第28卷 第1期2015年1月
中 国 公 路 学 报
China Journal of Highway
and TransportVol.28 No.1
Jan.2015
文章编号:1001-7372(2015)01-0024-
06收稿日期:2014-02-
25基金项目:国家自然科学基金项目(51278515);重庆市交通科技项目(KJXM2011-
0186);交通土建工程材料国家地方联合工程实验室开放基金项目(LHSYS-2014-
09)作者简介:唐伯明(1962-)
,男,江苏东台人,教授,博士研究生导师,工学博士,E-mail:tbm@netease.com。沥青混凝土再生集料的棱角性分析
唐伯明1,郭 鹏1,肖巧林1,战琦琦2
(1.重庆交通大学交通土建工程材料国家地方联合工程实验室,
重庆 400074;2.重庆重交沥青砼再生制造有限公司,重庆 400060
)摘要:为研究不同比例再生集料的棱角性变化规律对沥青混合料高温稳定性能的影响,采用动态颗粒图像分析技术,以球形度、粗糙度为指标评价集料的棱角性,分析集料的变化特性。研究结果表
明:集料的棱角性与粒径大小具有一定的相关性;随着粒径的增大,球形度增大,粗糙度下降;对比5种集料的棱角性,花岗岩的棱角性较好,回收集料2的较差;回收集料与新集料形成的再生集料具有良好的棱角性,其掺量对再生集料的球形度和粗糙度影响较小;再生沥青混合料的高温稳定性与再生集料的棱角性线性相关。
关键词:道路工程;再生集料;图像处理;棱角性中图分类号:U416.217 文献标志码:A
Analysis of Angularity
of Asphalt Concrete Recycled AggregateTANG Bo-ming1,GUO Peng1,
XIAO Qiao-lin1,ZHAN Qi-qi 2
(1.National and Local Joint Engineering Laboratory
of Traffic Civil Engineering Materials,ChongqingJiaotong
University,Chongqing 400074,China;2.Chongqing Zhongjiao Asphalt ConcreteRenewable Manufacturing Co.,Ltd.,Chongqing
400060,China)Abstract:In order to study the influence of angularity changes of recycled aggregates withdifferent proportions of old and new aggregate on the high temperature stability
of asphaltconcrete,with the technology of dynamic particle image analysis,the variation characteristics ofaggregate were analyzed through angularities,that were evaluated by
spherical degree androughness.The results show that aggregate angularity
and particle size have a certaincorrelation,and the spherical degree shows an upward trend with the increase of particle size,butroughness shows a downward trend.Through the contrast of angularities of five aggregates,granite has a better performance of angularity
better and recollected aggregate 2has a poorperformance of angularity.The recycled aggregate that is composed of recollected aggreg
ate andnew aggregate has a good performance of angularity,the content of recollected aggregate haslittle influence on recycled aggregate spherical degree and roughness.There is a good linearcorrelation between high temperature stability
and recycled aggregate angularity.Key
words:road engineering;recycled aggregate;image processing;angularity0引 言
再生沥青混合料中集料的形态结构受交通荷
载、环境的作用后,集料颗粒出现不同程度的细化,棱角与纹理变得光滑,以致集料之间不能相互嵌挤,影响沥青混合料的骨架结构和抗剪切作用。
集料的棱角性对沥青混合料的高温稳定性能影响较大[1-5],其棱角可提供较大的内摩擦力,从而增强沥青混合料的高温性能和耐久性。图像技术是评价集料棱角性的有效方法之一[6],主要有图像侵蚀-膨胀法和轮廓半径傅里叶法。Masad等[7]将集料颗粒的图像采用先侵蚀后膨胀的方法进行处理后,运用数字图像的侵蚀-膨胀法对细集料的棱角特性进行了定量研究,但集料边界处的棱角特征有部分损失,棱角性越强,边界信息损失越严重,图像处理前后的面积差异越大。汪海年等[8]基于图像成形技术提出粗集料的棱角性评价指标。Wang等[9]采用傅里叶级数法对颗粒的棱角进行评价,发现集料颗粒的棱角性越强,则其棱角显著性指标as越大。然而,关于再生集料棱角性的评价未见报道。基于此,本文通过图像成形技术对再生集料棱角性进行分析,研究不同比例再生集料的棱角性变化规律及其对再生沥青混合料高温稳定性的影响。
1原材料
回收集料(旧集料)来自重庆渝长高速公路(K1710~K1727)左幅上面层和成渝高速(K55~K65)左幅上面层,经过破碎筛分、分档抽提后的回收沥青混合料,分别记作回收集料1和回收集料2。采用随机取样法减少取样偏差,经抽提筛分分档后回收集料的技术性能均能满足规范要求[10]。新集料花岗岩和石灰岩1,2均来自重庆,将回收集料、新集料通过筛分分档,主要技术指标如表1所示。
表1集料的主要技术指标
Tab.1Major Technical Indicators of the Aggregates
指标压碎值/
%
洛杉矶磨耗率/
%
视密度/
(t·m-3)
吸水率/
%
石灰岩1 19.2 24.0 2.711 0.8回收集料1 20.3
22.0 2.752 0.9
回收集料2 19.9 23.6 2.741 1.2石灰岩2 19.3 23.5 2.702 0.7花岗岩18.5 23.8 2.723 0.7技术要求≤28.0≤30.0≥2.500≤3.0
2试验方法
集料的棱角性采用德国新帕泰克动态颗粒图像分析仪(图1)进行测试。启动动态颗粒图像分析仪[图1(b)],从脉冲激光光源发出的频闪光,经过光束扩束器,得到平行的频闪光[图1(a)],在测试区域频闪光照射在分散好的单个颗粒上,经过光学成
图1动态颗粒图像分析仪及其工作原理
Fig.1Dynamic Particle Image Analyzer and
Its Working Principle
像系统和高速摄像机拍摄得到集料颗粒清晰的图像和全部样品的粒度分布。在1~30 000μm范围内对颗粒粒度大小、分布和颗粒形貌信息进行采集,成像速度为500幅·s-1。对各粒径集料的凸形度、球形度、等效圆直径、宽厚比等图像信息随机提取300个,分析不同集料颗粒的变化特征。
3集料的棱角性
集料的棱角与纹理结构主要由集料的种类、成岩机理以及破碎工艺等因素决定。沥青混合料中集料的形状和棱角特性对其路用性能影响较为明显,通常集料具有明显的破碎面和棱角性在混合料碾压后能够形成较好的嵌挤骨架结构,沥青混合料的高温稳定性就越好。本文采用球形度、粗糙度2个指标来评价集料的棱角特性,球形度反映集料颗粒三维形状,评价其接近球体的程度;粗糙度反映集料颗粒表面的棱角性,通常表面粗糙的集料在碾压后能够形成较大的摩擦角,使混合料具有较好的稳定性。3.1球形度
集料球形度S是相同体积球体的表面积与实际面积的比值,可用来评价颗粒接近球体的程度,其定义如式(1)[11]所示
