硅酸锂浸泡石灰岩对沥青路面抗滑性能影响研究

发布时间：2020-07-07 05:28

【摘要】：道路抗滑性能是影响行车安全的重要因素之一。研究表明,集料的耐磨性能对沥青路面抗滑耐久性有很大影响。由于耐磨性较好的玄武岩等开采过快,分布较少;若将储量丰富又分布广泛的石灰岩用在沥青路面表层,则能减小成本、降低造价。硅酸锂具有良好的耐磨、防水、自干性等,用于浸泡集料有望提高其耐磨性能,从而改善沥青路面的抗滑耐久性。为此本文研究用硅酸锂浸泡的石灰岩粗集料修筑沥青路面表面层的抗滑耐久性及其它路用性能。由于硅酸锂在集料表面形成的干膜附着力差,也使集料与沥青的黏附性变差。先将硅酸锂分别与硅酸钠、硅酸钾、硅丙乳液、纯丙乳液、苯丙乳液、硅烷偶联剂、压敏胶乳液、丁苯乳液、VAE乳液制成混合溶液,质量比均取9:1、8:2、7:3、6:4、5:5,将混合溶液浸泡后的集料通过水浸法试验和光电比色法试验进行初选,再通过洛杉矶磨耗试验和磨光值试验进行复选,发现质量比为8:2的硅酸锂与苯丙乳液混合溶液、质量比为6:4的硅酸锂与硅丙乳液混合溶液浸泡的集料黏附性和耐磨性能均较好,黏附性都达到了5级,磨耗损失也降低了约25%。为了分析两种硅酸锂混合溶液提升石灰岩耐磨性能的机理,进行了红外光谱试验、扫描电镜试验和集料图像测量试验。通过红外光谱图看出,两种混合溶液都与石灰岩发生了化学键结合。由扫描电镜试验得知两种硅酸锂混合溶液没有改变集料的粗糙度。通过集料图像测量试验结合洛杉矶磨耗试验,可知苯丙混合溶液没有改变集料的棱角值,略微提升了集料的表面纹理;硅丙混合溶液没有影响集料的表面纹理,但降低了集料的棱角性。两种混合溶液都提高了集料保持棱角性和表面纹理的能力;其中棱角性提高效果相同,硅丙混合溶液保持集料表面纹理的能力更强。采用环道式加速磨耗仪结合铺砂法和摆式仪,以未处理石灰岩作为对比组,研究硅酸锂混合溶液浸泡粗集料对沥青路面抗滑性能的影响。得知苯丙混合溶液处理试件的初始构造深度基本与未处理的试件相等,但硅丙混合溶液处理试件的初始构造深度略小;两种硅酸锂混合溶液处理试件的摆值初值与未处理的试件相同,表明两种硅酸锂混合溶液浸泡的粗集料对沥青路面的初始抗滑性能没有提高;但两种处理试件的构造深度和摆值衰减速率都减小了,从而提高了沥青路面的抗滑耐久性。同时苯丙混合溶液对沥青混合料宏观构造的提高效果更好,使试件构造深度的衰减速率降低了约19.0%;硅丙混合溶液对沥青混合料微观构造的提高效果更好,使试件摆值的衰减速率降低了约19.5%。最后分别通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、半圆弯曲试验、三点弯曲疲劳试验,可知两种硅酸锂混合溶液对沥青混合料水稳定性有不利影响,同时苯丙混合溶液处理的沥青混合料的水稳定性性能偏差,使水稳定性降低了约10%。两种硅酸锂混合溶液对沥青混合料高温、低温、疲劳性能基本无影响。通过对硅酸锂混合溶液浸泡的集料进行集料与沥青混合料性能试验,得知质量比为8:2的硅酸锂与苯丙乳液混合溶液、质量比为6:4的硅酸锂与硅丙乳液混合溶液浸泡的集料能提高沥青路面的抗滑耐久性,且其他路用性能均满足要求。该研究成果有望促进石灰岩在沥青路面表面层的使用,降低工程造价,具有一定的社会意义和实用价值。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U416.217;U414
【图文】：

沥青路面的宏观构造与微观构造示意图

技术路线图

试验原材料

【参考文献】

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本文编号：2744711