本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有微波融冰除雪功能的鋼渣瀝青混合料。

背景技術(shù)：

冬季道路交通事故頻發(fā)的主要原因是由于路面冰雪覆蓋，引起的摩擦系數(shù)顯著降低、車(chē)輛制動(dòng)不足造成的。有效保障冬季道路交通安全一直是世界上高緯度國(guó)家共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

微波是一種波長(zhǎng)0.1mm-1m，頻率0.3-300ghz的電磁波。它具有快速加熱電介質(zhì)或磁性材料的能力，一般作為熱源來(lái)替代傳統(tǒng)的通電加熱，提供了一種更為有效、環(huán)保的路面融冰除雪方法。傳統(tǒng)的瀝青混凝土在微波照射下的升溫速率是十分有限的。因此，向路面材料中添加微波吸收材料是提高瀝青混凝土微波發(fā)熱能力主要技術(shù)手段。

目前，加入瀝青混凝土中作為微波吸收劑的材料以金屬粉和磁鐵礦石為主。專(zhuān)利《一種適用于微波加熱的道路瀝青的制備方法》(cn101724280a)報(bào)道了將鐵磁性粉體與瀝青攪拌制備吸波劑以提高道路瀝青的微波發(fā)熱能力。專(zhuān)利《一種用于微波加熱的礦渣瀝青混凝土路面材料組合物》(cn101774786a)報(bào)道了利用磁性粉替代石灰石礦粉、磁性冶金礦渣替代天然集料的技術(shù)方案以改善瀝青混合料的電磁參數(shù)。

然而，考慮到路面材料的用量巨大，而電磁波吸收材料的價(jià)格相對(duì)于天然集料而言是非常昂貴的，這在很大程度上制約著微波融冰雪路面的建設(shè)。另一方面，鋼渣屬于鋼鐵工業(yè)的副產(chǎn)品，在我國(guó)有超過(guò)10億噸鋼渣堆存，占據(jù)了相當(dāng)規(guī)模的耕地。另一方面，鋼渣中的重金屬在雨水沖刷下滲出，對(duì)土壤、地下水、植被等生態(tài)環(huán)境具有一定的影響。由于鋼渣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值極低，用來(lái)作為瀝青混合料的集料時(shí)，其價(jià)格更是低于天然集料價(jià)格。因此，利用價(jià)格低廉的鋼渣賦予瀝青混合料以微波發(fā)熱融冰化學(xué)功能具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種具有微波融冰除雪功能的鋼渣瀝青混合料，用于提高冬季瀝青路面的融冰化雪能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種具有微波融冰除雪功能的鋼渣瀝青混合料，該鋼渣瀝青混合料由天然礦粉、天然集料、鋼渣集料、瀝青組成，所述天然礦粉占瀝青混合料總重量的4-6％；天然集料占瀝青混合料總重量的54％-94％；鋼渣占瀝青混合料總重量的5-42％；瀝青占瀝青混合料總重量的4.5-6％；所述鋼渣為粒徑介于0.075mm-16mm的鋼渣顆粒。

優(yōu)選地，所述鋼渣顆粒的發(fā)熱效率在2.45ghz，1kw微波照射下，其發(fā)熱效率不低于5℃/s。

優(yōu)選地，所述的鋼渣為轉(zhuǎn)爐鋼渣、平爐鋼渣或電爐鋼渣中的一種，其有效成分四氧化三鐵(fe3o4)的重量比不低于25％。

優(yōu)選地，所述鋼渣顆粒的粒徑為0.6mm、2.36mm、9.6mm中的一種。

本發(fā)明與普通瀝青混合料相比，不需要額外的制備設(shè)備和工藝，制備簡(jiǎn)單，為鋼渣的回收再利用提供了一個(gè)新的渠道，為一般的鋼渣瀝青混凝土賦予了新的功能，較其它種類(lèi)的微波發(fā)熱組分具有廉價(jià)、來(lái)源廣等優(yōu)勢(shì)。因此，其推廣應(yīng)用的前景更加廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中不同微波加熱時(shí)間下不同粒徑鋼渣的表面溫度。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中不同鋼渣替換率下瀝青混合料的微波加熱后表面溫度

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中不同鋼渣替代率下瀝青混合料的微波融冰時(shí)間。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例

選用克拉瑪依70#瀝青作為瀝青混合料膠結(jié)料，礦粉為石灰石礦粉，集料為石灰?guī)r集料。

鋼渣選用轉(zhuǎn)爐鋼渣，經(jīng)測(cè)試，其四氧化三鐵含量為29％。將大塊鋼渣置入顎式破碎機(jī)中進(jìn)行破碎。然后，對(duì)其進(jìn)行篩分，得到粒徑為0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.6mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm的鋼渣顆粒。將以上各粒徑的鋼渣置入微波加熱設(shè)備中，測(cè)取在不同時(shí)刻下的表面溫度，結(jié)果如圖1所示。至此，優(yōu)選出的微波發(fā)熱效率較高的粒徑為0.6mm、2.36mm、9.6mm。

將粒徑為0.6mm、2.36mm、9.6mm的鋼渣與粒徑為0.6mm、2.36mm、9.6mm的石灰?guī)r集料按照體積比為0％、20％、40％、60％、80％、100％進(jìn)行替換。各種材料的用量如下表所示。

注：ls表示石灰石，ss表示鋼渣。

按照不同的替代率分別制備試件，包括如下步驟：將各材料在155℃±5℃溫度下攪拌均勻，在20mpa的壓力成型試件，試件的幾何尺寸為：高63.5mm、直徑101.6mm的圓柱體試件。

將所得的試件置于頻率為2.45ghz，功率為1kw的微波加熱箱內(nèi)，微波加熱箱的微波發(fā)射口距試件5cm，開(kāi)啟加熱設(shè)備，利用紅外成像儀記錄試件表面溫度，得到試件表面的平均溫度，其結(jié)果如圖2所示。不同鋼渣替代率下瀝青混合料的微波融冰時(shí)間如圖3所示。加入鋼渣后的瀝青混合料的微波融冰速率較傳統(tǒng)瀝青混合料可提高2.1-3.1倍。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有微波融冰除雪功能的鋼渣瀝青混合料，由天然礦粉、天然集料、鋼渣集料、瀝青組成，天然礦粉占瀝青混合料總重量的4?6％；天然集料占瀝青混合料總重量的54％?94％；鋼渣占瀝青混合料總重量的5?42％；瀝青占瀝青混合料總重量的4.5?6％；所述鋼渣為粒徑介于0.075mm?16mm的鋼渣顆粒。本發(fā)明與普通瀝青混合料相比，不需要額外的制備設(shè)備和工藝，制備簡(jiǎn)單，為鋼渣的回收再利用提供了一個(gè)新的渠道，為一般的鋼渣瀝青混凝土賦予了微波融雪除冰功能，從而提高了冬季瀝青路面的行駛安全性。該技術(shù)較其它種類(lèi)的微波發(fā)熱組分具有廉價(jià)、來(lái)源廣等優(yōu)勢(shì)。因此，其推廣應(yīng)用的前景更加廣闊。

技術(shù)研發(fā)人員：沙愛(ài)民;高杰;胡力群;王振軍;譚玉鍬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)安大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.01
技術(shù)公布日：2017.11.17