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评价沥青的实用耐久性指标

评价沥青的实用耐久性指标
评价沥青的实用耐久性指标

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:

ζ=q0ε+q1ε(q0=E,q1=F) (5) 式(5)为Kelvin模型的本构方程。

以上四种模型为粘弹性材料的最基本模型,在实际应用中可以根据实际情况选择,也可以根据实际情况应用这几种基本元件构建更复杂的模型,其本构方程可根据以上四个方程的思路来建立,只是方程更为复杂而已。

2.5 用Burgers流变模型评价沥青与混合料的关系

沥青与沥青混合料在高温和长时间荷载作用下,其变形则以粘性流动为主;在大多数实际使用情况下,它们的变形处于粘弹性状态,因此可以用Burgers二模型来描述其流变行为,Burgers二模型的本构方程如下:

ε(t)=ζ0 1 /E1+1/η1+1/E2(1-eE 2η2t )(6)

其中,ζ

0为压缩荷载;t为加载时间;E

1

为Maxwell模型中的弹性模量;η

1

为Maxwell模型中的粘性系数;E

2为Kelvin模型中的弹性模量;η

2

为Kelvin

模型中的粘性系数。在Burgers模型的四参数中,η

1

是评价抗流动变形的主要指

标[3],道路产生永久变形的主要原因来自于沥青混合料的η

1

,部分也来自E2和η2,而沥青混合料所具有的粘弹性,是因为它继承了沥青的粘弹性,因此求得了沥青Burgers模型的四个参数,也就可以预测沥青混合料的粘弹性性质,从而也就可以预估沥青路面的车辙,这与美国的SHRP规范和英国的Shell设计思想是一致的。

3.沥青流变性的测定方法及与路面性能的关系

1)沥青的流变性质可以采用各种形式流变仪,如同轴旋转流变仪、动态剪切流变仪、梁弯曲流变仪等对其流变性质进行研究。在不同的剪变率下,测定沥青的粘度来进行研究,通常包括测定沥青物系的弹性、粘性、蠕变、应力松弛、结构粘度、应变时效、触变性、劲度模量等。在模型理论中,沥青的弹性、粘性和塑性可以用弹簧、滑板等元件组成各种模型来描述沥青的流变行为。动态剪切流变试验,通过测量沥青的复数模量G3和相位角δ来确定沥青的疲劳因子达到极限时的温度,表征沥青在常温温度域的较低温度状态下的抗疲劳开裂能力。弯曲梁流变试验,通过量测沥青结合料在路面最低设计温度下的蠕变劲度s和蠕变速率m值来反映沥青结合料的抗低温开裂特性。

2)针入度与路面性能的关系。在不同的环境条件下,沥青所表现出的流变特性是不一样的。根据沥青的流变特性来判断沥青路用性能的好坏。不同针入度,道路的使用寿命也不同,通过试验,根据沥青胶结料硬化对HMA路面裂缝发展影响的研究得出了以下结论:a.当沥青胶结料在25℃时的针入度降至20以下时,可能发生严重路面开裂;b.当针入度介于20~30之间时,可能出现某种程度的开裂;c.当混合料设计良好,压实充分,且沥青胶结料针入度高于30时,可能具有高度开裂抗力;d.为确保长的寿命,应在不低于防止交通变形所要求的最小稳定度的情况下,尽可能采用软的沥青胶结料。

3)延度与路面性能的关系。试验表明:路面老化是由于针入度逐渐降低与粘度值逐渐提高。沥青老化后其延度减小,当路面承受的荷载超过路面不被破坏所能承受的荷载时,由于混合料延度的降低,路面就会被破坏。另外,在外界温度降低时,沥青的流动性减小,延度也减小,沥青的劲度增大,易产生路面开裂。

