慈溪陶粒廠家生物濾料水處理陶粒配送杭州灣余姚上虞奉化江東江北北侖陶粒云中石方案返利10元路用寧波杭州灣廠家：多孔頁巖生物陶粒濾料表面修飾優(yōu)化

摘要：為提高路用寧波杭州灣廠家：多孔頁巖生物陶粒濾料的路用性能并提升其阻熱性能，優(yōu)選３種有機(jī)處理劑，借助吸水率、

筒壓強(qiáng)度、控制篩孔通過率及磨耗值試驗，確定了不同處理劑最佳修飾工藝；基于吸油率、表面孔隙

封堵率與ＳＥＭ試驗，系統(tǒng)研究了修飾前后頁巖生物陶粒濾料表面孔隙封堵情況，對比評價了不同處理劑對

頁巖生物陶粒濾料路用性能的影響規(guī)律，確定了頁巖生物陶粒濾料最佳處理劑；并在此基礎(chǔ)上，全面評價了表面修飾

對頁巖生物陶粒濾料混合料路用性能的影響。結(jié)果表明：苯基硅樹脂的適宜濃度為２５％，固化溫度為１６０℃，硅丙乳液的適宜濃度為３５％，成膜溫度為３０℃，助劑含量為３％，建筑防水劑修飾頁巖生物陶粒濾料的適宜濃度為３５％，固化溫度為８５℃；其中苯基硅樹脂對頁巖生物陶粒濾料表面封裝效果最好，２４ｈ吸油率最低，表面孔隙封堵率高達(dá)７８％，且ＳＥＭ像也表明經(jīng)表面修飾的頁巖生物陶粒濾料表面開口孔隙數(shù)量明顯減少；３種處理劑均能不同程度地提高路用寧波杭州灣廠家：多孔頁巖生物陶粒濾料的路用性能，２４ｈ吸水率的降幅在８０．４８％～９４．５％之間，壓碎值降幅在４．６２％～１７．５２％之間，磨耗值降幅在５．３３％～３０．９２％之間，黏附性等級提高０．５～２級；苯基硅樹脂對頁巖生物陶粒濾料吸水率與黏附性等級改善效果最佳，硅丙乳

瀝青路面因具有表面平整、耐磨及行車舒適等優(yōu)點(diǎn)在中國公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，然而瀝青作為一種對太陽輻射吸收率較高的材料，在夏季高溫條件下，瀝青路面極易產(chǎn)生高溫病害。為解決夏季瀝青路面高溫車轍問題，道路領(lǐng)域研究學(xué)者對路面降溫技術(shù)展開了相關(guān)研究［１－４］。其中，可實現(xiàn)“主動”降溫的熱阻瀝青路面技術(shù)因具有功能材料廉價易得、制備工藝簡單、降溫功效不易衰減

５

頁巖生物陶粒濾料作為使用較為廣泛的熱阻集料之一，孔隙結(jié)構(gòu)豐富，具有良好的保溫、隔熱功效，成為目

１

體積取代率對次輕頁巖生物陶粒濾料混凝土的物理力學(xué)性能影響，經(jīng)抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、比強(qiáng)度與折壓比

等試驗，確定最佳碎石取代率為３０％。莫奕新

１

溫隔熱效果的影響程度，測試了隔熱混凝土導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度等性能。雷

１

積摻配進(jìn)行熱阻瀝青混合料配合比設(shè)計，進(jìn)行了混合料馬歇爾指標(biāo)與路用性能試驗，并測試了室

１

的生物陶粒濾料替換普通石料設(shè)計ＳＭＡ－１０熱阻薄層罩面，測試了不同生物陶粒濾料摻量的熱阻薄層罩面降溫效

果，推薦熱阻薄層罩面最佳摻量為４０％。車天凱

等［１４］研究了頁巖生物陶粒濾料摻量對瀝青混合料路用性能的影響規(guī)律，試驗結(jié)果表明摻加頁巖生物陶粒濾料的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性有明顯提高，低溫性能無明顯變化。李克亮等［１５］制備了不同密度等級的頁巖生物陶粒濾料泡沫混凝土，并系統(tǒng)研究了其抗壓強(qiáng)度、吸水率、抗凍性、干燥收縮與保溫性能。劉喜等［１６］研究了骨料強(qiáng)度、水膠比、粉煤灰摻入量等因素對頁巖生物陶粒濾料混凝土強(qiáng)度的影響，確定了頁巖生物陶粒濾料混凝土的最佳配合比方案?，F(xiàn)有頁巖生物陶粒濾料相關(guān)研究主要集中在利用其輕質(zhì)、寧波杭州灣廠家：多孔等特點(diǎn)，將其按一定比例摻加到水泥混凝土或瀝青混合料中，減輕建筑材料自重并發(fā)揮其保溫隔熱功效，但頁巖生物陶粒濾料在道路工程中的使用受限，主要是因其力學(xué)強(qiáng)度較差，

