钢渣导电沥青混凝土的制备与性能研究_图文

1、 2009年第2期吕林女等:钢渣导电沥青混凝土的制备与性能研究阀值后,继续增加导电材料的掺最,将进步增加导电通路或增大接触面积,使电阻率进一步减小,但减小的幅度大大降低。因此,要制备具有良好导电性能的混凝土,导电相的体积掺量应达到足以产生电导渗流的临界含量。本试验中石墨粉作为一种导电相材料的同时亦是一种矿物填料。由于填料在沥青混合料中的作用非常重要,沥青混合料主要是依靠沥青与矿物填料的交互作用形成高粘度的沥青胶浆,将粗、细集料结合成一个整体。如果矿物填料用量偏高,将使矿料颗粒表面油膜变薄,使混合料出现干燥、发暗的现象,引起低温开裂;反之,矿物填料用量过少,易造成混合料中含油过多,造成泛油和拥包

2、等高温病害。因此,本试验采用石墨等体积取代矿粉的方法确定石墨掺量。计算公式为:Mc:丝垫lDs式中:Mc、M,分别为石墨和矿粉质量;pc、J0。分别为石墨和矿粉密度。1.3沥青用量由于石墨具有一定的吸油性,其对沥青的吸收性能尚无相关资料可查。钢渣的多孔结构对沥青也具有定的吸收性能,导致沥青用量相对偏多5。试验采用增油试拌的方法,通过马歇尔试验初步确定沥青用量。在初步确定的沥青用量的基础上进行微调(±O.2%0.4%。测定不同油石比下的密度、稳定度、空隙率、饱和度。按照公路沥青路面施工技术规范(JTG F40一2004中的要求确定最终油石比。1.4配合比表5沥青混凝土合成级配通过下剪筛

3、孔(mm的质量百分率/%级配类型铜渣掺量/%513mm粒径的辉绿岩集料,用量占集料总质量的35%。合成级配除采用513mm粗钢渣代替513mm粒径的辉绿岩集料外,还采用了35mm细钢渣代替35mm的辉绿岩集料,取代量分别为集料总质量的35%和11%。合成级配则全部采用辉绿岩。为避免级配对混合料电学性能的影响。试验通过级配调试最终使3种级配中各筛孔通过率均非常接近。1.5试样制备及测试方法试验按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ0522000中T07022000和T07031993进行试样制备。其中马歇尔试件用于测试路用性能,车辙试件用于测试高温抗车辙和导电性能测试。用于测试导电性能试件

4、制作示意见图1。研究表明:电极放在两侧会产生极化效应。本试验电极放入侧为距车辙试件两侧50mm处(如图1。为50mm×300mm不锈钢网。为避免电极在压实的过程中变形损坏,首先用木块和挡板将车辙块分成A和B两区域。然后在挡板一侧放入已做好的电极。在A区填人沥青混合料。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ0522000中图1导电试块制作示意T07031993方法进行压实。拆除挡板和木块。然后在B区填人沥青混合料,压实。为避免接触电阻,电阻测试采用四极法进行测试。测试仪器为ESCORT3146A型台式万用表。2钢渣导电沥青混凝土的导电性能2.1导电机理目前关于导电混凝土导电机理的

5、研究比较流行 的有3个理论:(1宏观的渗流理论,即导电通道学 2009年第2期吕林女等:钢渣导电沥青混凝土的制备与性能研究一135一电阻率的改善效果并不明显。而对于级配在石墨掺量达到21%以后继续增加石墨用量对电阻率的改善效果并不明显。钢渣导电沥青混凝土渗滤阀值在20%左右。图3石墨掺对电阻翠的影响比较表6数据和图3还可以发现,在不掺石墨或者石墨掺量很低的情况下(低于5%,未掺钢渣的沥青混凝土电阻率非常大,近似绝缘体。而对于掺钢渣的级配I、级配沥青混合料来说,即使是没有掺加石墨其仍具有一定的导电性能。我们可以看出:对于掺钢渣沥青混凝土来说,石墨掺量5%与未掺钢渣沥青混凝土15%石墨掺量下电阻率

6、相当,在1×106Qcm左右。在石墨掺量相同的情况下,掺钢渣沥青混凝土的导电性能均优于未掺钢渣的沥青混凝土。同时对比数据我们可以看出相同石墨掺量下钢渣掺量在46%的沥青混凝土(级配I的导电性能均优于钢渣掺量在35%的沥青混凝土(级配。以上说明钢渣在导电性能方面起了作用。这主要是由SMA的结构特点所决定的。sMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。钢渣粗集料在沥青混合料中石石接触,形成导电通路。钢渣细集料则与沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料一起组成的沥青玛蹄脂填充粗集料骨架间隙,更加完善导电通路。所以,钢渣在沥青混

7、合料中作为集料的同时也是一种导电填料。随着钢渣掺量的增加,导电通路形成更为完善,有利于提高沥青混凝土的导电性能,降低导电相材料掺加对沥青混凝土路用性能的影响。导电混凝土电阻稳定性是国内外研究的一个重要方向,相比导电水泥混凝土来说,由于沥青的裹附作用,在导电沥青混凝土中发生的主要是物理变化,所以电阻稳定性能要相对好一些。为了分析掺钢渣石墨导电沥青混合料电阻率随时间的变化。考虑到融雪除冰实际应用(满足融雪除冰电阻率为l 100Qcm6,试验选取石墨掺量25%时沥青混合料电阻率随时间的变化(见图4。由图4中3d到120d的测试数据可以看出,不同龄期下,各试件的电阻率基本没有发生变化。龄期对掺钢渣石墨导电沥青混凝土的影响非常小。钢渣导电沥青混凝土电阻稳定性非常好。8070三60c:50静40雪3020lO¨.一钢渣掺量46%.-一钢渣掺量35%020406080100120龄期/d图4沥青混凝土电阻率随龄期的变化3钢渣导电沥青混凝土的路用性能研究沥青混合料的路用性能主要有体积性能、水稳定性能、高温稳定性能等。其中水损害是沥青混凝土路面的主要病害之一。本文通过马歇尔残留稳定度试验和冻融劈裂试验分析石墨导电沥青混凝土的抗水损害能力。通过室内的车辙试验模拟沥青混凝土路面在高温条件时的抗车辙能力,研究石