固体废弃物于沥青混合料中的应用研究开题报告

1.1 课题的研究背景及意义

固体废弃物是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质。由于工业的发展，大量固体废弃物的堆存不仅占用宝贵的土地，引发二次污染，而且对人类的生产生活造成多方面的影响。

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质等原因，对于赤泥的无害化利用一直难以进行。因此，赤泥废渣的处理和综合利用成为一个世界性的大难题。而对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，堆存处置所带来的一系列问题随之而出，造成了严重的环境问题。

钢渣是炼钢过程中的一种副产品，其产生率 为粗钢产量的8%～15%，2012年全世界排钢渣量约1．8亿吨。中国的钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增，钢渣的处理问题已经迫在眉睫。

沥青废料又称为建筑垃圾或建筑废弃物。我国每年拆建所产生的建筑垃圾数量巨大，如以一条宽9m，板厚24cm的二级公路计算，一公里水泥混凝土路面的改建会产生2160m3的混凝土废弃物，若改造十几公里或几十公里，则废弃混凝土量可达到上万立方米甚至几十万立方米。如此多的建筑垃圾不仅仅处理起来费用巨大，而且堆放，埋藏建筑垃圾还需要占用大量的空地，浪费土地资源，并且很容易造成二次污染，对环境的伤害巨大。另外，混凝土的生产需要用到大量的粗细骨料，随着对砂石的开采无度，天然骨料已经趋于枯竭,且其开采成本及其高昂，对自然也有着巨大的破坏。

众所周知，我国的道路沥青主要采用石蜡基原油炼制，沥青的温度敏感性较大，修成的路面往往夏天泛油发软，冬天发脆开裂，遇雨松散、坑槽，早期破坏严重。若能将赤泥、钢渣和沥青废料等固体废弃物应用到沥青混合料中，不仅可以提高沥青及沥青混合料的路用性能，又能将废弃物变废为宝，解决环保难题，是一件一举多得的好事。

1.2 国内外研究现状

由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质等原因，对于赤泥的无害化利用一直难以进行。世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，但此类研究进展不大。因此，赤泥废渣的处理和综合利用成为一个世界性的大难题。而对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，堆存处置所带来的一系列问题随之而出，造成了严重的环境问题。而且，目前国内外基本没有针对赤泥在沥青混合料中的应用进行研究。

钢渣代替碎石和细骨料，钢渣碎石具有强度高、表面粗糙、耐磨和耐久性好、容重大、稳定性好、与沥青结合牢固等优点，相对于普通碎石还具有耐低温开裂的特性，因而可广泛用于道路工程回填。钢渣作为铁路道渣，具有不干扰铁路系统电讯工作、导电性好等特点。由于钢渣具有良好的渗水和排水性，其中的胶凝成分可使其板结成大块。钢渣同样适于沼泽、海滩筑路造地。但总体而言，中国钢渣的利用率仍然较低。钢渣的综合利用不但可以消除环境污染，还能够变废为宝创造巨大的经济效益，是可持续发展的有效途径，对国家、对社会都具有十分重要的意义。

沥青混凝土再生技术在国外已经有很长的历史,再生技术也取得的很大的成功,目前已经被广泛的应用。国外对于建筑垃圾的研究较早，第二次世界大战之后，前苏联、德国、日本等发达国家就开始了对废弃混凝土进行开发研究和再生利用，并且已经召开了三次有关于废混凝土再利用有关的专题国际会议，倡导混凝土的绿色化再利用。再生混凝土的利用已经成为了发达国家所共同研究的课题，有些国家还采用立法形式来保证此项研究和应用的发展。

1.3 研究的目的及意义

本论文研究的是在以AC-13普通沥青混合料矿料级配和最佳沥青用量为基础，检验赤泥、钢渣、沥青废料在沥青混合料中的应用效果，给固体废弃物的处理提供了一种方案。本论文将废弃物用来取代沥青混合料中的矿粉或石料，并测定其残留稳定度、动稳定度和抗折强度等性能，研究不同掺量对沥青混合料性能造成的影响，并探索能使沥青混合料各项性能符合国家指标的掺量，为固体废弃物的再利用寻求一种可行的方法。这不仅能为固体废弃物在道路基层运用提供理论基础，而且会带来巨大的环境效益、经济效益和社会效益。