應(yīng)用于瀝青混合料中會對路用性能造成不利影響，且瀝青極易滲入頁巖生物陶粒濾料的孔隙中影響其阻熱性能，目前關(guān)于如何提高頁巖生物陶粒濾料路用性能與阻熱性能的研究鮮有報道。

應(yīng)為噴灑攪拌后集料表面被完全浸潤且無多余殘留處理液。本文在前期試驗基礎(chǔ)上確定了不同粒徑頁

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巖生物陶粒濾料最佳處理劑用量為：粒徑１３．２～１６ｍｍ的１ｋｇ頁巖生物陶粒濾料處理劑用量為４０ｍＬ；粒徑９．５～１３．２ｍｍ的１ｋｇ頁巖生物陶粒濾料處理劑用量為４４ｍＬ；粒徑４．７５～９．５

ｍｍ的１ｋｇ頁巖生物陶粒濾料處理劑用量為５５ｍＬ。

生物陶粒濾料０．５３ ０．８８ ２８．８ ３１．９ ２０．８ ０．２９ ０．７９

表現(xiàn)為先增大后減小。４種不同固化溫度固化后頁巖生物陶粒濾料初始控制篩孔通過率均不滿足９０％，但經(jīng)二次處理后均能滿足９０％的通過率；２４０℃固化后的頁巖生物陶粒濾料吸水率最低，但較１６０℃固化后的頁巖生物陶粒濾料吸水率僅下降０．２％；固化溫度為１６０℃時，頁

巖生物陶粒濾料筒壓強(qiáng)度與磨耗值試驗結(jié)果均較好，頁巖生物陶粒濾料力學(xué)性能較佳。測試結(jié)果表明苯基硅樹脂的適宜

固化溫度確定為１６０℃。

２．２硅丙乳液修飾頁巖生物陶粒濾料工藝研究

乳液濃度、助劑含量與成膜溫度均會對修飾頁巖生物陶粒濾料的效果產(chǎn)生一定影響，且本身因乳液聚合工藝、聚合溫度及有機(jī)硅單體種類的不同性能差別較

大，因此根據(jù)廠家建議成膜溫度為３０℃～６０℃，設(shè)定成膜溫度為３０℃、４５℃、６０℃三個水平，而成膜

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助劑（醇酯十二）用量與乳液濃度的選擇參照相關(guān)研

究確定［２０－２１］，最終成膜助劑選擇０％、３％、６％三個水平，乳液濃度選?。保担ァⅲ玻担?、３５％三個水平，為

確定硅丙乳液修飾頁巖生物陶粒濾料的最佳工藝進(jìn)行三因素三水平正交試驗。在前期研究中發(fā)現(xiàn)，硅丙乳液某

３基于不同濃度頁巖生物陶粒濾料各項性能指標(biāo)試驗結(jié)果Ｆｉｇ．３Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ

Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｓｈａｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ

［３（ｂ）］。

（３）當(dāng)ＢＳ濃度由５％增加到２５％時，ＢＳ濃度每

增加１０％，１ｃｍ筒壓強(qiáng)度平均增幅為１０．２５％，２ｃｍ筒壓強(qiáng)度平均增幅為８．２９％；而ＢＳ濃度由２５％增加到３５％時，頁巖生物陶粒濾料筒壓強(qiáng)度基本不發(fā)生變化，１ｃｍ筒壓強(qiáng)度基本穩(wěn)定在４．８８ＭＰａ，２ｃｍ筒壓強(qiáng)度基本穩(wěn)定在１０．７ＭＰａ［３（ｃ）］。磨耗值大小隨ＢＳ濃度的增加不斷降低，ＢＳ濃度每增加

些工藝修飾后的頁巖生物陶粒濾料表面有輕微的黏性，導(dǎo)致筒壓強(qiáng)度試驗過程中集料裝填密實性降低，對測試結(jié)果影響較大，因此在硅丙乳液工藝研究中，不將筒

壓強(qiáng)度作為評價指標(biāo)。正交試驗結(jié)果詳見表３，極差分析結(jié)果詳見５～７。

分析表３與５～７可知：

（１）利用極差分析法可知：初始篩孔通過率主要

影響因素為助劑含量，吸水率與磨耗值的主要影響因素為乳液濃度?？刂坪Y孔通過率的最優(yōu)水平組合

為乳液濃度１５％，助劑含量０％，成膜溫度３０℃；吸水率最優(yōu)水平組合為乳液濃度３５％，助劑含量３％，

5

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第４期 王朝輝，等：路用寧波杭州灣廠家：多孔頁巖生物陶粒濾料表面修飾優(yōu)化

