关于沥青类论文范例,与硅―改沥青应用于沙漠地区公路的可行性相关开题报告范文

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【摘 要】针对我国大部分沙漠地区特殊的气候环境和实际条件,通过大量的室内试验,对硅藻土改性沥青性能及其混合料路用性能进行较全面深入研究,并探讨硅―改沥青在沙漠公路上的适用性.并得出硅-改沥青具有较好的路用性能,且经济、实用,在沙漠地区公路中的应用具有广阔的前景.

【关 键 词 】硅―改沥青；路用性能；沙漠公路

我国沙漠主要分布在北纬35°～50°之间,绵亘新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、内蒙等省自治区,沙漠气候条件十分恶劣,干燥、蒸发量大、气温变化大,夏季炎热,地表最高温度在70℃左右,冬季严寒,地表最低温度能达到-30℃以下,所以沙漠公路对沥青混凝土路面的稳定性要求更高.目前,沥青混凝土路面稳定性问题主要是从沥青胶结料本身着手解决,使用较多的是聚合物改性,然而聚合物改性剂成本高,聚合物的沥青改性技术、工艺也比较复杂,所以制约着我国改性沥青技术的发展.

国内外对硅-改沥青已经有了一定的研究,但国内还没有专门的行业硅-改沥青技术规范.针对沙漠地区公路的特殊性,探讨硅-改沥青能否应用于沙漠地区公路,这对沙漠公路路面材料的选型,进而减少公路建设投资具有重要的意义.

1.硅藻土基本性质和技术参数

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,主要由硅藻（一种单细胞的水生藻类）遗骸和软泥固结而成.硅藻土具有体轻、质软、多孔、耐酸、比表面积大、化学性质稳定、热稳定性和吸附能力强等特征.

2.硅-改沥青试验

本文参照《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036-98）对改性沥青的技术要求,进行硅藻土改性沥青的试验.沥青采用标号选用适合寒区的AH-110（克拉玛依）,硅藻土掺量采用9%～15%（占沥青质量的百分比,间隔2%）四个掺配比例.

试验中,取4个硅藻土掺量：9%、11%、13%、15%（外掺质量比）.先根据沥青试样准备方法（T0602-1993）制备好基质沥青,再用盛样皿称取一定量基质沥青,根据掺配比例称取规定重量的硅藻土,缓缓倒入基质沥青中,用玻璃轻轻搅拌使其均匀地分散在基质沥青中,防止硅藻土深入底部,直至硅藻土中的少量水分脱水至无泡沫为止,硅藻土便会棋盘式均匀的分布在基质沥青中.掺配过程保持140℃左右,拌合温度过高会使原沥青加速老化,温度过低会使si2-均匀移动受到影响,此过程大约需要5～10min.然后将此硅-改沥青按相应指标规定的试验规程进行试验.

目前,评价改性沥青性能最常用的方法是用沥青性能指标变化程度来衡量,如针入度、软化点、延度等指标的变化程度,变化值越大,改性效果越好.当然,变化的趋势是向着性能改善和提高的方向,还要重视改性剂与基质沥青的相容性问题.

从大量试验可以得知：

（1）克拉玛依AH-110经硅藻土改性后,针入度随硅藻土掺量的增加而降低,软化点随硅藻土掺量的增加而升高,表明基质沥青中加入了硅藻土,沥青的高温稳定性得到了改善.

（2）克拉玛依AH-110经硅藻土改性后,当量软化点升高,当量脆点降低,说明基质沥青经改性后高温稳定性和低温抗裂性能均得到了改善.

（3）克拉玛依AH-110经硅藻土改性后,延度降低,其主要原因由于硅藻土本身是粉状颗粒,当拌入沥青后,由于尖端效应使延度下降.

（4）克拉玛依AH-110经硅藻土改性后,针入度指数IP降低,说明基质沥青经改性后温度敏感性降低了.

（5）薄膜加热试验试验可以看出：克拉玛依AH-110沥青经硅藻土改性后,其质量损失减少,针入度比增大,说明抗老化性能得到了改善.

这里还存在一个如何选取硅藻土的最佳掺量问题,一般选取改性效果明显的硅藻土用量,本试验中15%掺量硅藻土改性沥青效果最好,但最终还须相关的混合料试验来确定.

