,提高PCB与沥青黏附性的关键在于尽可能消除PCB中的酸性矿物灰分,并暴露其表层活性点.

基于响应曲面法的PCB/WCF改性沥青混合料优化设计

为改善废轮胎热解炭黑(PCB)改性沥青混合料的水稳定性,利用废弃鸡羽毛(WCF)的羊毛状纤维有益于沥青混合料水稳定性提升的特点,制备了AC-13 PCB/WCF改性沥青混合料。首先通过激光粒度仪,扫描电子显微镜与能谱仪分析了PCB与WCF的微观形貌与表面化学元素分布。然后基于响应曲面法(RSM)设计了PCB掺量、WCF掺量以及油石比对沥青混合料AC-13的空隙率、马歇尔稳定度以及冻融劈裂抗拉强度比影响的试验方案。最后通过方差分析(ANOVA)方法研究了3个自变量及其交互作用对沥青混合料的空隙率、马歇尔稳定度以及冻融劈裂抗拉强度比的影响,并建立了PCB/WCF改性沥青混合料AC-13性能预测模型。结果表明:PCB的粒径分布集中在197~358 nm,表面灰分会降低PCB与沥青的相容性;WCF羽轴两侧的羽片呈扇状分布,主要化学元素为碳、氮、氧、硫。由优化模型获得的PCB/WCF改性沥青混合料AC-13最佳优化参数为,PCB掺量0.52%,WCF掺量0.36%以及油石比5.5%;对应预测值为空隙率3.85%,马歇尔稳定度11.79 kN以及冻融劈裂抗拉强度比84.56%;基于最优参数配合比制备的PCB/WCF改性沥青混合料AC-13验证试验结果为空隙率3.69%,马歇尔稳定度11.6 kN以及冻融劈裂抗拉强度比84.9%,且都在95%置信区间内,表明模型具有较好的预测能力;优化设计的PCB/WCF改性沥青混合料AC-13的预测值和试验验证值均满足中国改性沥青混合料的性能要求。

钢渣重金属元素的浸出行为与生态风险评估

【目的】评估钢渣在堆放或作为路基回填料时,重金属元素的浸出行为和潜在生态风险。【方法】采用长期浸出试验,研究3种粒径的江西萍钢钢渣重金属元素Fe、Mn、Zn、Cu、Cr在pH分别为3.2、4.2、7.0的3种浸取剂浸泡下的浸出行为和质量浓度,并计算重金属元素的潜在危险系数。【结果】浸取剂的pH及钢渣的粒径越小,浸出液中重金属元素的质量浓度越大,Fe的质量浓度在14 d达到峰值,Mn、Zn、Cu、Cr的质量浓度则随浸泡时间的延长持续增大;钢渣重金属元素的质量浓度没有超过文献[19]规定的限值,但在pH=3.2和pH=4.2浸取剂的浸泡下,其质量浓度超过了我国标准中Ⅰ类地表水规定的限值。【结论】萍钢钢渣不具有浸出毒性特征,但钢渣浸出液致使周围的水资源存在重金属污染的潜在生态风险。

4种钢渣表面处理技术的对比试验研究

为解决钢渣(SS)集料孔隙率大、遇水膨胀的技术难题,推广钢渣集料替代天然集料制备沥青混凝土技术,选取水泥净浆(CP)、硅烷偶联剂(SCA)、聚乙烯醇溶液(PVA)及环氧丙烯酸改性有机硅树脂(EAOR)作为表面改性剂,采用拌和法、浸泡法对钢渣表面进行处理,以处理前后钢渣集料的压碎值、吸水率及与沥青的黏附性为指标对钢渣集料表面改性剂的处理效果进行评价。