２０１

表３正交試驗設(shè)計與試驗結(jié)果

Ｔａｂｌｅ ３Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｔｅｓｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ

因素試驗結(jié)果

試驗序號

乳液助劑成膜

濃度／％含量／％溫度／℃

初始篩孔通過

率（９．５ｍｍ

篩孔）／％

１ｈ吸水

率／％

１．７ｍｍ

篩磨耗

值／％

１２３４５６７８９

１５ ０ ３０ ９６．１ ２．９８ ２６．７１１５ ３ ４５ ７０．２ ２．４ ２６．５６１５ ６ ６０ ５１．６７ ２．０１ ２５．６２２５ ０ ４５ ７３．０９ ２．５８ ２４．６６２５ ３ ６０ ６４．９１ ２．０８ ２２．５２２５ ６ ３０ ４６．３８ ２．０８ ２１．４７３５ ０ ６０ ６７．３０ １．８４ ２２．４３５ ３ ３０ ８４．７８ １．７２ ２０．７３５ ６ ４５ ３５．１６ １．９７ １９．０７慈溪陶粒廠家生物濾料水處理陶粒配送杭州灣余姚上虞奉化江東江北北侖陶粒云中石方案返利10元

４基于不同固化溫度頁巖生物陶粒濾料各項性能指標(biāo)試驗結(jié)果Ｆｉｇ．４Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆＥｘｐａｎｄｅｄ Ｓｈａｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｃｕｒｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ

成膜溫度６０℃；磨耗值最優(yōu)水平組合為乳液濃度

３５％，助劑含量６％，成膜溫度３０℃。

（２）助劑含量對頁巖生物陶粒濾料初始篩孔通過率影響較大，當(dāng)助劑含量由０增加至３％時，頁巖生物陶粒濾料的初始篩孔通過率降低了５．６３％，吸水率降幅為１８．６２％，磨耗值降幅為６．０７％，而當(dāng)助劑含量增加至６％時，僅磨耗值有小幅降低，吸水率基本不變，初始篩孔通過率低至４４％，即使經(jīng)二次處理也難以滿足９０％通過率的要求，為避免集料浪費(fèi)并考慮成

膜性能選擇助劑含量３％。

由９可知：有機(jī)處理劑對頁巖生物陶粒濾料表面孔隙

的封裝效果較為顯著，經(jīng)表面修飾的頁巖生物陶粒濾料吸油率遠(yuǎn)小于未修飾的頁巖生物陶粒濾料，且表面封堵率平均在

６９．５％左右，其中苯基硅樹脂表面封裝效果最好，２４ｈ吸油率降幅為７８．３３％，表面孔隙封堵率可達(dá)７８％，其次為硅丙乳液，建筑防水劑的封裝效果最

弱，但表面封堵率仍達(dá)５９．２％。

３．１．２表面修飾對頁巖生物陶粒濾料微觀形貌的影響為確定處理劑在頁巖生物陶粒濾料表面的包覆情況，使

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用掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）對修飾前、后的頁巖生物陶粒濾料

進(jìn)行觀測，分析不同處理劑修飾頁巖生物陶粒濾料表面放大

２ ０００倍后的ＳＥＭ，如１０所示。

分析１０可知：頁巖生物陶粒濾料經(jīng)表面修飾后，表面

孔隙被處理劑固化形成的固化膜裹覆，表面可見孔隙大量減少，封裝效果良好。其中硅丙乳液成膜較厚，集料表面較為光滑，但表面仍存在較大的孔隙，建筑防水劑成膜較薄，集料表面較為粗糙，且存在小而密的孔隙，而苯基硅樹脂成膜厚度與集料表面粗糙程度介于兩者之間，表面也未見明顯孔隙結(jié)構(gòu)。

３．２頁巖生物陶粒濾料路用性能研究３．２．１頁巖生物陶粒濾料密度與吸水率

律，以壓碎值與磨耗值為力學(xué)性能評價指標(biāo)，研究頁巖生物陶粒濾料經(jīng)表面修飾后壓碎值與磨耗值的變化規(guī)律。

修飾前后頁巖生物陶粒濾料壓碎值與磨耗值試驗結(jié)果詳見

１２。慈溪陶粒廠家生物濾料水處理陶粒配送杭州灣余姚上虞奉化江東江北北侖陶粒云中石方案返利10元

表４基于不同處理劑的頁巖生物陶粒濾料與瀝青的

黏附性等級試驗結(jié)果

Ｔａｂｌｅ ４Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ａｄｈｅｓｉｏｎａｌ Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ＥｘｐａｎｄｅｄＳｈａｌｅ ａｎｄ Ａｓｐｈａｌｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ａｇｅｎｔｓ頁巖生物陶粒濾料種類ＴＬ ＴＬ－ＪＦ ＴＬ－ＢＳ ＴＬ－ＧＲ黏附性等級３ ４．５ ５ ３．５