4)劲度与路面性能的关系。对公路路面面层而言,理想的情况是在高服务温度期望提高沥青胶结料劲度以避免车辙,而在低服务温度期望沥青胶结料降低劲度以抵抗低温收缩开裂。在低温地区,常常由于路面温度的降低,使沥青的劲度增大,在荷载的作用下,路面产生开裂。为此常在沥青中加入一定的改性剂,把普通

基质沥青改性,以降低其低温抗裂性。

4.沥青混合料的流变性能与环境的关系

随着环境温度的变化,沥青混合料的流变特性也有所改变, 特别表现在夏季的最高温度时和冬季的最低温度时。在环境温度很高时,沥青因受热而变软,此时沥青的流动性大,在交通量比较大的情况下就会发生车辙,使路面发生破坏。在环境温度很低时,路面由于冷缩作用,沥青与沥青之间就会产生相互的拉应力, 当路面受外力且外力大于沥青与沥青之间的拉应力时,就会产生破坏而使路面产生开裂,

因此,在常年平均温度比较高的地方,应该选择软化点比较高的沥青,而在常年平均温度比较低的地方, 可以选择劲度较小的沥青。

参考文献:

[1] 严家 .沥青材料性能学[M].北京:人民交通出版社,1990:6.

[2] 黄卫东,吕伟民.沥青及沥青混合料流变性质与动稳定度的关系[J].同济大学学报,2000,28(sup):37238.

[3] 沈金安.沥青材料流变学[J].石油沥青,1990,4(1):1213

耐久性分析

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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

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常要求软化点温度比最高月使用温度的最大日空气温度要高20℃。根据沥青改性的目的和要求,可以初步选择如下改性剂:①为提高永久变形能力,宜使用热塑性橡胶类和热塑性树脂类改性剂;②为提高抗低温开裂能力,宜使用热塑性橡胶类和橡胶类改性剂;③为提高疲劳开裂能力,宜使用热塑性橡胶类、橡胶类和热塑性树脂类改性剂;④为提高抗水害能力,宜使用各类抗剥落剂。 3 改性沥青的分级及感温性要求 改性沥青的技术指标以改性沥青的针入度作为分级的主要依据,其性能以改性后沥青感温性的改善程度,即针入度指数PI的变化为关键性评价指标。一般的非改性沥青的PI值基本上不超过-1.0,改性后要求PI大于-1.0。标准中规定了各种改性沥青不同等级的PI值的最低要求[1]。从改善温度敏感性的要求出发,改性后希望在沥青软化点提高的同时,针入度不要降低太多。在国外的标准中,聚合物改性沥青的感温性通常采用不同温度的针入度及粘度表示,但低温针入度与疲劳开裂有关。 4 改性沥青性能的评价指标 从聚合物改性沥青的分类可知,同一类分级中的A、B、C、D主要是基质沥青标号及改性剂剂量的不同,从A到D意味着沥青针入度变小,沥青越硬,高温性能越好,相反低温性能降低。 SBS类改性沥青的最大特点是高温、低温性能都好,并有良好的弹性恢复性能,采用软化点、5℃低温延度、回弹率作为主要指标,适用于在各种气候条件下使用。SBR类改性沥青的最大特点是低温性能得到改善,以5℃低温延度作为主要指标,采用旋转薄膜加热试验(RTFOT)后的低温延度可以反映沥青老化试验的延度严重降低的实际情况,采用软化点试验作为施工控制较为简单,主要适用于在寒冷气候条件下使用。EVA及PE类改性沥青的最大特点是高温性能明显改善,以软化点作为主要指标,主要适用于在炎热气候条件下使用。 聚合物改性沥青通常是由聚合物和沥青结合料液相组成的多相混合系统,存在与产生改性效果的聚合物之间有一定程度的非兼容性问题。如果不相容性过于严重,以致影响到贮存和操作使用,就会导致改性失败。因此,对不是现场制作马上使用的改性沥青,要求进行离析试验以限制离析,或者规定薄膜加热试验后的延度。然而,一种材料适用的离析试验对另一些材料可能并不适合,只是目前尚没有建立评价这种材料的不相容性的测定方法[2]。 聚合物改性沥青的安全要求是由克立夫兰杯闪点最低要求规定的,要求现场所使用的沥青闪

