[發(fā)明專利]鋼渣瀝青混合料設(shè)計(jì)合理性評(píng)價(jià)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010844287.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112458144A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊劍平;陳杰;張仰鵬;王彬;焦曉東;張紅波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西交科集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): C12Q1/02
• 分類號(hào): C12Q1/02;C12R1/63
• 代理公司: 廣西南寧公平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 45104
• 代理人: 楊立華

本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼渣瀝青混合料設(shè)計(jì)合理性評(píng)價(jià)方法，使用模擬酸雨環(huán)境的浸出液促使鋼渣瀝青混合料試件中的重金屬浸出，采用微生物方法識(shí)別和檢測(cè)浸出液中的重金屬毒性，根據(jù)毒性結(jié)果評(píng)價(jià)鋼渣瀝青混合料設(shè)計(jì)中選用的鋼渣類型、摻量的合理性。研究表明，本發(fā)明檢測(cè)結(jié)果精確，能夠有效地掌握瀝青鋼渣混凝土重金屬浸出特性和毒性風(fēng)險(xiǎn)，解決目前廢舊鋼渣替代骨料用于瀝青混合料路面時(shí)，未考慮重金屬的浸出特性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的不足，設(shè)計(jì)滿足環(huán)境生態(tài)需求的鋼渣瀝青混合料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于瀝青混合料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼渣瀝青混合料設(shè)計(jì)合理性評(píng)價(jià)方 法。

背景技術(shù)

玄武巖集料作為目前高等級(jí)公路路面最常用的優(yōu)質(zhì)集料，具有力學(xué)強(qiáng)度高、耐磨、與 瀝青黏附性好等優(yōu)點(diǎn)，但玄武巖產(chǎn)地有限，主要分布在江西、福建、河南、河北等幾個(gè)省份，大多道路工程的建設(shè)需要承擔(dān)高額的石料運(yùn)輸費(fèi)用。此外，由于大量的石料需求，許 多地區(qū)因巖石的過(guò)度開(kāi)采形成了面積巨大的裸露邊坡，植被破壞和水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重。在 目前我國(guó)優(yōu)質(zhì)筑路集料稀缺的環(huán)境下，找到一種能部分或完全代替優(yōu)質(zhì)石料的新型筑路材料，減少石料的過(guò)度開(kāi)挖，顯得迫在眉睫。

鋼渣是鋼鐵產(chǎn)業(yè)的主要固體廢棄物，產(chǎn)量約是粗鋼產(chǎn)量的12％-15％，也就是說(shuō)每生產(chǎn) 1噸鋼，便將產(chǎn)生約0.15噸的鋼渣，現(xiàn)今我國(guó)已成為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)，鋼渣排放量年逾 1億噸，但鋼渣綜合利用率僅有20％。目前全國(guó)鋼渣積存量已超過(guò)10億噸，未回收利用的鋼渣被掩埋或者堆積于鋼廠、山河農(nóng)田之中，占用大片土地的同時(shí)也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。鋼渣的力學(xué)性能與軋制碎石相近，不僅堅(jiān)硬耐磨，顆粒形狀好，而且與瀝青有良好的 黏附性，瀝青包裹后能在一定程度上防止鋼渣的膨脹，具有代替石料作瀝青混合料骨料的 潛能。將鋼渣用作瀝青混合料的集料應(yīng)用到道路工程領(lǐng)域，不但能降低道路建設(shè)成本，減 少天然石料的開(kāi)發(fā)，還能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)我國(guó)道路工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展

路面使用階段在雨水沖刷下，瀝青混合料中的一些成分會(huì)浸出，引起路表徑流的水污 染。由于鋼渣含重金屬離子，當(dāng)鋼渣用在道路工程中，在長(zhǎng)期雨水特別是酸雨的長(zhǎng)期沖刷 下，重金屬離子可能會(huì)浸出，污染地下水和道路周邊土地。重金屬在土壤中的遷移性較差， 半衰期長(zhǎng)，殘留性高，潛伏時(shí)間長(zhǎng)，很難在生物循環(huán)過(guò)程中被微生物分解，易被植物吸收 和生物體內(nèi)富集，且具有食物鏈傳遞性和不易降解性，長(zhǎng)期積累將嚴(yán)重影響著人們的健康 和生活。

路面主要受到雨水的淋濾及浸泡作用，鋼渣中的重金屬在雨水尤其是酸雨的淋濾下釋 放遷移至地表水或地下水。在該場(chǎng)景下對(duì)污染物浸出影響最大的是降雨的pH值。已有研 究表明，當(dāng)雨水處于弱酸性時(shí)，重金屬活性明顯增強(qiáng)，化學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化、遷移能力和生態(tài)危害能力亦明顯加強(qiáng)。因此，當(dāng)鋼渣瀝青混合料路面應(yīng)用于酸雨地區(qū)時(shí)，其重金屬的浸出情況將更加劇烈。然而，目前缺乏成熟的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)流程指導(dǎo)鋼渣瀝青混合料路面有毒重金屬浸出規(guī)律及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究，難以滿足鋼渣瀝青混合料的環(huán)境生態(tài)要求。

張春剛在《鋼渣瀝青混凝土中重金屬離子浸出實(shí)驗(yàn)研究》驗(yàn)證了鋼渣能替代石料用在 瀝青混合料中。通過(guò)TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)方法對(duì)鋼渣瀝 青混合料重金屬進(jìn)行了浸出。探討了鋼渣及鋼渣瀝青混合料中重金屬浸出行為,瀝青種類 對(duì)重金屬浸出的影響。結(jié)果表明,鋼渣中Cu、V、Zn、As、Mn浸出濃度均超出標(biāo)準(zhǔn)。3種不 同瀝青制成的AC-16瀝青混合料中Cu、V、Zn、As、Mn浸出濃度相差不大,說(shuō)明瀝青種類 對(duì)重金屬浸出影響不大。Cu、Zn浸出濃度在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi),As、Mn浸出濃度超出標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種滿足環(huán)境生態(tài)需求的鋼渣瀝青混合料設(shè)計(jì)合理 性評(píng)價(jià)方法，該法基于重金屬滲出毒性，能夠有效地掌握瀝青鋼渣混凝土重金屬浸出特性 和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：