基于细观尺度沸石沥青结构分析.pptVIP

沸石及沸石沥青细观结构分析 Mesoscopic Characteristics of Zeolite and Zeolite-Asphalt Mortar System 第四届沥青材料国际学术会议 4th International Conference on Asphalt Materials 2013.11 谭忆秋 TAN Yi-qiu 任俊达 REN Jun-da 汇报提纲 研究背景 1 沸石-沥青体系的特征 3 结论 4 2 沸石材料性质研究 1.项目背景 表面平整、无接缝、行车舒适 振动小、噪音低 抗滑性好、行车安全 可再生利用 施工工艺简单、施工速度快 养护维修简便、开放交通快 高能源消耗——生产热沥青混合料消耗燃油、煤炭等； 高污染排放行业——拌合、摊铺排放大量的CO2、SO2以及沥青烟等有害气体； 存在沥青老化现象。 降低拌和、施工的温度，降低了拌和过程中的能源消耗 减轻拌和过程中的沥青老化 减少施工过程中有害气体的产生 良好的路用性能和耐久性 绿色化、经济化 温拌沥青混料 1.项目背景 热拌 温拌 拌和温度介于热拌沥青混合料（150℃-180℃）和冷拌（常温）沥青混合料 添加到热沥青中 结晶水持续蒸发或沸腾产生气泡 增加润滑作用，使流动特性改变，良好的裹附集料 改善施工和易性及压实特性 沸石是一族架状结构含水硅铝酸盐矿物的总称，包括天然沸石、人工合成的晶体，其主要包括斜发沸石、丝光沸石。 基本单元中，硅氧四面体和铝氧四面体结构单元以多种方式连接，构成骨架结构，形成了不同维度和大小的孔道。 孔道内存在结晶水，在特定的温度条件下可自由地出入孔道，被称为沸石水。 2.沸石材料性质 2.沸石材料性质 样品编号 产地 类型 视密度(g/cm3) 1 辽宁 天然斜发沸石 2.145 2 河北 天然斜发沸石 2.623 3 PRI 合成沸石 2.297 矿粉 河北 石灰岩矿粉 2.811 样品编号 通过下列筛孔的百分率(%) 0.6mm 0.3mm 0.15mm 0.075mm 1 100 81.2 63.9 50.7 2 100 79.4 61.1 45.3 3 100 95.5 － － 矿粉 98.7 97.3 95.6 90.3 天然沸石及合成沸石的密度都远小于矿粉 多孔沸石结构疏松，密度较小 不同沸石粒径差别很大 常规筛分无法对小于0.075mm颗粒的分布状况进行定量、准确描述 2.沸石材料性质 1# 2# 矿粉 3# 样品编号 平均粒径（nm） 标准差（nm） 1 5291.4 951.0 2 1079.3 351.0 3 8540.3 928.7 矿粉 540.2 186.1 统计结果 纳米粒度分析仪 2.沸石材料性质  扫描电子显微镜 a) 1#沸石 b) 2#沸石 c) 3#沸石 d) 矿粉 a) 1#沸石 b) 2#沸石 c) 3#沸石 d) 矿粉 300倍 300倍 300倍 300倍 1000倍 1000倍 1000倍 1000倍 1#沸石表面呈流纹状，间隙孔发达； 2#沸石表面不均匀地分布着数量不等、大小不一的孔隙孔和间隙； 3#合成沸石微粒大小均一、形状规则，表面光滑，基本呈六面体 状，形成蓬松结构，外观呈蜂窝状。 矿粉由许多不规则、富有棱角性的细小颗粒组成,表面光滑,存在 大量间隙孔。 沸石具有孔隙孔和间隙孔 压汞仪 多孔结构是沸石最典型、最基本物理性质之一 曲线的峰值表示沸石中最大体积孔，曲线的宽度为孔径分布的范围； 3种沸石的孔径分布曲线形状各不相同，天然沸石成单峰分布，合成沸石成双峰分布； 3#合成沸石孔径分布区域最小，其孔径分布更加均匀。 1# 矿粉 3# 2# 2.沸石材料性质 孔径的分类，一般分为四类： 小于2nm为微孔; 2nm~50nm为中孔（介孔）; 50nm~10μm为大孔; 大于10μm为超大孔 样品 孔容（mL/g） 比表面积（m2/g） 中位孔径（nm） 平均孔径（nm） 孔径分布（%） 2~50nm 50~10μm ＞10μm 1 0.4354 23.954 7725.8 72.7 11.1 45.6 43.3 2 0.4068 2.620 22743.4 621.1 3.1 23.9 73.0 3 1.1588 2.542 2172.9 1823.5 0 60.1 39.9 矿粉 0.3404 0.453 3644.5 300