铁尾矿沥青混合料基本性能及老化耐久性研究

赵连平, 郝绍菊, 马竞. 铁尾矿沥青混合料基本性能及老化耐久性研究[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(4): 111-118. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.020
引用本文: 赵连平, 郝绍菊, 马竞. 铁尾矿沥青混合料基本性能及老化耐久性研究[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(4): 111-118. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.020
Zhao Lianping, Hao Shaoju, Ma Jing. Research on Basic Performance and Aging Durability of Iron Tailings Asphalt Mixture[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(4): 111-118. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.020
Citation: Zhao Lianping, Hao Shaoju, Ma Jing. Research on Basic Performance and Aging Durability of Iron Tailings Asphalt Mixture[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(4): 111-118. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.04.020

铁尾矿沥青混合料基本性能及老化耐久性研究

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(51879243);山西省科协调研项目(KXKT201913)
详细信息
    作者简介: 赵连平(1980-),女,讲师,硕士,主要研究方向为岩土工程、建筑工程项目管理等
  • 中图分类号: TD989; TU421

Research on Basic Performance and Aging Durability of Iron Tailings Asphalt Mixture

  • 为了避免过度使用天然砂石材料做为沥青混合料的骨料以及符合绿色发展的战略方针,采用固体废弃物铁尾矿来代替砂石材料来制备一种新型的铁尾矿沥青混合料。采用质谱仪对所选用铁尾矿进行化学成分分析,并对不同铁尾矿掺量作用下沥青混合料的针入度、锥入度、软化点、延度、粘度以及老化耐久性等方面进行了研究。研究结果表明:铁尾矿沥青混合料的较佳制备温度选定为180℃;综合经济效益和有效性确定铁尾矿的较佳掺量为30%;相对老化后的铁尾矿沥青材料而言,在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的针入度和延度均出现了降低的趋势,但是在同一铁尾矿掺量作用下两种不同沥青混合料老化前的软化点却出现了增大的趋势。综合分析得到:温度为180℃以及铁尾矿掺量为30%制备的沥青混合料可以满足公路的路用要求。所有沥青试样的光谱变化规律基本一致,说明了掺入铁尾矿改性沥青的结构与未掺入铁尾矿沥青的结构基本一致;但是随着铁尾矿掺量的增大,沥青的FT-IR光谱在同一波数作用下却呈现出不断减小的变化趋势,说明了铁尾矿可以有效改善沥青的物理性能。

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  • 图 1  铁尾矿的级配曲线

    Figure 1. 

    图 2  不同铁尾矿掺量沥青混合料的针入度变化规律

    Figure 2. 

    图 3  不同铁尾矿掺量沥青混合料的锥入度变化规律

    Figure 3. 

    图 4  不同铁尾矿掺量沥青混合料的软化点变化规律

    Figure 4. 

    图 5  不同铁尾矿掺量沥青混合料的延度变化规律

    Figure 5. 

    图 6  不同铁尾矿掺量沥青混合料的粘度变化规律

    Figure 6. 

    图 7  不同温度作用下沥青混合料物理性质变化规律

    Figure 7. 

    图 8  老化前后两种沥青性能指标变化规律

    Figure 8. 

    图 9  不同铁尾矿掺量改性沥青的FT-IR光谱

    Figure 9. 

    表 1  尾矿内部主要成分/%

    Table 1.  Main components inside tailings

    SiO2Fe2O3Al2O3MgO其他
    69.8915.268.212.384.26
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    表 2  筛分实验结果

    Table 2.  Screening test results

    孔径/mm20105210.50.250.075
    剩余量/%10071.6443.0317.2814.7310.328.395.39
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    表 3  SBS改性沥青的技术指标

    Table 3.  Technical indicators of SBS modified asphalt

    检测指标规范要求实验结果
    针入度(25℃,100 g,5 s)/(0.1 mm)60~8068.0
    延度(5 cm/min,5℃)/cm≥3038.0
    软化点/℃≥5574.5
    密度(15℃)/(g·cm-3-1.03
    180℃/135℃粘度/Pa·s≤3.01.55
    闪点≥230274.0
    TFOT 后残留物
    ( 163℃,5 h)
    质量变化/%≤±1.0-0.15
    针入度比/%≥6074.2
    延度( 5℃) /%≥2026.2
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出版历程
收稿日期:  2021-04-22
刊出日期:  2022-08-25

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