5
2
第1期 唐伯明,等:沥青混凝土再生集料的棱角性分析
S=
3
TBL槡
2
(1
)式中:T为颗粒的平均厚度;B为集料颗粒的宽度;
L为集料颗粒的长度。
集料颗粒的宽度与厚度之比用λ表示,λ的大小与集料颗粒的片状性有关,λ值越小片状性越大,即λ=T/B,将其代入式(1
),可得S=3
λ(BL
)槡
2
(2
)标准球体球形度为1,一般情况下颗粒球形
度
接近于1,不同粒径、不同岩性集料颗粒的球形度见图2。
图2不同粒径集料颗粒球形度Fig.2Sphericity
Degrees of Aggregate Particles ofDifferent
Sizes从图2可以看出:集料颗粒的球形度随着粒径的增大而逐渐增大,粒径越大集料颗粒的形状越接近球体。在交通荷载作用下集料颗粒大小出现不同程度的细化,大粒径集料颗粒的球形度变小;同时沥青路面在铣刨的过程中部分大粒径集料发生二次破坏,转化为小粒径集料,其形态结构发生破坏。总之,通过集料颗粒球形度对比分析,回收集料和新集料的球形度差异性较小,新、旧集料比例在一定范围内的再生集料能够形成较好的稳定结构。由表1和图2可以看出:集料粒径为4.75mm时,花岗岩的球形度最大,与石灰岩1、石灰岩2以及2种回收集料球形度相差较小,说明同一粒径下集料颗粒的不规则程度差异性较小;集料粒径为9.5mm时,同样是花岗岩球形度最大,其他4种集料球形度相近。因此,在进行沥青混合料再生时,可优先选用石灰岩1和花岗岩与回收集料掺配,使集料之间能够形成较好的嵌挤骨架结构。
3.2粗糙度
粗糙度是集料颗粒的等效圆周长与实际周长的比值,其表达式为
R=PEQPCPreal=
2π
槡APrea
l(3
)式中:R为集料颗粒的粗糙度;PEQPC为等效圆直径周长;Prea
l为实际周长;A为投影区域面积。图3
集料颗粒粗糙度示意Fig
.3Aggregate ParticleRoug
hness图3为集料颗粒粗糙度示意。R越大说明集料颗粒的棱角性越大,混合料之间易形成较为稳定的结构。通过动态激光颗粒分析仪,对不同粒径、不同种类集料颗粒进行等效圆直径分析,
图4为4.75mm粒径集料颗粒的等效圆直径分布情况。从图4可以看出:
集料颗粒等效圆直径累积分布和频度分布均具有较好的规律性。对不同粒径集料颗粒粗糙度进行计算分析,其结果如图5所示。
图4
集料颗粒等效圆直径累积分布和频度分布
Fig.4Cumulative Distribution and Frequency Distributionof Equivalent Circular Diameters of Aggreg
ate
Particles图5
不同粒径集料颗粒粗糙度
Fig
.5Roughnesses of Aggregate Particles of Different Sizes从图5可以看出:集料颗粒的粗糙度随粒径增大呈下降趋势,可见集料的粒径越大,棱角性越不明显。粒径为13.2mm时,回收集料1,2的粗糙度均小于新集料,说明集料颗粒在交通荷载作用下棱角性发生了变化。通过新、旧集料粗糙度分析发现集料颗粒粗糙度与粒径呈较好的相关性。当集料颗粒的粒径为4.7
5mm时,花岗岩的粗糙度最大,其他6
2中 国 公 路 学 报 201
5年
4种集料的粗糙度差异性不大;当集料颗粒粒径为9.5mm时,花岗岩粗糙度最大,石灰岩1粗糙度次之,回收集料1,2的粗糙度与石灰岩1的粗糙度相差0.021,0.034。结合2种粒径粗糙度的对比分析可见,新、旧集料之间的粗糙度差异性较小。
4再生集料棱角性变化特征
在进行沥青混合料再生时,结合本文中第3节集料棱角性的球形度和粗糙度2个评价指标,因花岗岩的棱角性较为明显,回收集料2的棱角性较差,故优先选用花岗岩、石灰岩1和回收集料1形成再生组合,并适当控制回收集料2的比例,同时考虑到花岗岩为酸性石料,本文选择石灰岩1为新集料,以改善集料与沥青的粘附性。
集料在使用过程中经受交通荷载、环境作用,在铣刨回收过程中又经受二次破碎,其形态结构和棱角特性均发生了变化,但从形态结构分析回收集料与所选用新集料,两者差异较小。在级配设计时通过回收集料级配调整,添加新的矿料可使其满足规范要求。根据再生沥青混合料所使用的要求,选用AC-20典型级配,其混合料设计级配和回收沥青混合料分档抽提筛分试验结果见表2,确定AC-20再生集料公式如下
Ni=[Mi-Pi(a1+a2+a3)]/(1-a1-a2-a3)(4)式中:Pi为旧集料各筛孔的分计筛余(i为各个筛孔尺寸);Mi为设计级配的各筛孔分计筛余;a1,a2,a3分别为粒径1.18~4.75mm,4.75~9.5mm,9.5~13.2mm三档旧集料的掺配比例,旧集料的总掺量
(质量分数,后文同)a=a
1+a2+a3;N
i
为添加新矿
料的各筛孔分计筛余。
在目标级配相同,且回收沥青混合料总掺配比例分别为20%,30%,40%,50%时,依据筛分分档的回收沥青混合料级配结果,三档料1.18~4.75mm,4.75~9.5mm,9.5~13.2mm分别按照1∶2∶3的比例添加,再生沥青混合料中新、旧集料各粒径的分计筛余见表3。
由表3可以看出:不同掺量的旧集料在粒径相同时其新、旧集料的分计筛余量不同。回收沥青混合料掺量为20%,30%时,新集料筛余量均大于旧集料;当回收沥青混合料掺量为40%,50%时,粒径分别为9.5,4.75,2.36mm时,旧集料的筛余量大于新集料,但其他粒径新集料仍占主导。为此分析不同比例再生集料棱角变化特征,即为新、旧集料筛余量变化条件下再生集料棱角的变化特征。本文通过
表2AC-20再生沥青混合料级配分计筛余及回收
沥青混合料筛分结果
Tab.2Single Sieve and Recollected Asphalt MixtureScreening Results of AC-20Recycled Asphalt
Mixture Gradation
筛孔孔径/
mm
分计筛余/
%
分档后各档分计筛余/%
1.18~
4.75mm
4.75~
9.5mm
9.5~
13.2mm19 3.0
16 7.0
13.2 11.0 0.0
9.5 23.0 0.0 61.3
4.75 20.0 0.0 63.4 19.4
2.36 10.0 39.3 12.8 4.7
1.18 6.0 19.0 4.5 2.3
0.6 5.0 13.5 4.6 2.5
0.3 4.0 6.1 3.3 1.8
0.15 3.0 3.1 1.7 0.8
0.075 3.0 4.2 2.0 1.0
表3不同回收沥青混合料掺量下AC-20再生沥青混合料
新、旧集料分计筛余
Tab.3Single Sieve Residues of New and Old Aggregatein AC-20Recycled Asphalt Mixtures with
Different Contents in Recollected Asphalt Mixture
筛孔孔径/
mm
不同掺量(%)下的分计筛余/%
20 30 40 50
新旧新旧新旧新旧19 3.0 0.0 3.0 0.0 3.0 0.0 3.0 0.016 7.0 0.0 7.0 0.0 7.0 0.0 7.0 0.013.2 11.0 0.0 11.0 0.0 11.0 0.0 11.0 0.09.5 16.9 6.1 13.8 9.2 10.7 12.3 7.7 15.34.75 13.9 6.1 10.8 9.3 7.7 12.3 4.6 15.42.36 7.3 2.7 6.1 4.0 4.7 5.3 3.4 6.61.18 4.8 1.2 4.3 1.7 3.7 2.3 3.1 2.90.6 4.0 1.0 3.5 1.5 3.0 2.0 2.5 2.50.3 3.4 0.6 3.1 0.9 2.8 1.2 2.5 1.50.15 2.7 0.3 2.6 0.4 2.4 0.6 2.3 0.70.075 2.6 0.4 2.4 0.6 2.3 0.7 2.1 0.9添加石灰岩1与回收集料1形成再生集料,研究不同比例再生集料棱角性变化特征,使添加的新集料与回收集料形成较好骨架嵌挤结构,增加沥青混合料的骨架稳定作用,改善再生沥青混合料的性能。4.1再生集料球形度
采用动态颗粒图像分析仪测试回收集料球形度的变化,表4为不同旧集料掺量下再生集料球形度的变化。
7
2
第1期 唐伯明,等:沥青混凝土再生集料的棱角性分析
表4不同旧集料掺量的再生集料球形度的变化
Tab.4Spherical Degree Changes of Recycled Aggregatewith Different Proportions of Recollected Aggregate
粒径/mm