3.硅-改沥青混合料试验及分析

试验所用矿料为砂岩,与基质沥青黏附性较差,但与硅-改沥青黏附性等级达到了4级,所以试验中没有加入抗剥落剂.矿粉亲水系数1.为了增加可比性,矿料级配都采用AC-16C统一级配.

3.1力学指标试验结果及分析

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力学指标试验结果可以看出：硅藻土改性沥青混合料与基质沥青混合料相比,最佳沥青用量增大,最佳沥青用量时孔隙率减小、混合料密度增大,动稳定度有较大的提高,而流值几乎不变,15%掺量硅藻土改性沥青混合料稳定度提高了将近2倍.（见表1）

3.2沥青混合料水稳定性试验

在沙漠地区尽管雨水相对较少,但毕竟在降雨季节也有较多雨水,如毛乌素、科尔沁沙地年降水量400～500mm,况且在有些沙漠地区地下水位较高,使混合料受水分侵蚀.沥青路面在水与车辆同时作用下,易引起沥青和石料界面黏附性降低,并导致剥离、掉粒、松散、坑洞等破坏,这是沥青路面主要破坏形式之一.还有冰雪、霜的入浸更是加剧了路面病害,低温病害常常与水的损害作用相互交织.

3.3沥青混合料高温稳定性试验

沙漠地区的气候特点往往是夏季炎热,冬季严寒,夏季地表最高温度可以达到60℃～70℃,所以在沙漠地区沥青混合料高温稳定性要倍受重视.沥青混合料在高温下为弹塑性体,劲度较小,在渠化交通下,容易形成车辙变形,从而影响沥青路面的使用功能.这也是高速公路沥青路面最常见的病害.我国现行国标（GBJ92-93）规定,采用马歇尔稳定度试验（包括稳定度、流值、马歇尔模数）来评价高温稳定性,对于高速公路还要通过车辙试验来检验路面的抗车辙性能.沥青混合料车辙试验见表2.

从表2可以看出：15%掺量的硅-改沥青混合料高温抗车辙性能比基质沥青混合料大约提高了80%,说明了沥青经硅藻土改性后高温性能提高很明显.但由于硅藻土改性沥青机理与聚合物改性不同,所以不能用聚合物改性沥青的标准来衡量. 3.4沥青混合料低温抗裂性能试验

沥青路面低温开裂是沙漠路面破坏的主要形式之一.如浑善达克沙地大部地区年平均气混部分地区日最低-30℃以下,局部地区-40℃以下,沥青路面发生低温开裂后,在车辆荷载和水的共同作用下,会加剧裂缝的发展和扩大,从而形成大面积网裂和龟裂,严重危及道路的使用寿命.材料组成设计必须考虑路面实际使用性能要求,对混合料的低温抗裂性能进行研究.《沥青路面施工技术规范》规定了混合料低温抗裂性能指标,但硅藻土改性沥青与一般改性沥青有本质不同,本试验采用MTS810进行弯曲破坏试验,用以评价沥青混合料的低温抗裂性.大量试验证明,AH-110基质沥青经硅藻土改性后,混合料极限最大应变变化不大,但临界应变能密度有较大增大,说明混合料低温性能有了明显改善.

3.5沥青混合料抗疲劳性能分析

沥青路面在车辆荷载的不断重复作用下,虽然路面初期具有足够抵抗车轮荷载的强度,但在经过长期的重复荷载作用后,强度会逐渐衰减,以至不足以抵抗车轮荷载而引起开裂破坏,即疲劳开裂.为了使沥青混合料在铺筑路面后,能达到要求的疲劳寿命,在混合料组成设计时,应对混合料的疲劳性能加以比较评价.

混合料的疲劳性能通过疲劳方程用两个参数n、k来反映.N值可以称为坡度系数,其值越大,疲劳寿命随应力变化越敏感,疲劳次数随着应力水平的增加衰减的速度赶快；k值可以称为疲劳扩大系数,k值越大,说明疲劳寿命越长.很显然,硅-改沥青混合料的抗疲劳性能比基质沥青混合料要好.

4.试验结果总结和分析

从室内试验结果可能看出ᦂ