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太原理工大学张翛教授团队研究成果：煤气化炉渣对沥青胶浆流变性能的影响研究
引言：论文基于太原理工大学张翛团队研究成果以及国家自然科学基金项目，文章研究将煤气化炉渣应用于沥青混合料，将煤气化炉渣部分或全部替代天然矿粉制备沥青胶浆，通过对比两种填料的矿物组成、表面形貌，以及不同煤气化炉渣替代率的沥青胶浆的基本物理性能和流变性能，研究不同煤气化炉渣替代率对沥青胶浆性能的影响，评价煤气化炉渣替代天然矿粉在沥青胶浆中应用的可行性，为煤气化炉渣的推广应用提供参考。
文章发表于《功能材料》2022年第53卷第6期，欢迎引用本文：
王书慧，刘芳，张翛，等.煤气化炉渣对沥青胶浆流变性能的影响研究[J].功能材料,2022,53(6): 06025-06034.
Wang Shuhui,Liu Fang,Zhang Xiao,et al.Study on the effect of coal gasification slag on the rheological properties of asphalt mastic [J].Journal of Functional Materials,2022,53(6): 06025-06034.
一、全文速览
随着各国道路建设快速发展，沥青路面被广泛应用，沥青、集料、矿粉作为沥青混合料的组成材料其需求量逐年增加。其中矿粉作为沥青混合料空隙的填料，与沥青构成沥青胶浆，共同增进了沥青混合料的强度和流变性能。然而，天然矿粉主要来自矿石资源，极大的消耗了不可再生资源，同时其粉碎过程也对环境造成较大的污染，出于环保考虑，很多矿粉厂关闭，导致天然矿粉价格明显上涨。因此，寻找沥青胶浆中天然矿粉的替代品具有重要意义。为减缓煤气化炉渣的堆积和填埋带来的环境污染问题，将煤气化炉渣部分或全部替代天然矿粉，探究煤气化炉渣对沥青胶浆流变特性的影响。
二、文章亮点
沥青胶浆的设计和制备。
重点对煤气化炉渣和天然矿粉的矿物组成进行对比分析。
重点介绍了沥青胶浆基本性能分析；流变性能分析。
三、图文展示
图1 两种填料的X射线衍射谱图
图2 两种填料扫描电镜图像
图3 沥青胶浆基本性能
图4 不同煤气化炉渣替代率下沥青胶浆黏度
图5 不同煤气化炉渣替代率下沥青胶浆的复数剪切模量和相位角
图6 不同煤气化炉渣替代率下沥青胶浆的车辙因子
图7 沥青胶浆累积应变
四、结论
本文研究了煤气化炉渣对沥青胶浆流变性能的影响。首先对煤气化炉渣粉末的物理化学性质以及形貌特征方面进行了表征，并与天然矿物填料进行了比较。其次通过基本性能试验和流变测试，对不同煤气化炉渣替代率制备的沥青胶浆的性能进行评价，可以得出以下结论:
(1)煤气化炉渣以石英、莫来石为主要物相，由煤气化炉渣替代天然矿粉制得的沥青胶浆理化性质较天然矿粉更加稳定。
(2)煤气化炉渣颗粒形状不规则性较强，颗粒粒径整体分布较为连续、均匀，其在高速剪切作用下能与沥青中的大分子产生更好地缠绕、吸附作用。
(3)随着煤气化炉渣替代率的上升，沥青胶浆温度稳定性提高，高温性能改善，弹性以及抗永久变形能力增强，低温性能略有下降。
(4)煤气化炉渣在不同应力水平下对沥青胶浆累积应变的影响程度不同。煤气化炉渣在高应力下与沥青的界面相互作用程度更大，对沥青胶浆的抗车辙能力提高效果更为明显。煤气化炉渣替代率的改变对沥青胶浆的Rdiff影响不大，但会导致Jnr-diff的增大。
将煤气化炉渣应用于沥青胶浆中，不仅可以降低沥青胶浆的造价，还可以有效减缓煤气化炉渣堆积和填埋带来的环境污染问题，具有十分重要的实际应用价值。在今后的研究过程中，可对煤气化炉渣沥青胶浆进行适当改性，进一步改善其低温性能，以推进路面新型材料的发展。