提高沥青路面使用性能和耐久性

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,

沥青路面疲劳开裂的分析与防治

沥青路面疲劳开裂的分 析与防治 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

沥青路面疲劳开裂的分析与防治 一、前言 随着公路交通量日益增长, 公路建设事业得到了迅猛发展, 截至2006 年底, 我国公路通车总里程达到348 万km, 高速公路达万km。2007 年, 我国计划建成高速公路5 000 km 以上, 并确保完成“五纵七横”国道主干线系统最后2 385 km 的建设任务。而沥青路面在整个公路网中的比例占到70%以上, 已经成为高等级公路的主要结构形式。但是,经过多年的使用和观测表明, 许多高速公路通车一年后路面就出现严重的桥头跳车和早期损坏, 有的通车几年后由于损坏严重、疲劳裂缝过多就不得不进行翻修, 使其使用性能大大降低。因此对疲劳裂缝产生的原因进行系统的分析, 提出经济、合理、适用的沥青路面结构, 并从设计、施工和养护等多方面对防止疲劳开裂和路面破坏提出有效的预防措施, 使其在高等级公路和地方公路建设中得到进一步推广应用, 发挥更大的社会经济效益。 二、开裂原因 随着传统的疲劳破坏理论的发展, 人们认识到,路面的破坏, 是由于荷载在路面材料中引起的重复加载疲劳应力, 超过了路面混合料的抗拉强度而发生的。美、英、苏、德等国, 根据十多年的大量试验,相继进行了基于疲劳强度理论在设计上的重大改革。并且, 目前各国沥青类路面设计仍主要沿用这种疲劳强度理论。 道路上的行车, 主要是汽车。汽车是路面服务的对象, 也是使路面结构破损、路基失稳的主要因素。但是随着交通量的增加、轴载的增大和公路上行车速度的提高、交通荷载的振动特性以及交通参数确定的合理性等交通荷载因素对沥青混凝土路面早期破损的影响是不容忽视的问题。

硫磺改性沥青性能概述

SEAM硫磺改性沥青性能概述 硫磺是性能优良的沥青改性剂,硫磺改性沥青混合料的强度和高温稳定性远高于普通沥青混合料和大部分改性沥青混合料,同时拌合温度低于普通沥青混合料20~30。C,是一种适用于重载交通且节能环保的路面材料。 一、硫磺沥青对材料的要求,为保证硫磺改性沥青的水稳定性,基质沥青应选用90#沥青,且掺量不宜大于40%。使用石灰岩集料的硫磺改性沥青混合料的水稳定性要好于使用玄武岩集料的硫磺改性沥青混合料,分析表明,硫化沥青与碱性集料的黏附性较好,若使用中性或酸性集料时,应同时采取抗剥落措施,并应进行水稳定性检测。胺类和非胺类抗剥落剂都能提高硫化沥青的水稳定性,以非胺类抗剥落剂更好。 二、水稳定性随着孔隙率的降低而提高,因此在一定条件下可通过降低孔隙率来提高硫化沥青的水稳定性而不必担心硫化沥青出现波动变形,硫化改性沥青混合料路面压实度应控制在98%以上。 三、SEAM硫磺改性沥青对沥青混合料的低温性能的改善不明显。 四、硫磺掺量在15~25%之间时,硫磺与沥青发生化学反应形成硫化沥青,减少了基质沥青的油份,提高了黏附性,超过这一限量值,将不再提高沥青的黏附性。 五、硫磺掺量为10%时,改性沥青的各项力学性能均不及普通沥青混合集料,掺量为15%时水稳定性最佳;掺量超过30%,硫化