不同掺量(%)下的球形度
0 20 30 40 50
4.75 0.820 8 0.822 5 0.824 1 0.825 4 0.825 9
9.5 0.837 9 0.839 3 0.839 9 0.841 5 0.842 2
从表4可以看出,以粒径4.75mm为例,全部为新料时其球形度为0.820 8,旧集料掺量从0%,20%,30%,40%,50%与石灰岩1形成的再生集料其球形度在0.820 8~0.825 9之间,说明再生集料的球形度随旧集料掺量增加而增大,但增加的幅度较小。以粒径4.75,9.5mm集料颗粒分计筛余量为例进行新旧集料调配,从表4不同掺配比例球形度的变化可以看出,再生沥青混合料中的集料形态特征差异较小。在回收集料力学性能满足规范条件下,从再生集料球形度变化分析可知,新、旧集料的形态结构对沥青混合料的性能影响具有一致性。4.2再生集料粗糙度
集料表面的粗糙度能够增加沥青与集料的接触面积,提高粘附性能。通过动态颗粒分析仪测试再生集料粗糙度的变化,表5为不同旧集料掺量下再生集料粗糙度的变化。
表5不同旧集料掺量的再生集料粗糙度的变化
Tab.5Roughness Changes of Recycled Aggregate withDifferent Proportions of Recollected Aggregate
粒径/mm
不同掺量(%)下的粗糙度
0 20 30 40 50
4.75 1.107 0 1.106 1 1.105 8 1.104 6 1.104 1
9.5 1.088 1 1.082 2 1.078 8 1.075 5 1.072 7
从表5可以看出,当再生集料粒径为4.75,9.5mm时,随着旧集料掺量的增加其粗糙度有所下降,较新集料分别下降0.26%和1.42%,说明再生集料棱角性变化较小,回收集料的添加对集料颗粒之间的骨架结构影响较小。
回收集料的掺量对再生集料的形态特征和棱角特性的影响并不明显,当再生集料颗粒的力学性能满足规范要求时,不考虑沥青用量和成型工艺等因素,仅从回收集料的形态结构分析,回收集料1与石灰岩1形成的再生集料具有较好的棱角性。
5高温稳定性能检验
从细观角度分析,集料颗粒随机分散在沥青混合料介质中,形成具有空间网格的多相分散体系,集料之间产生嵌挤、摩擦作用。不同回收沥青混合料
掺量下AC-20再生沥青混合料高温稳定性能DS见表6,其级配组成见表2,不同回收沥青混合料掺量下新、旧集料分计筛余量见表3,所用沥青为中海70#沥青,油石比为4.0%。
表6AC-20再生沥青混合料高温稳定性能
Tab.6High Temperature Stabilities of AC-20
Recycled Asphalt Mixture
掺量/%0 20 30 40 50
DS/(次·mm-1)1 305 1 680 2 277 2 543 2 871
由表6可以看出:随着回收沥青混合料掺量的增加,再生沥青动稳定度逐渐增大,高温性能得到改善。主要是因为回收沥青混合料中的老化沥青与新沥青融合后变硬,劲度的增加改善了混合料的高温稳定性能;不同再生集料的球形度、粗糙度差异性较小,对高温性能影响较小,再生集料之间棱角性可以形成较好的稳定结构。由于回收沥青混合料掺量、沥青的性能、再生集料的棱角性对再生沥青混合料的高温性能均有一定的影响,结合文献[12]中再生沥青混合料高温稳定性影响因素灰色关联度分析,回收沥青混合料的掺量和沥青的性能大于集料的球形度、粗糙度对再生集料的影响。将表4,5中2种粒径分别为4.75,9.5mm的再生集料的粗糙度、球形度均值与再生沥青混合料的高温稳定性建立相关性(图6)。由图6可知:再生沥青混合料的高温稳定性与再生集料球形度、粗糙度均呈较好的线性相关性,其判定系数R2分别为0.983 1,0.974 9,且球形度的相关性大于粗糙度的相关性,这主要是由于掺量和其他因素的影响大于再生集料粗糙度的影响。因此,通过再生集料颗粒的球形度分析,可以预测再生集料的骨架结构形态以及再生沥青混合料的高温性能。
6结语
(1)采用动态颗粒图像分析仪对新旧集料的粗糙度、球形度2个指标进行测试评价了集料颗粒棱角特性。用等效圆周长法计算集料的粗糙度,对集料颗粒的棱角特性进行了评价。对回收集料、石灰岩、花岗岩棱角与纹理特性分析发现集料棱角性与粒径大小具有一定的相关性,粒径越大棱角性越弱。
(2)集料颗粒的球形度随着粒径的增加而逐渐增大,粒径颗粒之间能够形成较好的稳定结构。
(3)添加不同比例回收集料的再生集料其棱角性差异较小,在力学性能指标满足要求的条件下,不考虑沥青用量和成型工艺等因素,回收集料1与新
8
2中 国 公 路 学 报 2015年
图6再生集料球形度、粗糙度与高温性能关联性
Fig.6Correlation About Spherical Degree,Roughness andHigh Temperature Performance of Recycled Aggregate
集料的棱角性对沥青混合料性能影响是一致的。
参考文献:
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第1期 唐伯明,等:沥青混凝土再生集料的棱角性分析
三亚市凤凰水城道路工程桥梁结构耐久性设计的探讨 赵巍 (上海市政工程设计研究总院海南分院海口) 摘要:随着国际旅游岛的建设和发展,海南的城市建设在相当一段时期内成为行业内人士 关注的热点。桥梁作为城市建设的重要组成部分,其耐久性也成为海南国际旅游岛长期稳 定发展不容忽视的影响因素。本文以三亚凤凰路桥梁设计为依托,分析了影响桥梁结构耐 久性的因素,从设计角度提出了桥梁在耐久性方面的设计原则和改进方向。 关键字:桥梁设计耐久性腐蚀 1. 前言 混凝土结构是世界上应用最为广泛的结构形式之一。长期以来,由于“重强度薄耐久”设计思想的影响,我国某些地区已建的部分钢筋混凝土桥梁在服务一段时间后,出现了结构开裂、膨胀,钢筋锈蚀,混凝土老化、疏松等等的缺陷和问题。这些耐久性问题的出现从表面看不影响结构的稳定,但如不加维修任其发展,则将直接影响到结构的安全度,特别是近一两年,一些桥梁重大事故的发生,给国民经济和人民生命财产造成了重大的损失。因此,桥梁在设计过程中,一定要注重耐久性的设计。目前我国正处于桥梁等基础设施建设的高峰时期,特别是海南地区国际旅游岛的建立,将有大量的待建桥梁及建筑设施面临着如何确保寿命周期的耐久、安全和经济的严峻问题,关于桥梁耐久性问题的研究十分紧迫并且具有现实的意义。 2. 耐久性的定义 依据桥梁的重要性、使用期限、所处工作环境等因素考虑,提出了耐久性设计的概念。结构耐久性是指结构在可能引起其性能变化的各种作用(荷载、环境、材料内部因素等)下,在预定的使用年限和适当的维修条件下,能够长期抵御性能劣化的能力。 结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。混凝土结构因耐久性差等原因造成的负面影响和经济损失,近年来引起了越来越多的学者和工程技术人员的关注。2004年,交通部颁布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),明确提出了桥梁100年设计基准期的要求。2006年9月交通部出台了《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/TB07—01-2006),2006年10月天津市出台了《天津市钢筋混凝土桥梁耐久性设计规程》(DB/T29-165-2006),这些规程和规范的颁布实施,对保障桥梁耐久性起到了指导性作用。 规范提出:混凝土结构除承受荷载的作用外,同时要承受环境因素的作用。荷载与各