規(guī)范》（ＪＴＪ Ｄ５０—２０１７）和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（ＪＴＧ Ｆ４０—２００４）中相關(guān)要求進(jìn)行對比。測試結(jié)果見表６。

表６頁巖生物陶粒濾料瀝青混合料路用性能試驗結(jié)果Ｔａｂｌｅ ６Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ

Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｓｈａｌｅ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ

頁巖生物陶粒濾料降幅分別為４．６２％與５．２５％，硅丙乳液僅

磨耗值滿足規(guī)范要求。綜合確定頁巖生物陶粒濾料最佳處理劑為苯基硅樹脂。

（４）系統(tǒng)研究了修飾前后的頁巖生物陶粒濾料混合料路

用性能，結(jié)果表明摻加經(jīng)苯基硅樹脂表面修飾后的頁巖生物陶粒濾料混合料各項路用性能均有不同程度提高，其中水穩(wěn)定性的改善效果最為顯著。

（５）研究表明經(jīng)表面修飾后的頁巖生物陶粒濾料及其混

合料路用性能均有不同程度的提高，后續(xù)可對不同

摻量的頁巖生物陶粒濾料瀝青混合料的路用性能及阻熱效果進(jìn)行進(jìn)一步研究，確定經(jīng)表面修飾的頁巖生物陶粒濾料適宜

混合料

類型

動穩(wěn)定度

（次·ｍｍ－１）

彎拉應(yīng)變／

１０－６

浸水殘留

穩(wěn)定度／％

凍融劈裂殘留

強(qiáng)度比／％

摻量，為今后的工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

ＧＡＣ ４ ９３６ ２ ６３２ ９１．０７ ９１．５Ｔ－ＧＡＣ ３ ９４６ ２ ５４２ ７６．５６ ７２．２ＢＴ－ＧＡＣ ４ ５２３ ２ ６２４ ８６．２４ ８３．４７規(guī)范要求≥２ ８００≥２ ５００≥８５≥８０

分析表６可知：經(jīng)苯基硅樹脂表面修飾后的頁

巖生物陶粒濾料混合料動穩(wěn)定度、彎拉應(yīng)變、浸水殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂殘留強(qiáng)度比均有明顯的提高，其中頁巖生物陶粒濾料瀝青混合料動穩(wěn)定度提高幅度較大，其次為浸水殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強(qiáng)度比，對彎拉應(yīng)變基本不產(chǎn)生影響。未經(jīng)表面修飾的頁巖生物陶粒濾料瀝青混合

料浸水殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂殘留強(qiáng)度比不滿足規(guī)范要求，而經(jīng)表面修飾的頁巖生物陶粒濾料瀝青混合料兩項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，由此可知表面修飾可顯著提高頁巖生物陶粒濾料瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

５結(jié)語

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（１）系統(tǒng)研究了不同修飾工藝對頁巖生物陶粒濾料吸水

率、筒壓強(qiáng)度與磨耗值的影響規(guī)律，確定了苯基硅樹

脂修飾頁巖生物陶粒濾料的適宜濃度為２５％，固化溫度為１６０℃，硅丙乳液的適宜濃度為３５％，成膜溫度為３０℃，助劑含量為３％，建筑防水劑的適宜濃度為３５％，固化溫度為８５℃。

（２）３種有機(jī)處理劑對頁巖生物陶粒濾料表面孔隙均有

顯著的封裝效果，其中苯基硅樹脂對頁巖生物陶粒濾料表面

封裝效果最好，２４ｈ吸油率降幅為７８．３３％，表面孔隙封堵率高達(dá)７８％，ＳＥＭ像也顯示經(jīng)表面修飾

的頁巖生物陶粒濾料表面開口孔隙數(shù)量明顯減少，表面封裝效果良好。

（３）三種處理劑均可不同程度地提高頁巖生物陶粒濾料

的路用性能，其中經(jīng)苯基硅樹脂修飾后的頁巖生物陶粒濾料

２４ｈ吸水率、黏附性等級與表面封堵率在３種處理

劑中效果均最佳且滿足規(guī)范要求，而建筑防水劑壓碎值與磨耗值不滿足規(guī)范要求，但相比未經(jīng)修飾的