沥青的抗车辙和抗疲劳(动稳定度和60min位移指标)性能增长变缓甚至会出现下降(主要与基质沥青性能有关);在掺量为40%以下时,掺量越大,抗高温变形能力越强。 改性沥清的作用机理 硫磺能与沥青发生化学反应,减少沥青的油份(芳香分和胶质),增加饱和分和沥青质。超量掺加的硫磺会以非常细的晶体均匀分布在沥青中,结晶硫会在混合料中形成晶体网状结构,增加沥青混合料的结构强度和稳定性,掺量大于30%的沥青混合料的高温稳定性较低掺量的好。硫化沥青混合料的施工温度应不大于150。C

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沥青混合料的疲劳试验及其影响因素 摘要:疲劳特性的研究方法概括起来包括两种即现象学法和力学近似法。应用现象学法主要是进行疲劳试验,得出疲劳寿命与施加应力或应变的关系。力学近似法是将应力状态的改变作为开裂、几何尺寸及边界条件、材料特性及其统计变异性的结果来考虑,并对裂缝的扩展和材料中疲劳的重分布所起的作用进行分析,从而它有助于人们认识破坏的形成和发展的机理。 关键词:沥青混合料疲劳特性现象学法力学近似法 1 概述 路面使用期间,在气侯环境因素和车轮荷载的重复作用下,损伤逐渐累积,路面结构强度逐渐下降,当荷载作用次数超过一定次数之后,在荷载作用下路面内产生的应力就会超过性能下降后的结构抗力,使路面出现裂纹,产生疲劳断裂破坏。这是由于材料内部存在缺陷或非均匀性,引起应力集中而出现微裂隙,应力的反复作用使微裂隙逐渐扩展、汇合,从而不断减少有效的承受应力的面积,造成材料的刚度和强度逐步下降,最终在反复作用一定次数后导致破坏。材料抵抗疲劳破坏的能力,可用达到疲劳破坏时所能经受的重复应力大小(或称疲劳强度)和作用次数(称为疲劳寿命)来表示。疲劳破坏是当前沥青路面破坏的主要形式之一。沥青路面的耐久性是指沥青路面在使用过程中承受各种外界因素的作用,其性质能保持稳定或较小发生变化的特性。沥青混合料的抗疲劳性能是评价沥青路面耐久性的一个重要指标。 2沥青混合料的疲劳试验 疲劳破坏作为沥青路面的三大破坏形式之一,人们对其试验研究方法给予了很大的关注,归纳起来可以分为四类:一是实际路面在真实行车荷载作用下的疲劳破坏试验,如美国的AASHO试验路,历时三年才完成;二是足尺路面结构在模拟行车荷载作用下的疲劳试验,包括环道试验和加速加载试验,如南非的重