沥青混合料及其力学性能分析 摘要:目前我国高等级公路主要采用沥青路面结构形式,沥青混合料性能的好 坏直接影响到公路的服务功能和使用年限。现代重载交通要求沥青混合料具有优 良的高温稳定性和其它性能;为提高沥青混合料的性能、实现混合料性能的优化,近年来先后出现了大量的新材料和新理论。本文首先对沥青混合料的级配构成原 理进行了分析,其次对其力学性能做出了分析。 关键词:沥青混合料力学性能级配构成 1引言 随着生产力的发展,现代道路工程的特点反映出愈来愈鲜明的功能化。为了 满足日趋复杂、高效的现代化生产过程和日益上涨的生活水平所提出的各种功能 要求,道路工程的使命愈来愈艰难。从这个意义上看,现代道路工程面临着一场 革命作为道路工程中广泛使用的一种复合材料,沥青混合料是由沥青、矿粉、集料、等多种具有不同力学特性、不同几何形状尺寸的材料所构成的具有多相结构 的非各向同性材料。本文主要对沥青混合料及其力学性能进行了研究,希望能够 为沥青混合料的技术发展提供帮助。 2新型沥青混合料的级配构成原理分析 2.1沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA) 沥青玛蹄脂碎石(简称SMA)是一种由沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青 玛蹄脂混合料填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。其4.75mm以 上的集料含量在70%-80%左右,同时小于0.075mm的填料含量通常达到10%,而0.6-4.75mm的颗粒通常仅有10%左右,而AC-I型混合料的0.6-4.75mm的颗粒通 常达30%。因此SMA混合料是典型的由填料填充在粗集料形成的骨架空隙中形成的骨架密实结构。 2.2多碎石沥青混凝土(SAC) 多碎石沥青混凝土(SAC;)是由我国沙庆林院士于1988年提出的一种沥青 混凝土结构形式。其定义为;4.75mm以上的碎石含量占主要部分的密实级配沥 青混凝土。 SAC是在总结我国传统的工型和II型沥青混凝土的有缺点的基础上提出的。 我国传统的工型沥青混凝土空隙率为设计3-6%,因此耐久性好、透水性小,但表面构造深度较小;同时由于细集料试用较多,粗集料悬浮于沥青和细集料所组成 的密实体系中,因此混合料的稳定性随温度的增加下降明显,从而易出现车辙等 病害。 2.3大粒径沥青混凝土(LSAM) 根据以有的研究成果,LSAM的的典型特点是颗粒尺寸大、粗集料含量高、粗集料接触程度高和主骨架稳定性高。LSAM中粗集料的排列特征和级配对混合料 的体积特征有着较大的影响,甚至起着决定性的作用,也即粗集料间必须充分形 成石一石接触的骨架特征。对于LSAM的骨架特征有两个重要指标;骨架稳定度 和骨架接触度。 2.4SuperPAVE沥青混合料 SuperPAVE推荐的级配采用了0.45次方级配图,此级配图是以Fuller最大密 实度理论(n=0.45)为基础,即此图的对角线即为最大密实度线,级配曲线越靠 近对角线,混合料的密实度越大。为便于级配的选择和创新,SuperPAVE摒弃了 传统的对各个筛孔的通过率都严格控制的方法,而改为仅对关键筛孔(如公称最
湖南城市学院全日制本科自考助学班毕业论文 题目提高沥青路面使用性能和耐 久性的主要因素 学院湖南城市学院 专业交通土建 年级2009 学习形式自考助学 层次本科 学号912110100056 姓名 指导教师汪惠民 2011 年9 月15 日
湖南城市学院全日制自学本科助学教育 毕业论文指导签 专业交通土建层次本科年级2009
目录 摘要 (4) 关键词 (4) 一、引言 (4) 二、影响沥青路面使用性能和耐久性的因素 (4) 三、影响沥青路面使用性能分析 (5) 1).高温稳定性 (5) 2)水稳定性 (5) 3)强度性能 (5) 四、影响沥青路面耐久性的主要病害和防治措施 (6) 1)路面波浪 (6) 2)局部推移、松散、隆起 (6) 3)裂缝 (6) 4)车辙的防治 (6) 五、提高沥青路面的使用性能和耐久性的主要因素 (6) 六、结束语 (7) 七、参考文献 (7) 八、致谢 (8)
提高沥青路面使用性能和耐久性的主要因素 土木工程(交通土建)专业专升本科 [摘要]:随着道路交通量的日益增大,道路路面经受着越来越严重的考验,很多沥青路面均不同程度出现了早期破坏,如路面波浪、局部推移、松散、车辙、裂缝等。这些病害的发生,既影响了车辆的顺利运行,又增加了道路养护治理资金的投入。通过优化设计、加强施工管理、提高施工质量等措施去防治,从而提高沥青路面使用性能和耐久性。路面耐久性和使用性能涉及设计、材料学和工艺学等多方面的技术要求,是一个综合的问题。在荷载与自然因素长期作用下,路面结构的使用性能在不断变化,就总体而言是个衰减过程。但就高等级公路而论,不仅巨额投资要求确保使用寿命,而且作为经济命脉,也不能容许经常修复甚至中断交通大修,因此提高路面使用性能和耐久性的研究势在必行。 [关键词]:沥青路面使用性能耐久性 一、引言 由于沥青路面具有表面平整、无接缝、振动小、噪音低、行车平稳舒适、养护维修简便等优点,我国近年来建设的城市道路大多采用半刚性基层沥青路面。但是,随着城市人口和各种客运车辆的日益增长,城市道路所承受的交通压力不断加大,许多新修的沥青路面使用时间不长就出现了各种病害。这一方面是由沥青路面抗弯拉强度低、面层的温度稳定性较差,另一方面则与城市道路的特点、施工质量、组织管理等有密切的关系。因此,深入分析影响城市道路沥青路面质量的各种因素,寻求提高城市道路沥青路面质量的各种对策,对延长城市道路沥青路面的使用寿命、降低城市道路建设成本、方便城市居民的出行等都具有重要的意义。 二、影响沥青路面使用性能和耐光性的因素 矿物组成、表面构造粘度空隙率、渗透性、沥青量、湿度、水的pH多孔性、含土量、耐流变性、电荷极性、沥青膜厚度、值、盐分、温度、表面积、吸收成分填料类型、矿料级配、度循环、交通量、含水率、形状、是否使用抗剥落剂沥青混合料类型计、施-T质量、路基等等,这些都会影响沥青路面的性能。 下面主要是从沥青路面所处的结构和环境特点对沥青路面上面层材料组成进行分析,参考国内的成功经验和国外相关规范及研究成果,分析适合我国沥青路面上面层用的集料和沥青的相关指标。 (1)沥青路面中,粗集料所占比较大,对混合料整体性能影响显著,因而对透水性沥青混合料上面层粗集料质量的尤其是对磨耗损失、压碎值、磨光值和针片状含量等关键指标的控制应当严格。 (2)对沥青路面用细集料和矿粉的技术标准主要参考《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF 40--2004)中相应的规定指标。为了改善沥青与集料的粘附性,
WX—2000型 细集料棱角性测定仪 天津市路达建筑仪器有限公司
细集料棱角性试验(间隙率法) 一、目的与使用方法 本方法测定一定量的细集料通过标准漏斗,装入标准容器中的间隙率,称为细集料的棱角性,以百分表表示。 本方法适用于测定天然砂、人工砂、石屑等用于路面的细集料的棱角性,以预测细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变性性能的影响。 二、仪具与材料 1.细集料棱角测定仪,上部为一个金属或塑料制的圆筒形容量瓶, 容积不少于250mL,下面接一个38㎜的金属制倒圆锥桶漏斗,角度为60°± 4°,漏斗内部光滑,流出孔开口直径12.7㎜±0.6㎜.测定仪下方放置一个100mL的板上,容器内径为39㎜,高86㎜,此容器镶嵌在一块厚6㎜的金属板上,容器与底板之间用环氧树脂填充固结,金属底板底部大的正中央有一个凹坑,用以与底座位置对中。 2.标准筛:孔径4.75mm,2.36mm的方空筛。 3.天平:感量不大于0.1g。 4.烘箱:能控温在105℃±5 ℃ . 5.玻璃板:60㎜×60㎜,厚4㎜, 6.刮尺:带刃直尺,长100㎜,宽20㎜ 7.其它:搪瓷盘,毛刷等。 三、实验步骤
1.称取细集料接受容器的干质量 m 2.在容器中加满水,称取圆筒加水的质量m 1 ,标定容器的容积 V= m 1— m ,此时可忽略温度对水密度的影响。 3.将从现场去来到的细集料试样,按照最大粒径的不同选择2.36㎜ 或4.75㎜的标准筛,除去大于最大粒径的部分。通常对天然砂或0~3㎜规格的机制砂,石屑用2.36㎜筛,对0~5㎜机制砂、石屑可采用4.75㎜筛。 4.取约2㎏试样放在搪瓷盘中,加水浸泡24h,仔细淘洗,是泥土 和粉尘悬浮在水中。分别数次缓缓的将悬浊液通过1.18㎜、0.075㎜套筛倒去悬浮的混水,并用洁净的水冲洗集料,仔细冲走小于 0.075㎜部分。将1.18㎜及0.075㎜筛上部分均倒回搪瓷盘中, 放入 105℃±5℃烘箱中烘干至恒重,冷却后适当拌合均匀,按分料器法或四分法称取190g±1g的试样少于3份。 5. 将漏斗与圆筒接好,成一整体,在漏斗下方置接受容器。用一块小玻璃板堵住开口处。 6. 将试样从圆筒中央上方(高度与筒顶齐平)徐徐倒入漏斗,表面尽量倒平。 7. 取走堵住漏斗开启们的小玻璃板,漏斗中的细集料随即通过漏斗开口处流出,进入接受容器中。 8. 用带刃的直尺轻轻刮平容器的表面,不加任何振动。 9. 称取容器与细集料的总质量m 2 ,准确至0.1g。
