抗凝冰剂的制备及其沥青混合料长效性评价

作者: 发布日期: 2025-04-10 16:43:39 二维码分享

      我国国土面积四分之三以上属于冰冻地区。路面积雪结冰一方面严重影响交通安全和运输效率,造成人民生命和国家财产的巨大损失;另一方面导致路面使用性能衰减增加路面养护维修费用。抗凝冰材料由于兼具主动融雪和延缓结冰的功能,近几年逐渐受到学者们的关注和重视。抗凝冰剂加到沥青混合料后,由于受到毛细管压力、行车碾压及摩擦力的综合作用下,在潮湿环境或降雪初期,可溶性盐就会通过这些孔隙释放到沥青路面表层,通过降低路表冰点和降低冰层与路面间粘结力,达到融雪抑冰的效果但是在使用过程中受到水的冲刷,抗凝冰剂容易流失,不能保证融雪抑冰长效性。为了减少抗凝冰剂过量析出影响路面长效性,本文选用了缓蚀剂、抗凝冰剂主物料和缓释剂作为抗凝冰剂主要成分,并将制备的粉末状抗凝冰剂替换部分矿粉到沥青混合料中,得到抗凝冰沥青混合料,结合室内试验,测试抗凝冰沥青混合料有效使用年限,验证其长效性。本研究内容如下。

      基于长效性,制备抗凝冰剂。试制了不同质量配比的缓蚀剂磷酸三钠与抗凝冰剂主物料,测量这几组混合物在不同时间节点融冰质量,对试验结果进行有重复测量的二因素方差分析和均值差异比较,结果表明:抗凝冰剂主物料:磷酸三钠质量配比为4:1时,混合物后期融冰能力较强。试制了不同抗凝冰剂主物料与磷酸三钠质量配比为4:1的混合物,测量这几组混合物在不同温度时融冰速率,并计算均值标准误,结果表明:相较于氯化钠、氯化钙、醋酸钾,氯化镁在超低温环境下融冰能力更佳,具有持久性。试制了不同质量配比的缓释剂聚丙烯酸和聚乙二醇,测量这几组混合物的氯离子溶解速率,绘制氯离子溶解速率曲线,结果表明:氯化镁:磷酸三钠:聚义二醇质量配比为4:1:1时,混合物具备优异的缓释特性。

      采用马歇尔法进行沥青混合料配合比设计,确定最佳油石比为5.31%。通过等体积替换法研究抗凝冰剂替换部分矿粉,抗凝冰沥青混合料路用性能和融冰性能变化趋势。研究结果表明:随着替换率的增加,动稳定度先升高后降低,在50%替换率时达到峰值:残留稳定度和冻融劈裂强度比呈下降趋势,两者在60%替换率时下降最明显,残留稳定度在 60%替换率时低于规范要求:破坏应变呈下降趋势,目都符合规范要求:冰点呈下降趋势,在60%替换率时,其下降趋势明显减缓;融冰率呈上升趋势,在50%替换率时融冰率符合规范要求且置信区间较窄,确定性高。并验证了50%替换率的抗凝冰沥青混合料盐分释出量、吸湿率和高温动水冲刷性能,均满足规范要求。

      采用Python 爬取乌鲁木齐市近三年气温资料,结合室内试验,评价抗凝冰沥青混合料的长效性。通过静水浸泡模拟夏季雨水浸泡,绘制离子浓度曲线,计算抗凝冰剂流失量,结果表明:抗凝冰剂流失量占比仅为9.67%,在持续浸泡后,交通荷载及其产生的动水冲刷力反复作用是氯离子析出的主要因素。在不同温度下进行冲淋试验,模拟夏季高温多雨和冬季低温降雨对抗凝冰剂流失量的影响,绘制氯离子释放浓度曲线,进行普通单因素方差分析和非参数检验方差分析,结果表明:负温环离子析出较多,正温环境氯离子减缓析出,缓释特性较好。通过拉拔试验,测得临界有效离子浓度为0.0009mol,绘制冻融-动水耦合作用下氯离子释放浓度曲线,预测得到融雪抑冰能力有效年限为7.84年。依据气温资料计算现场年均冻融循环次数,设计室内冻融循环试验方法,建立室内外冻融循环次数等效模型,从而计算出等效室内年冻融循环次数:通过冻融循环试验,测定抗凝冰沥青混合料冻融循环劈裂强度比,结果表明:抗凝冰沥青混合料室内冻融循环次数为18次,抗水损能力有效年限为7.47年。最后对本文研究总结指出不足之处并展望。综上,本文制备的抗凝冰剂及其沥青混合料具备长效性,可为现有工程设计提供依据。

  • 咨询热线 18108032418
    技术咨询热线18600046900
  • 地址:四川省成都市金堂县淮州新城浩旺东路B5-3
    备案号:蜀ICP备17032550号-1
邮箱:ZGKLTJT@163.com     网站地图  RSS   XML      
手机站二维码 手机扫一扫
给我们留言 客服顾问会立刻联系您