紫外老化后钢渣沥青混合料路用性能及重金属渗出特性的影响研究开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

改革开放40年来，我国的基础建设取得了巨大的发展，尤其是道路建设。钢渣作为炼钢过程中的副产物，无论采用堆放还是焚烧等方法处理都将带来新的污染。钢渣具有表面纹理丰富、力学性能优异和碱性高等特点，同时随着天然矿料的过度开采等问题，利用钢渣作为原料用以道路建设已经在全国多地进行了实践。沥青是一种具有特殊粘弹性的材料，其分子结构中存在大量的c－h、c－c、c=c键，所以沥青材料很容易受到紫外线的光老化作用。尤其在一些紫外辐射较强的地区（如广西、贵州等），沥青胶结料中的分子在紫外光照射下，吸收紫外线中光子的能量，使其化学键发生断裂，导致沥青材料的老化和沥青的流变性能变差，从而使沥青与集料之间的粘附性降低，钢渣沥青混合料的路用性能也随之下降，影响路面的耐久性和安全性。此外钢渣中含有一定的的重金属元素，沥青从钢渣表面脱落后，导致钢渣中潜在的有毒元素可能在自然风化和雨水浸提的作用下直接释放到环境中，造成重金属污染。故探讨紫外老化后钢渣沥青混合料的路用性能和重金属渗出特性的影响研究是十分必要的。

montepara和giuliani在室内模拟了不同紫外强度等级下，沥青的紫外老化规律，通过与短期老化、压力老化后沥青试样的对比分析，发现沥青发生紫外老化的原因是轻质组分挥发和氧化、小分子发生聚合反应。vallerga将沥青在红外光和紫外光条件下进行老化，对比老化后沥青三大指标的变化，发现紫外光对沥青基本物理性能影响很大。因为在分子层面上，沥青老化主要是由分子键断裂的速率决定的，而紫外光具有频率大，波长短，能量高的特点，更易引起沥青中化学键的断裂和重组，加快沥青的吸氧速率，从而加速沥青的光老化进程。谭忆秋等对热老化和紫外老化后的5种沥青进行了对比试验、dsr和 bbr 试验以及红外光谱分析, 发现紫外老化对基质沥青和改性沥青物理性质及流变特性均有显著影响，且胶质和芳香分是影响沥青紫外老化的主要因素。庹峻玮等利用室内模拟紫外线辐射的方法来对钢渣碎石沥青混合料进行光老化试验，选择光照、温度、湿度三个因素作多因素的耐气候组合试验，发现紫外老化后的沥青的高温稳定性得到一定程度的提高，但低温抗裂性会增加，其抵抗变形的能力减弱，且水稳定性下降。梁远禄等通过对老化组与未老化组试件进行劈裂、弯曲对比试验, 发现树脂沥青混凝土老化后抗拉强度和变形性能降低，模量增大。v.f.c. lins对沥青紫外光老化性能研究发现，光老化使沥青性能变差，红外光谱分析表明，老化后沥青中羰基（c=o）含量增加，且紫外光老化与常规热氧老化后，沥青性能有所差别。张春刚等通过tclp（toxicity characteristic leaching procedure）方法对钢渣沥青混合料重金属进行了浸出，结果表明钢渣含有较高的cu、v、zn、as、mn、cr，且cu、v、zn、as、mn的tclp浸取浓度均高于一类地表水标准。

紫外老化可以引起道路沥青流变性能、路用性能、化学组成结构等方面发生不同程度的变化。对于沥青的紫外老化研究，国内外已经进行了大量的工作,许多研究成果己转变成标准规范,在实际工程中得到了广泛的应用。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容：1) 文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；了解国内文献对沥青老化研究概况，总结沥青老化对路面的危害；2) 通过分析沥青老化前后红外光谱、流变性能以及混凝土强度，来评价沥青性能的变化以及钢渣沥青混合料路用性能的影响；3) 通过浸提实验研究紫外老化后钢渣沥青混合料的浸出特性；4) 通过原子吸收光谱检测实验结果，得出钢渣沥青混合料的重金属污染状况；5) 分析总结数据，撰写毕业论文。

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第3－4 周：按照设计方案，制备钢渣沥青混合料和完成紫外老化模拟试验方案。

第5－7周：完成钢渣沥青混凝土的紫外老化模拟实验，并研究沥青老化后的物理化学变化规律和路用性能变化。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 江承建. 不同紫外强度下耐老化沥青性能与适用性研究[d]. 2015.

[2] 谭忆秋, 王佳妮, 冯中良. 沥青结合料紫外老化机理[j]. 中国公路学报, 2008(01):23-28.

[3] zhang c, yu j. influence of uv aging onthe rheological properties of bitumen modified with surface organic layereddouble hydroxides[j]. construction building materials, 123:574-580.