混凝土结构耐久性分析 摘要:耐久性是混凝土结构的重要指标之一,混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力,关系着结构物的使用寿命。文章分析了混凝土结构的耐久性问题,探讨了造成耐久性失效的原因,并针对耐久性问题提出了相关的防腐建议。 关键词:混凝土;耐久性;影响因素;措施 abstract: the durability of concrete structure is one of the important indexes, the durability of concrete structure is the use of the guarantee period of the normal functioning ability, the relationship between the service life of structures. this paper analyzes the problems of the durability of the concrete structures, and probes into the causes of failure of cause durability, and in the light of the durability problem put forward relevant anti-corrosion suggestions. keywords: concrete; durability; influencing factors; measures 中图分类号:tu37文献标识码:a 文章编号: 我国混凝土结构耐久性问题不容忽视。我国人口众多,过去为及时解决居住需要和促进工业生产,建造过不少质量不高的民用房屋和工业厂房,现有建筑物老化现象相当严重。影响结构耐久性的因素很多。首先讨论了混凝土耐久性的概念,接着从影响混凝土结
细集料棱角性试验(间隙率法) 一、目的与适用范围 本方法测定一定量的细集料通过标准漏斗,装入标准容器中的间隙率,称为细集料棱角性,以百分率表示。 本方法适用于测定天然砂、人工砂、石屑等用于路面的细集料的棱角性,以预测细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形性能的影响。 二、依据标准 《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005 三、仪器设备 细集料棱角性测定仪:应符合《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005的要求。 标准筛:孔径为4.75㎜、2.36㎜的方孔筛。 天平:感量不大于0.1g。 烘箱:能控温在105℃±5℃。 玻璃板:60㎜×60㎜,厚4㎜。 刮尺:带刃直尺、长100㎜,宽20㎜。 其他:搪瓷盘、毛刷。 四、试验步骤 4.1称取细集料接受接受容器的干质量m 。 4.2在容器中加满水,称取圆筒加水的质量m 1,标定容器的容积V=m 1 -m ,此 时可忽略温度对水密度的影响。 4.3将从现场取来的细集料试样,按照最大粒径的不同选择2.36㎜或者4.75㎜的标准筛过筛,除去大于最大粒径的部分。通常对天然砂或0~3㎜规格的机制砂、石屑采用2.36㎜筛,对0~5㎜机制砂、石屑采用4.75筛。 4.4取约2kg试样放在搪瓷盘中,加水浸泡24h,仔细淘洗,使泥土和粉尘恳浮在水中。分数次缓缓地将悬浊液通过1.18mm、0.075㎜套筛倒去悬浮的混水,并用洁净的水冲洗集料,仔细冲走小于0.075mm部分。将1.18mm及0.075mm筛上部分均倒回搪瓷盘中,放人105℃±5℃烘箱中烘干至恒重,冷却后适当拌和均匀,按分料器法或四分法称取190g土1g的试样不少于3份。
材料的耐久性的分析与重要意义 材料在使用过程中能长久保持其原有性能的能力,称为耐久性。 耐久性是材料的一种综合性质.诸如抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等均属耐久性的范围。此外.材料的强度、抗渗性、耐磨性等也与材料的耐久性有密切关系。 一、材料经受的环境作用 材料在建筑物使用过程中,除材料内在原因使其组成、构造、性能发生变化以外.还要长期受到周围环境和各种自然因素的破坏作川.这些破坏作川一般可分为物理作用、化学作用、机械作川及生物作用等几个方面. (1)物理作用。包括材料的干湿变化、温度变化及冻融变化等。这些变化可引起材料的收缩和膨胀。长时期或反复作用将会使材料渐遭破坏。 (z)化学作用。包括大气和环境水中的酌、碱、盐等溶液或其他有害物质对材料的侵蚀作用。以及日光、紫外线等对材料的作用。这些作用使材料产生质的变化而破坏.如钢筋的锈蚀等。 (3)机械作用。包括荷载的持续作用,交变荷载对材料引起的疲劳、冲击、磨损、磨耗等。 (4)生物作用。包括菌类、昆虫等的侵害作用.导致材料发生腐朽、虫蛀等而破坏。如木 材及植物纤维材料的腐烂等。 一般矿物质材料,如石材、砖瓦、陶瓷、混凝土等,暴露在大气中时,主要受到大气的物理作用;当材料处于水位变化区或水中时,还受到环境水的化学侵蚀作用;金属材料在大气中易被锈蚀;沥青及高分子材料,在阳光、空气及辐射的作用下,会逐渐老化、变质而破坏。 二、材料耐久性的测定
对材料耐久性最可靠的判断。是对其在使用条件下进行长期的观察和测定,但这需要很长的时间。为此,近年来常用快速检验法.这种方法是模拟实际使用条件,将材料在实验室进行有关的快速试验.根据试验结果对材料的耐久性作出判定。在实验室进行快速试验的项日主要有:干湿循环、冻融循环、加湿与紫外线干燥循环、碳化、盐溶液没渍与干燥循环、化学介质浸渍等。 三、提高材料耐久性的重要意义 在设计建筑物选用材料时.必须考虑材料的耐久性问题。因为只有采用了耐久性良好的土木工程材料,才能保证建筑物的耐久性。 为了提高材料的耐久性,以利于延长建筑物的使用寿命和减少维修费用.可根据使用情况和材料特点采取相应的措施。如设法减轻大气或周围介质对材料的破坏作用降低湿度.排除侵蚀性物质等);提高材料本身对外界作用的抵抗性(提高材料的密实度,采取防腐措施等);也可用其他材料保护主体材料免受破坏(覆面、抹灰、刷涂料等)。 提高材料的耐久性,对节约土木工程材料,保证建筑物长期正常使用。减少维修费用.延长建筑物使用寿命等.均具有十分重要的意义。
T 0345—2005 细集料棱角性试验(流动时间法) 1.目的与适用范围 1.1本方法测定一定体积的细集料(机制砂、石屑、天然砂)全部通过标准漏斗所需要的流动时间,称为细集料的棱角性,以s表示。 1.2本方法测定的细集料棱角性,适用于评定细集料颗粒的表面构 造和粗糙度,预测细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形性能的影响。 1.3当工程上同时使用不同品种的细集料,如将天然砂和机制砂、 石屑混用时,应以实际配合比例组成的细集料混合料进行试验,并满足相应的规范要求。 2.仪具与材料 ⑴细集料流动时间测定仪:上部为直径90mm,高125mm的金属圆 筒,下部为可更换的开口60°的金属或硬质塑料漏斗,漏斗内部应光滑,其流出孔直径有两种可更换的规格12mm或16mm,上部由螺纹与圆筒连接成一整体。漏斗下方有一个可以左右转动的开启挡板。测定仪下方放置一个足以存下3kg细集料的容器,如铝盘、搪瓷盘等。 ⑵标准筛:孔径为4.75mm、2.36mm、0.075mm的方孔筛。 ⑶天平:感量不大于0.1g。 ⑷烘箱:能控温在105℃±5℃。 ⑸秒表:准确至0.1s。 ⑹其它:搪瓷盘、毛刷等。 3操作步骤:
3.1将从现场取来的细集料试样,按照最大粒径的不同选择2.36mm 或 4.75mm的标准筛,除去大于最大粒径部分。但当工程上同时使用不同品种的细集料,如将天然砂和机制砂、石屑混用时,应分别进行单一细集料品种的棱角性质量评定,同时以实际配合比例组成的细集料混合料进行试验,以评定其使用性能。 3.2按T0327方法以水洗除去小于0.075mm的粉尘部分,取0.075mm~2.36mm或0.075mm~ 4.75mm的试样约6kg放入105℃±烘箱烘干至恒重,在室温下冷却。 3.3、按本规程T0328的方法测定表观密度r a,由分料器或四分法将试样分成不少于5份,每份的质量为表观密度除于2.70。 3.4根据试验的细集料选择漏斗。对规格0.075-2.36mm的细集料选用漏出孔径为12mm的漏斗,对规格0.075- 4.75mm的细集料选用孔径为16mm的漏斗,将漏斗与圆筒联接安装成一整体。关闭下方的开启门,在漏斗下方置接收容器。 3.5将试样倒入漏斗,表面尽量到平,但倒完后不得以任何工具扰动或刮平试样。 3.6打开漏斗开关,同时开动秒表,记取流完时间。 3.7取5次的平均值为棱角性的试验结果。
