稻殼是一種十分充足的農(nóng)業(yè)廢料,控制稻殼燃燒條件制得的稻殼灰具有無定形二氧化硅含量高、比表面積大和多孔等特征,具有很高的活性�？煽紤]將其作為瀝青改性劑改善基質(zhì)瀝青及其混合料的性能。但如何得到最有利于瀝青改性的稻殼灰,以及如何制備改性瀝青是稻殼灰改性瀝青研究的關鍵性問題。因此,本文旨在通過正交試驗研究總結(jié)高活性稻殼灰及稻殼灰改性瀝青的制備工藝,并評價稻殼灰對瀝青混合料路用性能的影響。此外,利用制備工藝的優(yōu)化,最大限度減弱稻殼灰對瀝青低溫性能的不利影響。通過借鑒其他固體改性劑改性瀝青制備工藝,確定保溫消泡環(huán)節(jié)參數(shù),并對預混保溫環(huán)節(jié)進行控制變量研究,初步探索稻殼灰改性瀝青的制備工藝。研究表明:改性瀝青在135℃保溫1h即可充分消泡。此外,預混保溫環(huán)節(jié)可使稻殼灰在瀝青中分散更均勻,提高改性瀝青性能,10min就可達到目的。為得到活性稻殼灰的最佳制備工藝,綜合考慮燃燒設備、升溫速度、冷卻速度、焚燒溫度、焚燒時間和研磨時間等因素。并借助稻殼灰的平均顆粒粒徑、比表面積、二氧化硅晶態(tài)和二氧化硅含量,以及將稻殼灰摻入瀝青后的瀝青三大指標和旋轉(zhuǎn)黏度,對焚燒溫度、焚燒時間和研磨時間進行正交試驗研究。研究表明:將稻殼放入馬弗爐中由室溫升至700℃焚燒2h,焚燒完畢后直接將稻殼灰從爐中拿出,散落在托盤里室溫冷卻,最后在立式方形行星球磨機中濕磨15min即可得到高活性稻殼灰。該稻殼灰可以在最大限度減弱對瀝青低溫性能不利影響的同時,提高其高溫性能。在初步提出稻殼灰改性瀝青制備工藝的基礎上,利用正交試驗對高速剪切環(huán)節(jié)的四個影響因素:剪切時間、剪切溫度、剪切速率和稻殼灰摻量進行優(yōu)化。研究表明:將高活性稻殼灰過0.075mm篩,篩底按瀝青質(zhì)量的3%摻入瀝青預混,放入150℃的恒溫烘箱中保溫10min。之后在150℃的恒溫條件下以5000r/min的剪切速率剪切瀝青10min。最后將改性瀝青放入恒溫烘箱中135℃消泡1h,即可完成稻殼灰改性瀝青制備。該改性瀝青可在最大限度減弱稻殼灰對瀝青低溫性能的不利影響的同時,提高其高溫性能。最后,通過馬歇爾穩(wěn)定度試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、車轍試驗和低溫彎曲試驗,對比研究了稻殼灰改性瀝青與基質(zhì)瀝青混合料的力學性能、水穩(wěn)定性、高溫性能和低溫性能。研究表明:稻殼灰可提高瀝青混合料的強度、抗變形能力、水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。雖然稻殼灰會輕微降低瀝青混合料的低溫抗裂性,但其仍能滿足實際工程的使用需求。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U414
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 活性稻殼灰
        1.2.1 微觀結(jié)構(gòu)
        1.2.2 活性影響因素
    1.3 稻殼灰改性瀝青
        1.3.1 制備工藝
        1.3.2 改性機理
        1.3.3 瀝青性能
        1.3.4 瀝青混合料性能
    1.4 論文研究內(nèi)容及技術路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 技術路線
2 活性稻殼灰制備工藝
    2.1 試驗方案設計
    2.2 最佳活性稻殼灰制備工藝
        2.2.1 極差分析
        2.2.2 方差分析
    2.3 本章小結(jié)
3 稻殼灰改性瀝青制備工藝
    3.1 試驗方案設計
    3.2 稻殼灰改性瀝青制備工藝最優(yōu)化
        3.2.1 極差分析
        3.2.2 方差分析
    3.3 本章小結(jié)
4 稻殼灰改性瀝青混合料路用性能研究
    4.1 瀝青混合料配合比設計
        4.1.1 礦料配合比設計
        4.1.2 確定最佳油石比
    4.2 水穩(wěn)定性
    4.3 高溫性能
    4.4 低溫性能
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論
    5.1 結(jié)論
    5.2 進一步研究的問題
參考文獻
致謝

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本文編號：2873980