[发明专利]基于化学组分确定矿粉表面能的方法

说明书

本发明公开了一种基于化学组分确定矿粉表面能的方法。本发明通过测得矿粉中6种化学组分含量占比，得到一种基于化学组分确定矿粉表面能的方法。利用波长色散型X射线荧光光谱仪测量出的矿粉中化学组分含量，通过将测试结果中CO₂转换为CaCO₃，得到矿粉中MgO、Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaCO₃、CaO等6种主要化学组分单位质量百分比。将矿粉中6种化学组分的单位质量百分比代入矿粉表面能预测模型中，求解出矿粉矿粉表面能。该方法相较于传统上采用毛细上升法及蒸气吸附法进行矿粉表面能测试，实现了缩短试验时间，降低试验成本的目的。同时，采用该方法可以定量描述化学组分对矿粉表面能的影响。

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种基于化学组分确定矿粉表面能的方法。

背景技术

随着高速公路的快速发展，我国对高速公路的服役性能要求也越来越高。其中沥青混凝土路面作为主要路面形式之一，在其服役过程中水损害的现象时有发生。而水损害发生的原因之一是沥青与矿粉之间的黏附性变弱导致的。为具体探究矿粉与沥青黏附性的影响，现阶段国际上采用较为先进的表面能理论进行试验研究。表面能法通过分别测量沥青与矿粉的表面能参数，采用配伍性指标对沥青与矿粉的黏附性进行评价。

为了定量描述沥青与矿粉的黏附情况，需要分别测试得到沥青与矿粉的表面能大小。但由于矿粉测试中，采用毛细上升法具有仅适用于测试试剂能与试验样品形成稳定接触角的情形，忽略由测试试剂自身重力造成的扩散压力的影响等缺点。采用蒸气吸附法具有试验价格较高，试验时间长，试验难度大等缺点。

为了在较短时间里得到沥青与矿粉的黏附情况，有必要研究出一种简便的矿粉表面能预测方法。

发明内容

针对现有技术中必须采用表面能试验进行矿粉表面能测量的缺陷，本发明目的在于提供一种基于化学组分确定矿粉表面能的方法，为今后沥青—矿粉优选提供便利。

为达到上述目的，本发明提供的基于化学组分确定矿粉表面能的方法，包括以下步骤：

1)矿粉中化学组分含量测试

采用波长色散型X射线荧光光谱仪进行矿粉中化学组分含量测量，主要包括MgO、Al₂O₃、SiO₂、CaO、Fe₂O₃以及CO₂。由于CO₂无法单独纯在矿粉中，而是以碳酸根的形式存在在矿粉中。在常见金属氧化物中，CaO极最容易与CO₂反应生成CaCO₃。因此，需将CO₂和CaO转化为CaCO₃进行化学组分含量确定。由于不同矿粉中CO₂和CaO所占比例不同，所以根据CO₂与CaO反应生成CaCO₃的相对摩尔比，将转化类型分为以下三种情形。

(1)CO₂与CaO刚好发生完全反应，不剩余CO₂和CaO。此时可直接计算得到CaCO₃摩尔质量百分含量，然后将此时CaCO₃摩尔质量百分含量根据CaCO₃的摩尔质量换算出CaCO3在矿粉中的单位质量百分含量，此时，CO2与CaO质量比为1：1。

(2)CO₂与CaO反应后，矿粉中不剩余CO₂，剩余部分CaO。此时CaCO₃的摩尔质量百分含量为CO₂的摩尔百分含量，同时计算出剩余的CaO摩尔质量百分含量，并将二者换算回单位质量百分含量。