SMA 沥青混合料耐久性研究 【摘要】沥青路面的使用寿命受到很多因素的影响,其中一个关键的影响因素就是沥青混合料的耐久性。沥青玛蹄脂碎石(Stone Matrix AsPhalt ,简称sMA )以其优良的耐久性和抗车辙性而被广泛使用在沥青路面结构中。本文对SMA 沥青混合料耐久性的一系列影响因素进行相关的试验分析和探讨。 【关键词】SMA 沥青混合料,耐久性能,沥青玛蹄脂本文简单介绍了相关试验方案以及试验方法,在此基础上对SMA 沥青混合料耐久性的众多影响因素进行了一系列的试验与分析。 1 试验方案及方法 1.1 原材料试验通过对沥青混合料、矿料、纤维、水泥、消石灰以及抗剥落剂进行相关的技术性质试验,使之均满足相关的技术要求。 1.2 SMA耐久性的试验 1.2.1 SMA沥青混合料的耐久性与混合材料的水稳性相关,同时还与混合材料的抗疲劳能力相关。因此,应该对其进行相关的疲劳性试验以及水稳定性试验,并在此基础上,在各项性能保持最佳时确定出沥青的最佳用量和沥青的级配。 1.2.2 通过对填料类型、粉胶比的分析研究,分析其对玛蹄脂
耐老化前后的三大指标(延度、软化点以及针入度)的影响。试验方案如下。 图1 耐老化试验 1.2.3 水稳定性试验对SMA 沥青混合料水稳定性的试验应该通过冻融劈裂试验来进行,另外SMA 沥青混合料水稳定性还应该通过相关的浸水马歇尔试验来测试。通过SMA 沥青混合料的填料类型、填料与填料之间不同的空隙率、4.75mm 筛孔通过率、SMA 沥青混合料中的矿粉含量以及不同的沥青用量以及采取基质沥青还是改性沥青等不同的沥青类型的一系列的试验,全面综合地分析和探讨SMA 沥青混合料水稳定性因素。 1.3 试验方法 对SMA 沥青混合料的耐久性进行研究的相关试验除了上述的冻融劈裂试验等,还包括车辙试验、浸水马歇尔试验、肯塔堡飞散试验、疲劳性能试验、谢伦堡沥青析漏试验、渗水试验等等。 2 原材料配合比 SMA 沥青混合料同传统的沥青相比,其沥青的含量更高,矿粉的含量也较高,且混合料中的粗集料较多。应该严格控制 SMA 沥青混合料中粗骨集料与细骨集料的数量配合比,如果粗 骨集料过少,则SMA 沥青混合料的结构骨架不能有效形成,如果细骨集料过少,将会影响SMA 沥青混合料的密实程度,从而最终影响SMA 沥青混合料的耐久性。沥青混合料的技术性应该符合一定的要求,如能与集料较好地粘附在一起,粘度较高,与
细集料棱角性试验间隙率法作业指导书 1目的与适用范围 1.1本方法测定一定量的细集料通过标准漏斗,装入标准容器中的间隙率,称为细集料的棱角性,以百分率表示。 1.2本方法适用于测定天然砂、人工砂、石屑等使用于路面的 细集料棱角性,以预测细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形性能的影响。 2仪具与材料 2.1细集料棱角性测定仪:上部为一个金属或塑料制的圆筒, 容积不少于250ml,下面接一个高38mm勺金属制的倒圆锥筒漏斗,角度为60° 士4°,漏斗内部光滑,流出孔开口直径12.7mm± 0.6mm 测定仪下方放置一个100ml的铜制的容器,容器内径39mm高86mm 此容器镶嵌在一块厚6mm勺金属板上,容器与底板之间用环氧树脂填充固紧。金属底板底部的正中央有一个凹坑,用以与底座位置对中。 2.2标准筛:孔径为4.75mm 2.36mm的方孔筛。 2.3天平:感量不大于0.1g。 2.4烘箱:能控温在105C 士5C。 2.5玻璃板:60mM 60mm 厚4mm 2.6刮尺:带刃直尺,长100mm宽20mm 2.7其它:搪瓷盘、毛刷等。 3试验步骤 3.1 称取细集料接受容器的质量m
3.2在容器中加满水,称取圆筒加水的质量ml,标定容器的容 积V= ml- m0此时可忽略温度对水密度的影响。 3.3将从现场取来的细集料试样,按照最大粒径的不同选择2.36mm 或 4.75mm的标准筛过筛,除去大于最大粒径的部分。通常对天然砂或0~3mn规格的机制砂、石屑采用2.36mm筛,对0~5mn机制砂、石屑可采用4.75mm筛。 3.4取约2kg试样放在搪瓷盘中,加水浸泡24h,仔细淘洗,使泥土和粉尘悬浮在水中,分数次缓缓地将悬浊液通过1.18mm0.075mm 套筛倒去悬浮的混水,并用洁净的水冲洗集料,仔细冲走小于0.075mm 部分。将1.18mm及0.075mm筛上部分均倒回搪瓷盘中,放入105C 士5C烘箱中 烘干至恒重,冷却后适当拌和均匀,按分料器法或四分法称取190 士1g的试样不少于3份。 3.5将漏斗与圆筒接好,成一整体。在漏斗下方置接受容器, 用一块小玻璃板堵住开口处。 3.6将试样从圆筒中央上方(高度与筒顶齐平)徐徐倒入漏斗, 表面尽量倒平。 3.7取走堵住漏斗开启门的小玻璃板。漏斗中的细集料随即通过漏斗开口处流出,进入接受容器中。 3.8用带刃的直尺轻轻平容器的表面,不加任何振动。 3.9称取容器与细集料的总质量m2准确至0.1g。 3.10 按本规程T0330的方法测定细集料的毛体积密度
混凝土耐久性分析 摘要:近年来,随着科学技术的发展,高性能混凝土的研究与应用普遍得到人们的重视,混凝土耐久性的研究则是其核心的研究内容。 关键词:混凝土耐久性;施工;措施 区别于传统混凝土,耐久防腐混凝土以耐久性作为首要指标,有重点地予以保证其耐久性、工作性、强度、体积稳定性以及经济性等。目前,国内外高性能混凝土的研究与应用方兴未艾。在荷兰,对已使用3~63年的64座海工结构(其中90%的结构采用磨细矿渣混凝土)调查发现,结构基本完好,氯离子扩散系数仅为普通混凝土的1/10~1/15。典型事例为东谢尔德挡潮闸工程,其设计使用寿命是250年,80年不维修,其基本防腐措施就是采用水胶比为0.4的大渗量(65%)磨细矿渣混凝土。在英、美、加、日和中东等国家和地区,也都有类似的成功工程应用实例。在我国,配制防腐耐久混凝土主要是采用高效减水剂与粉煤灰双掺技术,分别于1987年应用于厦门高集跨海公路大桥和1997年应用于厦门海沧大桥,在上海南浦大桥、杨浦大桥和黄浦江越江隧道等工程中,也得到了应用。 一、影响混凝土耐久性的主要因素 1、混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土在压力水的作用下抵抗渗透的能力。如果混凝土的抗渗性不好、溶液性的物质能浸透混凝土、与混凝土的胶结材料发生化学反应而使混凝土的性能劣化。 2、混凝土的抗冻性 混凝土的抗冻性决定于水泥石的抗冻性和骨料的抗冻性。从冰冻对水泥石和骨料的作用可以看出诸多因素影响混凝土的抗冻性。提高混凝土的抗冻性可以采用以下措施; 1)引气 这是因为在水泥石受到冻融作用时、水分迁移所引起的压力、可以由引入的微细气泡得到释放。一般说来、混凝土的抗冻性随着阴气量的增加而增加。而当含气量一定时、气泡尺寸、气泡数量和气泡的间距都会影响混凝土的抗冻性能。 2)控制水灰比 水泥石内的大孔隙量与水灰比和水化程度有关。一般说来、水灰比小、水化程度高则水泥石中的孔隙越少。由于表面张力的原因、大孔隙内的水比小孔隙内
第七章沥青混合料 一、填空题 1、沥青混合料是经人工合理选择组成的矿质混合料,与适量拌和而成的混合料的总称。 2、沥青混合料按公称最大粒径分类,可分为、、 、、。 3、沥青混合料按矿质材料的级配类型分类,可分为和。 4、沥青混合料按矿料级配组成及空隙率大小分类,可分为、、和。 5、沥青混合料按沥青混合料制造工艺分类可分为、、 ,目前公路工程中最常用的是。 6、目前沥青混合料组成结构理论有和两种。 7、沥青混合料的组成结构有、、三个类型。 8、沥青与矿料之间的吸附作用有与。 9、沥青混合料的强度主要取决于与。 10、根据沥青与矿料相互作用原理,沥青用量要适量,使混合料中形成足够多的沥青,尽量减少沥青。 11、沥青混合料若用的是石油沥青,为提高其粘结力则应优先选用矿料。 12、我国现行国标规定,采用试验和试验来评价沥青混合料高温稳定性,其技术指标项目包括、和。 13、沥青混合料配合比设计包括、和三个阶段。 14、在AC—25C中,AC表示;25表示;C 表示。 15、沥青混合料悬浮—密实结构中的粗集料数量比较,不能形成骨架。它的粘聚力比较,内摩阻角比较,因而高温稳定性。 16、标准马歇尔试件的直径为mm,高度为mm。 二、选择题 1、特粗式沥青混合料是指()等于或大于31.5mm的沥青混合料。 A、最大粒径 B、平均粒径 C、最小粒径 D、公称最大粒径
