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含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料的侵蝕機理研究

2023-02-09  來(lái)自: 哈爾濱辰科交通科技有限公司 瀏覽次數:289

前言

沿海地區海霧頻發(fā),高濃度的海霧往往成為NaCl、Na2SO4等侵蝕鹽的載體,當海霧在瀝青路面上凝結時(shí),水分及其內部含有的Cl-、SO2-4等會(huì )滲入到瀝青路面結構中侵蝕瀝青混合料,導致瀝青路面產(chǎn)生松散、麻面等早期病害。國內一些學(xué)者對除冰鹽、融雪劑等含鹽類(lèi)物質(zhì)及西部鹽湖地區富集的鹽分對瀝青混合料性能的影響進(jìn)行了一系列的研究,還有一些學(xué)者通過(guò)鹽溶液浸泡瀝青及其混合料試件研究了鹽分對瀝青及其混合料性能的影響。叢培良等研究了不同種類(lèi)的除冰鹽在不同試驗條件下對瀝青混合料性能的影響。結果表明,經(jīng)除冰鹽溶液作用后,瀝青混合料的間接拉伸強度和圓盤(pán)拉伸破壞強度增大,斷裂能減小,混合料的抗開(kāi)裂性能下降;在除冰鹽溶液中凍融循環(huán)后,瀝青混合料的劈裂強度顯著(zhù)降低;混合料馬歇爾試件經(jīng)60℃的除冰鹽飽和溶液浸泡處理后,其殘留穩定度出現一定程度的下降。肖慶一等研究了除冰鹽溶液對瀝青、瀝青與集料粘附性及瀝青混合料力學(xué)強度的影響。結果表明,經(jīng)除冰鹽溶液侵蝕作用后,瀝青出現軟化,且溶液濃度越大軟化越明顯;除冰鹽溶液的侵蝕顯著(zhù)降低瀝青與集料的粘附性等級;瀝青混合料的劈裂抗拉強度也出現了一定程度的下降。馮超研究了不同試驗條件下氯化鈣類(lèi)、氯化鈉類(lèi)和醋酸鈉類(lèi)融雪劑對瀝青、集料等原材料及混合料性能的影響。結果表明,瀝青、集料及混合料性能經(jīng)三種融雪劑處理后均有不同程度的下降。在無(wú)外界荷載作用下,不同融雪劑對混合料性能影響的嚴重程度排序為氯化鈉類(lèi)>氯化鈣類(lèi)>醋酸鈉類(lèi);而在動(dòng)水沖刷或動(dòng)載的試驗條件下,氯化鈉類(lèi)和醋酸鈉類(lèi)融雪劑影響較大,氯化鈣類(lèi)融雪劑影響次之。周金枝等通過(guò)低溫彎曲試驗研究了不同濃度的氯化鈉溶液侵蝕作用后瀝青混合料低溫性能的變化,其研究結果表明:氯鹽溶液的侵蝕作用對混合料的低溫抗開(kāi)裂性能產(chǎn)生不利影響,混合料的低溫抗裂性能隨著(zhù)氯鹽溶液濃度的增大呈現出先降低.后趨于緩和的趨勢。綜上可發(fā)現,在以往研究過(guò)程中我們會(huì )考慮了因氣候差異導致的各地區對瀝青路面使用性能要求的差別,沒(méi)有涉及含鹽高濕環(huán)境瀝青混合料的長(cháng)期使用性能研究,更沒(méi)有完全揭示鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料路用性能的影響及侵蝕機理,基于此,本文在研究了含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料高、低溫性能,水穩定性及長(cháng)期使用性能的影響基礎上,進(jìn)一步采用工業(yè)CT的無(wú)損檢測技術(shù)及電鏡掃描(SEM)等從微細觀(guān)角度研究了含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料內部細微觀(guān)形態(tài)的影響,研究結果為 含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料的侵蝕機理提供理論依據。

原材料技術(shù)性能

瀝青

本文試驗研究過(guò)程中采用SBS改性瀝青(I—B類(lèi)),其各項檢測結果均滿(mǎn)足《公路瀝青路面施工技術(shù)規范》(JTGF40-2004)中的相關(guān)技術(shù)指標要求。

集料

瀝青混合料中所選用的粗集料應該干燥、潔凈、無(wú)風(fēng)化、不含雜質(zhì),顆粒形狀近似正方體的碎石,并且應該具有堅硬、耐磨、韌性好以及表面粗糙等性質(zhì)。細集料應該 干燥、潔凈、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)泥土,而且應該具有適當的顆粒級配,與瀝青具有良好的粘附性。本文粗集料采用玄武巖,細集料采用機制砂,填料采用石灰巖磨制而成的礦粉。

含鹽高濕環(huán)境條件下瀝青混合料路用性能研究

高溫穩定性

試驗選用AC—13C中值級配,按照馬歇爾試驗要求確定..油石比為4.6%。在..油石比條件下以南非生產(chǎn)的小型加速加載試驗設備(MMLS3)為試驗平臺來(lái)研究含鹽高濕環(huán)境條件下瀝青混合料的長(cháng)期路用性能。試驗時(shí)首先成型標準大馬歇爾試件,取馬歇爾試件中間5cm部分按照加速加載試模尺寸切割試件,將試件分為四組,..組不做任何處理,第二組、第三組、第四組試件分別置于濃度為5%、10%、15%流動(dòng)的NaCl溶液中干濕循環(huán)30次(干濕循環(huán)條件設定為:循環(huán)的鹽溶液中放置16h,然后干燥8h,24h為一個(gè)干濕循環(huán)),對經(jīng)不同處理后的試件進(jìn)行加速加載試驗。參考國內申愛(ài)琴等人的研究成果,加速加載試驗條件如下:

①試驗荷載:0.7MPa。②加載速率:為了較好模擬重車(chē)荷載對路面結構的作用,加載速率采用6000次·h-1,相當于實(shí)際行車(chē)速度7.5km/h。③試驗溫度:60℃。

MMLS3加速加載設備可測試并記錄不同加載次數時(shí)各現場(chǎng)試件的車(chē)轍深度,進(jìn)而得到各試件車(chē)轍深度隨軸載次數的變化規律。

由試驗結果可知:

相同加載次數下,隨著(zhù)NaCl溶液濃度的增大,瀝青混合料的車(chē)轍深度不斷增加,在NaCl溶液濃度較低時(shí),混合料車(chē)轍深度增加幅度較大,而在NaCl溶液濃度較高時(shí),車(chē)轍深度增加幅度減小。在氯鹽溶液作用下,瀝青混合料的車(chē)轍變形量增加,說(shuō)明氯鹽溶液會(huì )對瀝青混合料的高溫穩定性產(chǎn)生不利影響。分析其原因主要是,氯鹽溶液在混合料內部蒸發(fā)后析出NaCl晶體,晶體的膨脹在混合料空隙內產(chǎn)生結晶壓力,造成混合料內部產(chǎn)生損傷、空隙率變大,損傷的累積破壞瀝青混合料的結構并降低混合料的強度,.終導致瀝青混合料的高溫穩定性下降。

低溫抗裂性

采用低溫彎曲試驗評價(jià)含鹽高濕環(huán)境對瀝青混合料低溫性能的影響。成型車(chē)轍板,每組切割6根標準小梁,將其中三組試件分


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