CN107352850B - 一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料，由天然矿粉、天然集料、钢渣集料、沥青组成，天然矿粉占沥青混合料总重量的4‑6％；天然集料占沥青混合料总重量的54％‑94％；钢渣占沥青混合料总重量的5‑42％；沥青占沥青混合料总重量的4.5‑6％；所述钢渣为粒径介于0.075mm‑16mm的钢渣颗粒。本发明与普通沥青混合料相比，不需要额外的制备设备和工艺，制备简单，为钢渣的回收再利用提供了一个新的渠道，为一般的钢渣沥青混凝土赋予了微波融雪除冰功能，从而提高了冬季沥青路面的行驶安全性。该技术较其它种类的微波发热组分具有廉价、来源广等优势。因此，其推广应用的前景更加广阔。

Description

一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料。
背景技术
冬季道路交通事故频发的主要原因是由于路面冰雪覆盖，引起的摩擦系数显著降低、车辆制动不足造成的。有效保障冬季道路交通安全一直是世界上高纬度国家共同关注的热点问题。
微波是一种波长0.1mm-1m，频率0.3-300GHz的电磁波。它具有快速加热电介质或磁性材料的能力，一般作为热源来替代传统的通电加热，提供了一种更为有效、环保的路面融冰除雪方法。传统的沥青混凝土在微波照射下的升温速率是十分有限的。因此，向路面材料中添加微波吸收材料是提高沥青混凝土微波发热能力主要技术手段。
目前，加入沥青混凝土中作为微波吸收剂的材料以金属粉和磁铁矿石为主。专利《一种适用于微波加热的道路沥青的制备方法》(CN 101724280 A)报道了将铁磁性粉体与沥青搅拌制备吸波剂以提高道路沥青的微波发热能力。专利《一种用于微波加热的矿渣沥青混凝土路面材料组合物》(CN 101774786 A)报道了利用磁性粉替代石灰石矿粉、磁性冶金矿渣替代天然集料的技术方案以改善沥青混合料的电磁参数。
然而，考虑到路面材料的用量巨大，而电磁波吸收材料的价格相对于天然集料而言是非常昂贵的，这在很大程度上制约着微波融冰雪路面的建设。另一方面，钢渣属于钢铁工业的副产品，在我国有超过10亿吨钢渣堆存，占据了相当规模的耕地。另一方面，钢渣中的重金属在雨水冲刷下渗出，对土壤、地下水、植被等生态环境具有一定的影响。由于钢渣的经济价值极低，用来作为沥青混合料的集料时，其价格更是低于天然集料价格。因此，利用价格低廉的钢渣赋予沥青混合料以微波发热融冰化学功能具有很强的应用潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料，用于提高冬季沥青路面的融冰化雪能力。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料，该钢渣沥青混合料由天然矿粉、天然集料、钢渣集料、沥青组成，所述天然矿粉占沥青混合料总重量的4-6％；天然集料占沥青混合料总重量的54％-94％；钢渣占沥青混合料总重量的5-42％；沥青占沥青混合料总重量的4.5-6％；所述钢渣为粒径介于0.075mm-16mm的钢渣颗粒。
优选地，所述钢渣颗粒的发热效率在2.45GHz，1Kw微波照射下，其发热效率不低于5℃/s。
优选地，所述的钢渣为转炉钢渣、平炉钢渣或电炉钢渣中的一种，其有效成分四氧化三铁(Fe3O4)的重量比不低于25％。
优选地，所述钢渣颗粒的粒径为0.6mm、2.36mm、9.6mm中的一种。
本发明与普通沥青混合料相比，不需要额外的制备设备和工艺，制备简单，为钢渣的回收再利用提供了一个新的渠道，为一般的钢渣沥青混凝土赋予了新的功能，较其它种类的微波发热组分具有廉价、来源广等优势。因此，其推广应用的前景更加广阔。
附图说明
图1为本发明实施例中不同微波加热时间下不同粒径钢渣的表面温度。
图2为本发明实施例中不同钢渣替换率下沥青混合料的微波加热后表面温度
图3为本发明实施例中不同钢渣替代率下沥青混合料的微波融冰时间。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
选用克拉玛依70#沥青作为沥青混合料胶结料，矿粉为石灰石矿粉，集料为石灰岩集料。
钢渣选用转炉钢渣，经测试，其四氧化三铁含量为29％。将大块钢渣置入颚式破碎机中进行破碎。然后，对其进行筛分，得到粒径为0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm的钢渣颗粒。将以上各粒径的钢渣置入微波加热设备中，测取在不同时刻下的表面温度，结果如图1所示。至此，优选出的微波发热效率较高的粒径为0.6mm、2.36mm、9.6mm。
将粒径为0.6mm、2.36mm、9.6mm的钢渣与粒径为0.6mm、2.36mm、9.6mm的石灰岩集料按照体积比为0％、20％、40％、60％、80％、100％进行替换。各种材料的用量如下表所示。
Figure BSA0000147224100000031
注：LS表示石灰石，SS表示钢渣。
按照不同的替代率分别制备试件，包括如下步骤：将各材料在155℃±5℃温度下搅拌均匀，在20Mpa的压力成型试件，试件的几何尺寸为：高63.5mm、直径101.6mm的圆柱体试件。
将所得的试件置于频率为2.45GHz，功率为1kw的微波加热箱内，微波加热箱的微波发射口距试件5cm，开启加热设备，利用红外成像仪记录试件表面温度，得到试件表面的平均温度，其结果如图2所示。不同钢渣替代率下沥青混合料的微波融冰时间如图3所示。加入钢渣后的沥青混合料的微波融冰速率较传统沥青混合料可提高2.1-3.1倍。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有微波融冰除雪功能的钢渣沥青混合料，其特征在于，该钢渣沥青混合料由天然矿粉、天然集料、钢渣集料、沥青组成，所述天然矿粉占沥青混合料总重量的4-6％；天然集料占沥青混合料总重量的54％-94％；钢渣占沥青混合料总重量的5-42％；沥青占沥青混合料总重量的4.5-6％；所述钢渣为粒径介于0.075mm-16mm的钢渣颗粒，所述钢渣颗粒的发热效率在2.45GHz，1Kw微波照射下，其发热效率不低于5℃/s，所述的钢渣为转炉钢渣、平炉钢渣或电炉钢渣中的一种，其有效成分四氧化三铁(Fe3O4)的重量比不低于25％。
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