2、在沥青混合料AM—20中,AM指的是() A、半开级配沥青碎石混合料 B、开级配沥青混合料 C、密实式沥青混凝土混合料 D、密实式沥青稳定碎石混合料 3、关于沥青混合料骨架—空隙结构的特点,下列说法有误的是() A、粗集料比较多 B、空隙率大 C、耐久性好 D、热稳定性好 4、关于沥青混合料骨架—密实结构的特点,下列说法有误的是() A、密实度大 B、是沥青混合料中差的一种结构类型 C、具有较高内摩阻角 D、具有较高粘聚力 5、关于沥青与矿料在界面上的交互作用,下列说法正确的是() A、矿质集料颗粒对于包裹在表面上的沥青分子只具有物理吸附作用 B、矿质集料颗粒对于包裹在表面上的沥青分子只具有化学吸附作用 C、物理吸附比化学吸附强 D、化学吸附比物理吸附强; 6、关于沥青与矿粉用量比例,下列说法正确的是() A、沥青用量越大,沥青与矿料之间的粘结力越大 B、沥青用量越小,沥青与矿料之间的粘结力越大 C、矿粉用量越大,沥青与矿料之间的粘结力越大 D、以上说法都不对 7、沥青混合料马歇尔稳定度试验中,MS指的是() A、马歇尔稳定度 B、流值 C、沥青饱和度 D、马氏模数 8、沥青混合料马歇尔稳定度试验中,FL指的是() A、马歇尔稳定度 B、流值 C、沥青饱和度 D、马式模数 9、车辙试验所用的标准试件大小是() A、150mm×150mm×150mm B、150mm×150mm×300mm C、150mm×150mm×450mm D、300mm×300mm×50mm ; 10、关于沥青混合料的高温稳定性,下列说法错误的是() A、可采用马歇尔稳定度试验来评定 B、其影响因素有沥青用量、沥青粘度等 C、提高沥青混合料粘结力可以提高高温稳定性 D、提高内摩阻力不能提高高温稳定性 11、关于沥青混合料的耐久性,下列说法错误的是()
混凝土结构的耐久性分析 发表时间:2019-06-14T11:29:57.620Z 来源:《基层建设》2019年第8期作者:刘晓军 [导读] 摘要:通过对混凝土耐久性概念的阐述,从内外两个方面分析了影响混凝土耐久性的主要因因素,并提出提高混凝土耐久性的技术措施。 身份证号码:21011319750305XXXX 辽宁沈阳 110031 摘要:通过对混凝土耐久性概念的阐述,从内外两个方面分析了影响混凝土耐久性的主要因因素,并提出提高混凝土耐久性的技术措施。 关键词:混凝土;耐久性;影响因素;措施 1.引言 1.1 混凝土结构以其取材容易、可模性好、整体性好、维修费用少等优点在20世纪得到了广泛运用。经多年实践,工程人士发现,即使混凝土强度再高,但若其耐久性差、寿命短,则仍满足不了工程的需求。混凝土的碳化、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等耐久性问题日益突出,这给世界各国造成了巨大的经济损失。混凝土结构的耐久性直接关系着国民经济的顺利发展以及人民生命和财产的安全。工程人士对混凝土的要求也不断由强度转向耐久性,在实际工程中必须考虑混凝土耐久性的影响因素,采取有效途径提高混凝土的耐久性。 1.2 所谓混凝土的耐久性,是指结构在要求的目标使用期限内,不需要花费大量资金加固处理而能保证其安全性和使用性的能力。概括来说,耐久性问题主要表现在以下三个方面:(1)钢筋的锈蚀、疲劳、脆化、应力腐蚀;(2)混凝土的损伤,包括裂缝、磨损、破碎、酥裂等;(3)钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的削弱。这些不仅影响结构的外观及使用功能,而且会降低结构的安全度,成为事故发生的隐患。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。 2.影响混凝土耐久性的主要因素 影响混凝土耐久性的因素十分复杂,引起结构破坏往往是混凝土内部组成不完善,外部不利因素综合作用的结果。现就内外两方面因素加以分析: 2.1 内部因素的影响。 (1)混凝土的材质通常讲的混凝土是用水泥作胶凝材料,砂、石作集料;与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌、成型、养护而得的。砂、石、水泥等材料的优劣直接影响到硬化后混凝土的密实度和强度,好质量的材料将为工程使用期混凝土的耐久性打下良好基础。 (2)混凝土的碳化(又称中性化)。混凝土中的水泥在水化过程中产生氢氧化钙,钢筋周围混凝土的孔隙水则呈弱碱性,在钢筋表面形成碱性“钝化”薄膜而保护钢筋免遭酸性介质的侵蚀。但是由于空气中的二氧化碳与水反应生成的碳酸等酸性物质通过孔隙和毛细孔侵入混凝土,中和这种碱性物质生成碳酸钙,即发生碳化。碳化过程使混凝土碱性降低,钢筋表面在高碱条件下产生的致密氧化膜(钝化膜)遭到破坏,混凝土失去对钢筋的保护作用,使钢筋的锈蚀成为可能。 (3)混凝土碱集料反应。碱集料反应是指混凝土原材料中的碱性物质与活性成分发生化学反应,生成具有强烈的吸水膨胀能力的物质,引起混凝土内部产生不均匀膨胀,造成裂缝,并使混凝土的强度和弹性模量下降,影响混凝土的耐久性。混凝土中的碱主要来自水泥熟料、外加剂等,活性材料主要是SiO2、碳酸盐、硅胶盐等。碱与硅胶盐产生的凝胶遇水会膨胀,在混凝土内部产生膨胀应力引起混凝土开裂。 2.2 外部因素的影响。 (1)钢筋锈蚀。钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性损伤的最主要原因。当钢筋表面处于活化状态且存在氯离子和水时,钢筋就会发生电化学腐蚀。氯离子可破坏钢筋表面的钝化保护膜,使腐蚀介质渗入钢筋,加快混凝土结构的损坏。钢筋锈蚀后,钢筋的有效截面面积减小,构件承载能力降低。(2)混凝土的冻融破坏。冻融循环对混凝土结构的损伤分为内部损伤和表层损伤两类。混凝土具有热胀冷缩的性质,在干燥时失水收缩,而在水浸润后又膨胀。 (3)侵蚀性介质的腐蚀。混凝土在外部环境条件下,硫酸盐、盐水、腐殖质、镁盐等一些化学介质都可能对混凝土产生腐蚀。 (4)施工因素影响。施工时水灰比增大时,混凝土的密实性就降低,抗渗性就变差。混凝土渗水也主要是由于混凝土多余水分蒸发留下空隙,拌合物保水性差引起混凝土泌水现象造成的,混凝土的抗渗性好坏直接影响混凝土的耐久性。因此,施工时应该控制水灰比,确保混凝土有良好的和易性和保水性,以保证混凝土的密实度,提高结构的耐久性。 (5)其他外部因素。诸如风沙、持续的超高气温、持续冰冻天气、生物腐蚀等都会影响到混凝土结构的耐久性。 3.提高混凝土耐久性的措施 综上分析可知,混凝土的内部结构、外部环境、原料、抗渗性等都是混凝土耐久性能的重要影响因素。因此,工程中应根据实际的具体情况,有针对性地采取相应措施以提高混凝土的耐久性。 (1)设计之前,首先要详细勘察建筑结构将处的环境条件,并确定主导破坏因素(如大气和雨雪造成混凝土干缩循环和冻融循环作用、地表永久或地下水中的侵蚀性介质影响等),实现考虑环境条件的建筑结构设计。 (2)严格遵守国家设计规范的要求。在满足使用功能前提下,结构设计尽量规整、简单,合理布置排水及各种结构缝。由于环境中侵蚀介质很容易在构件棱角或突出处侵入混凝土,所以在进行构件截面设计时,应使结构形状有利于湿气的蒸发,且便于构件检测、维护和更换。 (3)开发和使用高性能混凝土。水灰比会影响混凝土的孔隙结构。众所周知,水灰比越大,水泥硬化后,内部因水分蒸发而留下的孔隙就会越来越多,强度越低,耐久性越差。高性能混凝土在配制上尽量采用了低水灰比,选用优质原材料,掺入了矿物集料和高效碱水剂,减少了水泥用量,减少混凝土的内部孔隙率,增强了混凝土的密实性和抗渗性,减少了体积收缩,提高了强度和耐久性。 (4)合理选择混凝土和钢筋品种。选择高标号水泥的混凝土,水泥标号高,混凝土强度高,碳化深度小,抗渗性和抗冻性好,相同标号早强水泥比普通水泥耐久性好。对于暴露在侵蚀性环境中的结构构件,宜采用有利于提高结构耐久性的高性能混凝土;针对钢筋的腐蚀可采用对混凝土进行表面处理的耐腐蚀钢筋;混凝土中掺加钢筋阻锈剂、电化学驱氯和电化学再碱化等措施。
细集料棱角性测定仪使用说明书 一、适用范围 WX-2000细集料棱角性测定仪用于测定一定体积的细集料(机制砂、石屑、天然砂)全部通过标准漏斗所需要的流动时间,称为细集料的棱角性,以s表示。 好仪器,好资料,尽在沧州建仪(https://www.doczj.com/doc/6d6605761.html,)。欢迎查询。 打造中国建仪销售第一品牌,树立沧州产品全新形象 二、主要结构: 细集料流动时间测定仪,如图所示,上部为直径90mm,高125mm的金属圆桶,下部为更换的开口60°的金属或硬质塑料漏斗,漏斗内部应光滑,其流出孔直径有两种可更换的规格12mm或16mm,上部有螺纹与圆筒连成一整体。漏斗下方有一个可以左右转动的开启挡板,测定仪下方放置一个足以存下3kg细集料的容器。 三、主要技术参数: 1、圆锥筒漏斗:角度60°±2° 2、漏斗口直径:12.7mm±0.3mm;100ml 3、容器:100ml±5ml 4、斗容间距:115mm±1mm 5、净重:9kg; 6、外形尺寸:310×310×335(mm) 四、执行标准 严格按照JTJ058—2000公路规程设计的产品,可完成T0344,T0330试验。 五、实验仪器与材料 1.标准筛:孔径为4.75mm、 2.5mm、0.075mm的方孔筛。 2.天平:感量不大于0.1g。 3.烘箱:能控温在105℃±5℃。 4.秒表:准确至0.1s。 5、玻璃板:60mmX60mm,厚度4mm 6、刮尺:带刃直尺,长100mm宽20mm 7、其他:搪瓷盘,毛刷 六、试验步骤: 1.将从现场取来的细集料试样,按照最大粒径的不同选择 2.36mm或4.75mm的标准筛过筛,2除去大于最大粒径的部分。 2.但当工程上同时使用不同品种细集料,如将天然砂和机制砂、石屑混用时,应分别进行单一细集料品种的棱角性质量评定,同时以实际配合比例组成的细集料混合料进行试验,以评定其使用性能。