本论文研究的是在以AC-13普通沥青混合料矿料级配和最佳沥青用量为基础，检验赤泥、钢渣、沥青废料在沥青混合料中的应用效果。主要研究内容如下：

（1）对原材料的基本物性进行分析，包括骨料表观密度、堆积密度、含泥量等物理性能以及筛分等技术性能；沥青的物理力学性能；外掺材料的技术参数。

（2）将不同掺量的赤泥代替矿粉，进行冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验。分析赤泥对沥青混合料的路用性能造成的影响。并将赤泥与沥青以不同比例进行混合后，测定其针入度、延度和软化点三大技术指标的变化，同时采用燃烧法定性判断赤泥的阻燃效果，采用IR方法研究各体系的沥青分子结构。

（3）利用不同掺量的钢渣代替相应粒径范围的矿料，再重复上述冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验，分析钢渣对沥青混合料的水稳定性及路用性能造成的影响。

（4）旧沥青混合料中的沥青抽提，并进行三大技术指标和结构性能测定。

（5）将旧料以不同掺量替代沥青混合料后，进行高低温性能等试验，探讨旧料对沥青混合料路用性能的影响。

（6）将新旧沥青混合料进行抽提，e对抽提出的沥青进行三大技术指标的测定，并利用IR、DSR、BBR、RV、PAV、AFM等方法研究各体系的沥青分子结构、高温蠕变、低温抗裂、粘度等力学性能及老化性能和微观形貌结构。

预期目标：

探索出符合轻交通的路用性能技术指标（动稳定度≥800次/mm、冻融劈裂强度比≥75%、破坏应变≥2000）的赤泥、钢渣和旧沥青混合料的掺量。

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第一阶段（第1-2周）： 3月5日-3月18日

收集课题相关文献资料，撰写文献综述；

拟定研究方案，准备各种原材料和实验试剂；

论文开题，撰写开题报告。

第二阶段（第3-12周）： 3月19日-5月20日

第三周：进行原材料的物性分析，包括骨料表观密度、堆积密度、含泥量等物理性能以及筛分等技术性能；沥青的三大技术指标；钢渣和沥青废料的粒径。撰写开题报告。

第四、五、六周：制备不同掺量的赤泥的沥青混合料马歇尔试件，并进行冻融劈裂试验。制备不同掺量的赤泥的沥青混合料车辙试件，并分别进行车辙试验和小梁弯曲试验。以及用燃烧法定性判断赤泥的阻燃效果。将赤泥与沥青按不同的比例用搅拌和剪切两种不同的方法混合，并运用IR方法研究沥青分子结构和微观形貌结构。并在第五周之前修改并提交开题报告。

第七、八周：制备不同掺量的钢渣的沥青混合料马歇尔试件，并进行冻融劈裂试验。制备不同掺量的赤泥的沥青混合料车辙试件，并分别进行车辙试验和小梁弯曲试验。查找并翻译外文文献。

第九、十、十一周：进行旧沥青的抽提，将新旧沥青按不同比例混合，测定三大技术指标，并运用IR、DSR、BBR等方法研究沥青分子结构和微观形貌结构。将沥青废料当作骨料直接制备沥青混合料马歇尔试件和车辙试件，进行冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验。并从沥青混合料中抽提出沥青，测定三大技术指标，并运用IR、DSR、BBR等方法研究沥青分子结构和微观形貌结构。

第三阶段 （第12-15周）：5月21日-6月17日

第十二周：整理数据，撰写论文初稿。

第十三周：修改论文。

第十四周：提交论文终稿。制作PPT，准备答辩内容，撰写答辩报告。

第十五周：论文答辩。