物理及化学作用综合融雪除冰沥青混合料研究

发布时间：2017-08-17 22:02

  本文关键词：物理及化学作用综合融雪除冰沥青混合料研究

  更多相关文章： 橡胶颗粒 冻结抑制剂 物理化学作用 融雪除冰 PCAM

【摘要】：本文研究的物理化学作用综合融雪除冰沥青混合料(Physicalchemical snow-melting and de-icing Asphalt Mixture,简称PCAM),是同时添加弹性体橡胶颗粒与冻结抑制材料的一种路面结构,将物理除冰路面与化学融冰雪路面各自的优点有机结合,提高沥青混合料路面的融雪除冰效率,并大量减少融雪剂用量、消耗废旧轮胎,是具有社会价值的科学环保的路面除冰雪技术。本文选择骨架密实型混合料结构并采用体积设计法设计其矿料级配,橡胶颗粒采用等体积法替换相应粒级的部分集料掺入混合料,冻结抑制剂Ice Bane亦等体积替代部分矿粉掺入,最终形成的级配命名为PCAM-13,并确定最佳油石比为6.2%。探究其热拌工艺,并采用二次成型法改善其易回弹难压实的问题。评价PCAM的基本路用性能,得到结论橡胶颗粒掺量为2%~4%及冻结抑制剂掺量为4%~6%时,PCAM的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性均满足规范要求,但其三种性能都随着冻结抑制剂含量的增加而降低;随着橡胶颗粒掺量的增加,PCAM的水稳定性降低,高温稳定性、低温抗裂性先升后降。对于PCAM融雪除冰性能的评价,从抑制结冰试验中观察到PCAM的抑制冻结效果明显,并测得其抑制结冰效果较好的温度范围为-12℃~0℃。然后用混合料的低温抗压回弹模量表征其在低温环境中的弹性除冰能力,抗压回弹模量越小混合料弹性越佳,结果表明橡胶颗粒的掺入可以有效改善沥青混合料的弹性,且在低温时的改善效果比在常温时更为明显。然后用浸水车辙试验和短期融冰试验进行PCAM的化学融冰雪性能评价。首先用车辙试验仪25℃浸水碾压橡胶颗粒掺量3%、抗冻剂掺量不同的PCAM车辙板试件,然后测定浸泡试件的水的电导率变化以表征试件中溶析出的盐化物量的变化,结果证明抗冻剂掺量越高时,相同碾压时间内溶析出的抗冻剂有效融雪盐分越多;接着在PCAM马歇尔试件表面放置不同厚度的冰块,观察其在不同温度中的短期(2h)融冰效果,结果表明温度越低时冰块融化速度越慢,根据冰块质量-时间曲线,计算出PCAM在不同温度下的融冰率。最后用室内车辙试验仪碾压除冰试验评价PCAM的物理化学综合除冰性能,研究温度以及冰层厚度对PCAM试件除冰效果的影响,结果表明温度越低PCAM混合料的弹性越差且冰层越厚时冰的强度越高,进而PCAM的除冰效果也越差,温度低于-15℃或者冰层厚度超过10mm时,PCAM的物理化学作用综合除冰效果十分微弱,PCAM物理化学综合除冰功能的发挥会受到温度、降雪量(冰厚度)、荷载强度等因素的综合影响。再用室外车辆碾压除冰试验观测物理-化学融雪除冰沥青混合料的除冰效果,PCAM试件表面冰层碎裂成块并已经与试件剥离,而SMA试件表面冰层没有任何变化,结果证明PCAM在路面除冰雪抗冻结方面较普通沥青混合料具有十分突出的优势。
【关键词】：橡胶颗粒 冻结抑制剂 物理化学作用 融雪除冰 PCAM
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究概况12-18
• 1.2.1 除冰雪技术简介12-15
• 1.2.2 盐化物自融雪路面研究现状15-17
• 1.2.3 橡胶颗粒沥青混合料研究现状17-18
• 1.3 存在的问题18
• 1.4 研究目的、内容与技术路线18-20
• 1.4.1 研究目的18-19
• 1.4.2 研究内容19
• 1.4.3 技术路线19-20
• 第二章 除冰抗冻沥青混合料的物理、化学作用机理20-25
• 2.1 物理除冰作用机理20-21
• 2.2 化学作用融雪除冰机理21-22
• 2.3 物理、化学综合作用除冰机理22-25
• 第三章 物理及化学作用融雪除冰沥青混合料配合比设计25-42
• 3.1 原材料选择与技术性质检测25-32
• 3.1.1 冻结抑制剂的选择25-28
• 3.1.2 橡胶颗粒技术性质28-30
• 3.1.3 沥青技术性质30-31
• 3.1.4 集料和矿粉技术性质31-32
• 3.2 配合比设计32-39
• 3.2.1 混合料的矿料级配32-37
• 3.2.2 最佳油石比37-39
• 3.3 混合料的拌制、成型与回弹39-41
• 3.3.1 PCAM沥青混合料的拌制39-40
• 3.3.2 PCAM混合料的成型40
• 3.3.3 PCAM混合料的回弹40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 物理化学作用综合融雪除冰沥青混合料的路用性能42-52
• 4.1 高温稳定性42-45
• 4.1.1 评价高温稳定性试验方法43-44
• 4.1.2 PCAM的高温稳定性评价结果分析44-45
• 4.2 低温抗裂性45-48
• 4.2.1 评价低温抗裂性试验方法45-47
• 4.2.2 PCAM的低温抗裂性评价结果分析47-48
• 4.3 水稳定性48-51
• 4.3.1 评价水稳定性试验方法49-50
• 4.3.2 PCAM的水稳定性评价结果分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 PCAM的融雪除冰性能评价52-71
• 5.1 抑制冻结试验52-54
• 5.2 物理弹性除冰性能评价54-58
• 5.2.1 PCAM弹性除冰原理分析54-55
• 5.2.2 弹性除冰性能评价55-58
• 5.3 化雪融冰雪性能评价58-64
• 5.3.1 浸水碾压测电导率法58-63
• 5.3.2 短期融冰试验63-64
• 5.4 物理、化学综合融雪除冰性能评价64-70
• 5.4.1 车辙试验仪碾压除冰65-69
• 5.4.2 室外车辆碾压除冰69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 结论、创新性及展望71-74
• 6.1 结论71-72
• 6.2 创新性72-73
• 6.3 建议73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 在校期间发表的论文专著及取得的科研成果78

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