桥梁结构耐久性 摘要:对影响桥梁结构的耐久性的因素进行了分析。 关键字:桥梁结构,耐久性 引言: 由于快速增长的交通量、不断增大的交通荷载、混凝土自身的特性和桥梁结构中某些建筑材料的不断老化,加上一些桥梁建设项目在早期设计、施工、管理过程中的局限性等,这些因素使得桥梁通车后在设计使用期内便出现了明显的病害,如桥面纵向裂缝、主体结构裂缝及挠度变大、桥面铺装破损、伸缩缝损坏、桥头跳车等。这些都是由于桥梁结构的耐久性不足而导致的桥梁使用性能变差,使桥梁的使用寿命与设计使用寿命相差过大。我国改革开放以来所修建的大量桥梁不能达到设计时预期使用年限的现象,目前已经被我国桥梁界广泛关注,设计人员越来越重视桥梁的结构耐久性。本文是针对造成桥梁结构病害、缺陷等主要影响因素进行的分析。 正文: 中国正处于经济腾飞期的大规模桥梁建设时期,但同时也出现了不少问题。例如,大量混凝土桥梁出现严重性裂缝,施工过程中出现工程事故,运营不久的桥梁出现严重的质量安全问题,需要进行抢修、加固甚至改建。其病害原因大致可分为以下几类: 1.交通量远远大于原设计交通量 2.设计上的不重视 3.不完善的施工和管理制度 4.维修养护不当或维修资金不投入致使失去养护 5.已建常规桥梁设计标准低,造成安全隐患 6.混凝土品质的变化造成桥梁使用寿命和耐久性降低 7.北方桥梁除冰盐对桥梁耐久性产生不利影响 1.超载 近年来车辆严重超载对桥梁的安全度和耐久性带来很大的隐患。我国华北和华南地区的一些桥梁,由于经常过往超载的车辆(如运煤车,货柜车),造成桥梁结构严重受损,其使用寿命大大缩短,甚至出现危及生命财产安全的重大隐患。 2012年8月24日5时30分左右,哈尔滨阳明滩大桥引桥——三环路群
评价路面沥青的实用流变性指标 流变学研究的流体,可分为牛顿型流体和非牛顿型流体,所谓流变性实质是固—液两相同存,是一种粘弹性的表现。沥青也是一种高分子化合物,具有粘性和弹性,属于非牛顿型流体,其流变特性与沥青的针入度、延度、粘度及路面的性能等都有很大的关系。 1.沥青的组成对其流变特性的影响 根据流变学沥青粘度定义有: (1) η=ηγ c 取对数得沥青的复合流动度为: c= Δlgη /Δlgγ (2) 从式(2)可看出,当复合流动系数c较小时,即剪应力(η)随剪变率(γ)的变化较小,L?W?科尔贝特曾用上式考察沥青各组分对其流变特性的影响。他将沥青质分别分散于饱和酚(At)、环烷—芳香酚(N—A)和极性—芳香酚(P—A)中,配成不同含量组成成分的沥青样品,在各种样品的组成中沥青质含量均为35%,然后测 定各样品的剪应力(η)与剪变率(γ)之关系。当组成的样品为极性—芳香酚(P—A)与沥青质(A)时,c=1.0,为牛顿型流体,其他各组成样品皆为非牛顿型流体。由此表明沥青分散介质的性质与沥青的流变特性有密切的关系,即沥青的组成不同,其流变特性也不同。 2.沥青的流变模型 2.1 理想弹性元件 理想弹性元件的基本元件只有一个弹簧,即材料是线弹性的,不存在粘性,遵循Hooke定律,用数学模型来描述即为ζ=E ε,其中E为杨氏模量。 2.2 粘性元件 粘性元件的基本元件是阻尼器,材料的变形与材料所受的力不是正比关系,当加上荷载之后,杆被拉长,伸长的时间变化率 d(εl) /dt与作用力成正比,用 应力应变表示,有:ζ=Fdε/dt=Fε,此处用“?”表示对时间t的常微分或偏微分,量ε称为应变率。应力正比于应变率的材料叫作粘性材料,F为粘性系数。 2.3 Maxwell模型 Maxwell模型是由弹性元件与阻尼器元件相互串联,总应变为: ε=ε′+ε″ (3) 其中,ε′为弹性元件的应变;ε″为阻尼元件的应变,对式(3)进行微分可得: ε=ε′+ε″=ζ/E +ζ/F 将此式改写为标志形式后可得Maxwell流体的本构方程为: ζ+p1ζ=q1ε(p1=F/E ,q1=F) (4) 方程(4)可以分为两个阶段理解,第一阶段假设在初始时刻对杆施加一个突加恒值荷载ζ=ζ0H(t),H(t)称为单位阶跃函数或Heaviside函数,求此式应变ε为多少;第二阶段从t=t1开始,应变ε固定为ε1,也就是说杆端固定不动,此时应力将发生怎样的变化。 2.4 Kelvin模型 Kelvin模型是由弹性元件和粘壶元件相互并联组成的,在所有时刻,两个元件的伸长ε总是相同的,其总应力为 △ε=ε′+ε″= Eε+Fε,将其改写成标准形式:
汽车耐久性仿真分析概述 在20世纪90年代初期与中期,汽车公司通常仅提供少数的基本模型。随着今天市场竞争的加剧,汽车制造商们必须能提供多种类型的汽车和变型版本,才能满足广大消费者不断变化的品味与时尚追求。与此同时,汽车制造商还要继续保持产品的高品质,并不断减轻车轮的总体重量。新设计方案的不断增加已经使耐久性试验设备的使用达到了极限,这成为制约汽车制造商开发新设计的瓶颈。为了解决这一问题,汽车工程师运用疲劳耐久分析软件,在物理试制样车前,就深入分析寿命,修改设计方案。尽管面临着产品种类不断增加的实际问题,但物理样机数量并没有增加。系统级耐久性仿真技术结合专门的分析与可视化功能为汽车设计师、分析工程师与主要供应商之间构建了一个有效的交流合作平台。 具有良好的耐久性对激烈的汽车市场竞争来说极为重要的。与安全相关的部件绝对不能出现问题。当然,部件的整体疲劳寿命必须能让客户满意,并能保证对客户的承诺。工程师设计的部件和系统,必须能够承受制定的工作载荷,预定的工作周期以及某些滥用。另一方面,车辆设计还要减轻重量以降低制造成本,同时具有经济性燃油消耗,并满足排放环保标准。决定性疲劳寿命设计,由于其复杂性和需求之间的相互冲突,并主要依赖于无数的物理样机试验和模拟试验,因此常常是非常耗时和高成本的流程。由于试验结果不满意而修改设计最终将导致设计性的物理样机,重新进行试验。整个过程重复进行指导符合所需求的疲劳寿命。薄弱焊点和正确设计的确定必须经过多次的构建-试验-重设计这样的循环过程。例如:宝马3系车型具有汽油或柴油发动机,自动或手动变速器,后轮和四轮驱动,每一种不同的组合需要在设计中分别考虑,如果所有可能得组合都依靠试验验证,至少需要25种试验任务。这样,仅仅为一个系列的车型开发,需要长时间占用试验台进行试验,对疲劳寿命的验证单纯依靠试验方法不再现实。因为进行多种车型的试验台在容量和处理能力方面都已经超出可能性。 虚拟仿真和疲劳寿命试验相结合的方法,无疑是解决不断增长的车型的多样性,加速产品上市时间和确保质量标准的唯一解决方案。过去,在零部件设计阶段,以准静态的强度计算方法估计零部件可能承受到的载荷水平。直到开发后期,随着实物模型的构建并进行试验,才能获得精确的载荷数据,并据此对零部件设计进行调整。 仅仅依靠静强度的计算,忽略了循环载荷对耐久性的影响,造成了耐久性评估的不可靠性。为了改善这种状况,汽车工程师对动态应力和零部件进行早期疲劳寿命估计的一种系统方法。利用耐久性分析软件,计算循环载荷作用下的强度,来表示设计中的真实疲劳寿命。这使得他们能在开发早期对耐久性属性进行评估,并且对主要的设计方案作出正确的选择。 为了在开发早期更精确地预测载荷,将混合路面与多体仿真相结合的方法。混合路面从由以前的模型车测量的轮轴载荷开始,将这些载荷转化为轮轴位移。获得的轴位移(轴位移大小更多的依赖于路面而不是车的特性)用于整车多体模型的输入。通过动力学仿真,可将整车所受激励逐级地转化为作用于底盘和车身零部件的循环载荷或者位移。耐久性分析模块自动地将循环载荷与有限元分析得到的单位载荷应力相乘。从数据和结构信息,例如材料性能,疲劳寿命预测可以估计累计的损伤,识别薄弱部位,提供根据结构能够承受的工作周期数来表示的疲劳预测。 疲劳寿命仿真分析使工程师能够在几天时间内识别和纠正疲劳问题,而物理原型的试验往往需要几个星期的时间。这缩短了分析过程并且使假设推测研究成为可能。从而使设计更加完善,并在部件原型制造和装配之前,纠正大部分疲劳寿命问题。因此,在系统验证阶段,很少需要反复验证。这样,CAE工程师节约了时间以及昂贵的循环试验。 同样地,CAE工程师能够提供给试验工程师疲劳寿命仿真结果,指导试验程序并识别存在开裂开焊风险的潜在区域。这样,耗时且昂贵的耐久性试验可以主要集中于减少问题区