混凝土结构耐久性分析

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

改性沥青的研究进展

改性沥青的研究进展 黄 彬,马丽萍,许文娟 (昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650093) 摘要 为了得到性能更优良的改性沥青,越来越多的材料被用作改性沥青改性剂,同时新的评价标准和方法及其他领域的新化学分析方法也被用来更完整准确地评价改性沥青的性能。总结了国内外改性沥青的研究现状及进展,从改性机理、性能影响因素及评价方法等方面来介绍各种改性沥青的概况,并概述了改性沥青的发展方向。 关键词 改性沥青 改性剂 机理 发展Rsearch Development of Modif ied Asphalt HUAN G Bin ,MA Liping ,XU Wenjuan (Faculty of Environmental Science and Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093) Abstract More materials ,as modifier ,are used to improve the properties of modified asphalt.Besides ,the new evaluation standards and methods ,new chemical analysis methods are used to evaluate the properties more com 2pletely and accurately.The situation and development of modified asphalt research at home and abroad are summa 2rized.From the aspcts of modification mechanism ,influencing factors and evaluation methods ,various modified as 2phalts are introduced ,and the development trend of modified asphalt technology is illustrated in the paper. K ey w ords modified asphalt ,modifier ,mechanism ,development  黄彬:女,1986年生,硕士研究生,主要研究方向为固体废物资源化 E 2mail :binbin_huang @https://www.doczj.com/doc/d811832380.html, 马丽萍:女,1966年生,教 授,主要研究方向为工业废气污染控制、固废综合开发利用 E 2mail :lipingma22@https://www.doczj.com/doc/d811832380.html, 0 前言 普通道路沥青由于自身的组成和结构决定了其感温性能差,弹性和抗老化性能差,高温易流淌,低温易脆裂。而且在过去的10年中,车轴负荷增加、车流量增加、气候条件恶劣,难以满足高级公路的使用要求,必须对其改性以改善使用性能。在沥青或沥青混合料中加入天然或合成的有机或无机材料,熔融或分散在沥青中与沥青发生反应或裹覆在沥青集料表面,可以改善或提高沥青路面性能。 1 改性沥青的分类 在沥青的改性材料中,高分子聚合物是应用最广泛、研究最集中的一种。其他改性材料还有两大类:矿物质填料和添加剂。矿物质填料,如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木质素、石棉和炭棉等,对沥青进行物理改性,可提高沥青抗磨耗性、内聚力和耐候性。添加剂,包括抗氧化剂和抗剥落剂,如有机酸皂、胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂,可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力。聚合物改性沥青(PMA 、PMB ),按照改性剂的不同一般可分为3类:①热塑性橡胶类,即热塑性弹性体,主要是嵌段共聚物,如SBS 、SIS 、SE/BS ,是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂,并以SBS 最多;②橡胶类,如NR 、SBR 、CR 、BR 、IR 、EP 2DM 、IIR 、SIR 及SR 等,以胶乳形式使用,其中SBR 应用最为广泛;③树脂类,如EVA 、PE 、PVC 、PP 及PS 。 2 各种改性沥青及其发展现状 通过SCI 和EI 分别检索近15年来改性沥青在交通、建筑、材料、能源及环境等学科方面研究的文献情况,检索结果如图1、图2及表1、表2所示。根据表1、表2数据和图1、图2情况可以看出,近几年国内外对改性沥青的研究越来越多,尤其以SBS 和胶粉最为突出,出现了多种新型改性剂。下面 将分别介绍各种改性沥青及其发展现状。 图1 SCI 检索统计表 Fig.1 SCI search results 2.1 矿物质材料改性沥青 矿物质材料作改性剂的研究较少,主要为硅藻土、纳米 碳酸钙、矿渣粉、白炭黑等,可与基质沥青形成均匀、稳定的 共混体系以改善沥青性能[1] 。

