基于现代电子理论赤泥-沥青混合料黏附机理和路用性能研究

Warm Mix Asphalt is in main aspect of the current energy saving and environmental protection, and become the focus of the current research and an important direction of pavement development. However, its core technology and details are still kept in secret. But in our country, there are sonme problems like selection of raw materials is limited, evaluation system index of Performance pavement performance and energy saving targets is absent, technical specifications and standards need to be drafted and revised, and other issues. The red mud is the industrial waste of alumina production, Guangxi is the largest bauxite reserved area in china, the accumulation have taken up a lot of land by red mud as more than 200 million tons, initiate the surrounding environment pollution and other economic and social problems. This subject using the characteristics of red mud that rich in some aluminum-silicate minerals which can improve the asphalt viscosity, reduce the mixing temperature of asphalt mixture and other functions. Through modern electronic theory, analysis the small structure characteristics of red mud - asphalt mixture, using infrared adsorption spectrum and nuclear magnetic resonance.Using density functional theory to study the microscopic viscosity-reducing mechanism , and tested research pavement performance. Not only advantageous to warm mix asphalt popularize and application, and to provide technical support for design and construction specifications in our country, but also as a new way for resource comprehensive utilization, extend the industrial chain, improve the added value of resources and to resolve Bauxite problem of industrial waste. This subject enhance our research and theoretical level in warm Mix asphalt pavement technology.

温拌沥青(WMA)低碳环保是当前我国路面研究的热点和重点。但其核心技术等尚处于保密阶段。引进我国后还存在原材料选择范围小、路用性能评价及节能指标评价体系缺失、技术规范和标准急待制定等问题。赤泥是氧化铝生产的工业废渣，广西是我国铝矿储藏量最大的地区，每年200多万吨的赤泥废渣大量占地堆放，引发环境污染、安全等敏感社会问题。本课题拟利用赤泥中富含能改善沥青黏度和降低沥青混合料拌合温度等功能的铝硅酸盐矿物的特点，引入现代电子理论，利用红外光谱和核磁共振等技术，分析赤泥-沥青混合料的微结构特征，应用密度泛函理论对WMA微观黏附机理进行定量分析，探讨温伴关键技术，建立黏附机理与路用性能的关系模型。为拓宽WMA的原材料选择、设计施工等标准制定提供技术支持，为解决铝矿工业废渣的难题以及资源再利用，延伸产业链等提供新途径，也为提升我国温拌沥青技术研究的理论水平提供新思维。

赤泥是氧化铝生产的工业废渣，广西是我国铝矿储藏量最大的地区，每年200多万吨的赤泥废渣大量占地堆放，引发环境污染、安全等敏感社会问题。通过赤泥-沥青混合料的系列试验，揭示了赤泥-沥青混合料的路用性能和微观黏附机理。赤泥-沥青混合料路用性能试验结果表明：在沥青中加入赤泥后，赤泥-沥青混合料三大路用性能指标均发生了明显变化，赤泥改性沥青25℃针入度逐渐减小，并在掺量11%达到最小值52.9，相比于基质沥青约下降了约19.4%；赤泥改性沥青当量软化点T_800逐渐上升，到掺量13%时，其数值达到最高，为55.51℃，相比于基质沥青增大了约13.44%；加入赤泥后，沥青的延度明显下降，其中15°C延度和5°C延度这两个常用来表征沥青低温抗裂性的指标均下降明显，且在0~10%赤泥含量范围段下降幅度最大，使赤泥沥青的低温抗裂性能降低。这些特征均与一般温拌剂的效果基本一致，说明赤泥具有温拌剂的功能。但与一般温拌剂不同的是，赤泥能使沥青的针入度指数PI明显降低，感温性系数增加，塑性温度范围△T显著降低，使沥青的感温性变差。研究还发现，与一般温拌剂类似，赤泥对沥青混合料的马歇尔稳定度、流值及马歇尔模数的影响均不明显；能较明显降低劈裂抗拉强度比TSR，使沥青混合料的水稳性降低。引入分子动力学原理，建立赤泥-沥青混合料分子动力学模型，计算分析赤泥-沥青混合料的黏附微观机理；利用红外光谱和核磁共振等技术，分析赤泥-沥青混合料的微结构特征，揭示赤泥-沥青混合料改性是已物理改性为主。利用灰色理论建立赤泥-沥青混合料路用性能指标的关系模型，分析它们的关联度，找出影响赤泥沥青改性的关键因素。实验表明赤泥作为改性剂，改善沥青性能是存在一定的可能性和合理性，为以后的实验研究和在一定范围内的工程应用提供一定的实验依据。理论突破，为改性沥青混合料微观机理定量化研究提供了重要的途径和新的理论支撑，为解决铝矿工业废渣的难题以及资源再利用、延伸产业链等提供新途径。