基于细观尺度沸石沥青结构分析

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1、沸石及沸石沥青细观结构分析MesoscopicCharacteristicsofZeoliteandZeolite-AsphaltMortarSystem第四届沥青材料国际学术会议4thInternationalConferenceonAsphaltMaterials2013.11谭忆秋TANYi-qiu任俊达RENJun-da汇报提纲研究背景1沸石-沥青体系的特征3结论42沸石材料性质研究沥青混合料是国内外应用最为广泛的路面材料1.项目背景表面平整、无接缝、行车舒适振动小、噪音低抗滑性好、行车安全可再生利用施工工艺简单、施工速度快养护维修简便、开放交通快高能源消耗——生

2、产热沥青混合料消耗燃油、煤炭等；高污染排放行业——拌合、摊铺排放大量的CO2、SO2以及沥青烟等有害气体；存在沥青老化现象。降低拌和、施工的温度，降低了拌和过程中的能源消耗减轻拌和过程中的沥青老化减少施工过程中有害气体的产生良好的路用性能和耐久性绿色化、经济化温拌沥青混料温拌沥青混合料1.项目背景热拌温拌拌和温度介于热拌沥青混合料（150℃-180℃）和冷拌（常温）沥青混合料添加到热沥青中结晶水持续蒸发或沸腾产生气泡增加润滑作用，使流动特性改变，良好的裹附集料改善施工和易性及压实特性沸石是一族架状结构含水硅铝酸盐矿物的总称，包括天然沸石、人工合成的晶体，其主要包括斜发沸石

3、、丝光沸石。基本单元中，硅氧四面体和铝氧四面体结构单元以多种方式连接，构成骨架结构，形成了不同维度和大小的孔道。孔道内存在结晶水，在特定的温度条件下可自由地出入孔道，被称为沸石水。2.沸石材料性质2.1沸石材料基本特征2.沸石材料性质样品编号产地类型视密度(g/cm3)1辽宁天然斜发沸石2.1452河北天然斜发沸石2.6233PRI合成沸石2.297矿粉河北石灰岩矿粉2.811样品编号通过下列筛孔的百分率(%)0.6mm0.3mm0.15mm0.075mm110081.263.950.7210079.461.145.3310095.5－－矿粉98.797.395.690.

4、32.1沸石材料的选择2.2沸石粒径分布天然沸石及合成沸石的密度都远小于矿粉多孔沸石结构疏松，密度较小不同沸石粒径差别很大常规筛分无法对小于0.075mm颗粒的分布状况进行定量、准确描述2.2沸石粒径分布2.沸石材料性质1#2#矿粉3#样品编号平均粒径（nm）标准差（nm）15291.4951.021079.3351.038540.3928.7矿粉540.2186.1统计结果纳米粒度分析仪2.3沸石的表面特性2.沸石材料性质扫描电子显微镜a)1#沸石b)2#沸石c)3#沸石d)矿粉a)1#沸石b)2#沸石c)3#沸石d)矿粉300倍300倍300倍300倍1000倍100

5、0倍1000倍1000倍1#沸石表面呈流纹状，间隙孔发达；2#沸石表面不均匀地分布着数量不等、大小不一的孔隙孔和间隙；3#合成沸石微粒大小均一、形状规则，表面光滑，基本呈六面体状，形成蓬松结构，外观呈蜂窝状。矿粉由许多不规则、富有棱角性的细小颗粒组成,表面光滑,存在大量间隙孔。沸石具有孔隙孔和间隙孔压汞仪2.4沸石的孔隙结构多孔结构是沸石最典型、最基本物理性质之一曲线的峰值表示沸石中最大体积孔，曲线的宽度为孔径分布的范围；3种沸石的孔径分布曲线形状各不相同，天然沸石成单峰分布，合成沸石成双峰分布；3#合成沸石孔径分布区域最小，其孔径分布更加均匀。1#矿粉3#2#2.沸石材

6、料性质2.4沸石的孔隙结构孔径的分类，一般分为四类：小于2nm为微孔;2nm~50nm为中孔（介孔）;50nm~10μm为大孔;大于10μm为超大孔样品孔容（mL/g）比表面积（m²/g）中位孔径（nm）平均孔径（nm）孔径分布（%）2~50nm50~10μm＞10μm10.435423.9547725.872.711.145.643.320.40682.62022743.4621.13.123.973.031.15882.5422172.91823.5060.139.9矿粉0.34040.4533644.53000.8071.828.22.沸石材料性质孔径具有一定的分布

7、宽度，沸石水蒸发速度不同；沸石中表面水与化学吸附水脱出温度不同；沸石水的释放具有一定的层次性和持续性，泡沫沥青效应得到持续，提供可施工时间；孔径大小和孔数量影响温拌效果。2.4沸石的孔隙结构整理分析不同沸石具有不同的孔分布3#＞1#＞2#＞矿粉1#＞2#＞3#＞矿粉2#＞1#＞矿粉＞3#矿粉＞3#＞2#＞1#2#沸石以超大孔结构为主，3#沸石以大孔为主；3#沸石具有最大的孔容和最小的内比表面积合成沸石为沸石水提供最大的承载空间；沸石水的含量对温拌效果产生重要影响，3#合成沸石具有良好的温拌效果，为理想的温拌剂。2.沸石材料性质