关于耐久性沥青路面刚性基层材料综述

关于耐久性沥青路面刚性基层材料综述 摘要:本文根据刚性基层耐久性沥青路面的设计要求,分析了基于耐久性能的贫混凝土基层和水泥混凝土基层的强度、模量、疲劳等力学特性及干缩和温缩性能,提出一系列相关关系和指标,为刚性基层沥青路面的应力分析和结构设计提供技术参数。 关键词:耐久性沥青路面; 刚性基层; 模量; 干缩; 温缩 前言 随着国民经济和交通运输的快速发展,交通大流量、车辆大型化、重载超载及渠化交通等逐渐成为现代交通的鲜明特点和必然趋势。全球气候的持续变暖,公路使用条件变得日益苛刻,传统沥青路面已难负重任,许多公路沥青路面建成不久,各种病害也随之而来,即使采用重交沥青,仍不能满足现代交通的需要,车辙、温缩、开裂、坑槽等早期破坏情况时有发生。目前的使用实践表明,半刚性基层沥青路面早期破坏严重,养护维修成本高,特别是近年来早期修建的一些高速公路已相继进入大修或改建期,开膛破肚式的处理方式已经付出了巨大的经济成本和社会代价。鉴于此,基于刚性基层的耐久性沥青路面结构逐渐受到工程技术人员的重视。基层可采用贫混凝土、水泥混凝土和连续配筋混凝土。根据各类刚性基层的物理力学特性,参考国内外相关研究成果,并结合基层的受力分析,连续配筋混凝土基层、水泥混凝土基层和贫混凝土基层的设计基准期可分别为60年、45年和30年,从而充分体现出其优越的耐久性能。 一、贫混凝土 贫混凝土是由粗、细集料与一定的水泥和水配制而成的一种材料,其强度大大高于二灰稳定粒料、水泥稳定碎石等半刚性基层材料。贫混凝土具有较高的强度和刚度,水稳性好、抗冲刷能力强。贫混凝土由于胶结料含量少,空隙率一般较大,有利于界面水的排放。贫混凝土能缓和土基的不均匀变形,可消除对路面的不利影响。另外,贫混凝土还可以利用地方小泥窑生产的水泥,也可使用低标准的当地集料。贫混凝土是指用较少量水泥的混凝土,因而又称为经济混凝土.贫混凝土有湿贫混凝土、干贫混凝土和多孔贫混凝土三类,都具有良好的抗冲刷性能。贫混凝土(Lean Concrete,简称LC)是由粗、细级配集料与一定水泥和水拌和而成的一种混凝土。这种混凝土的水泥用量较普通混凝土低,有时也称经济混凝土(Econcrete) ,与水泥稳定碎石、二灰碎石等常用半刚性材料相比,具有较高的强度、刚度和整体性,抗冲刷、抗冻性、以及抗疲劳性能良好。贫混凝土通常道路基层,和面层一起承受到车辆荷载和温度荷载的反复作用,结构设计时需考虑其疲劳性能。鉴于其优良的路用性能,英国、美国、德国、法国、巴西、澳大

材料的耐久性的分析与重要意义

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。

沥青及沥青混合料疲劳性能影响因素

沥青及沥青混合料疲劳性能影响因素 作者:林敏 来源:《装备维修技术》2020年第07期 摘要:近年来,随着我国经济和科技的不断进步,人们对日常生活水平的质量要求越来越高。建筑作为人们日常生活和工作必不可少的一部分,人们对其质量要求也存在着定的关注。为了更好地保证沥青混合材料在使用中的抗疲劳性能,逼着对相关的沥青混合料进行了分析。分析研究发现,不同类型的沥青混合料疲劳寿命是与其应力之间有一定的联系。应力比增加,那么滤镜混合材料疲劳寿命就会随之减少。除此之外,还有一系列的研究发现,都有了一定的结果。 关键词:沥青混合料;疲劳性能;影響因素 在一些桥梁路面的基础施工过程中,沥青材料的使用是必不可少的。但是近年随着行车荷载力等方面的因素,很多沥青路面的强度与以前相比发生了明显的变化。不仅容易出现疲劳破坏,还导致路面的使用寿命及使用性能都得到了破坏。因此,对于我国相关企业和管理部门而言,研究影响沥青混合料疲劳性能的因素,并解决其疲劳寿命带来的影响是一项迫在眉睫的任务。笔者通过研究资料和实际情况,对多种沥青混合料的疲劳性能进行了相应的研究,通过研究认为ARAC—13在自愈合作用后疲劳寿命是最长的。此外,笔者还针对不同的行车荷载和温度作用下沥青路面的疲劳性能,并也对此进行了分析和整理。本次分析和整理主要的目的是为了提高今后沥青混合料在使用中的疲劳性和使用寿命,研究结果仅供参考。 一、原材料和混合料配合比 1、原材料技术性质 (1)沥青 根据实际情况,选取了一项路面工程进行研究。在研究中,选取70号沥青和SBS改性沥青进行加护性质的相关测定。研究结束后我们发现,70号沥青技术性质,无论是在针入度、延度、软化点还是闪点方面均符合相关的规定和标准值。而SBS改性沥青技术在这些方面也与70号沥青技术并无太大的区别。这也叫从一定程度上证明70号沥青在工程建筑使用阶段是符合相关规定和标准的。 (2)粗集料 所谓的粗集料指的是采用玄武岩的材料,这种材料的公称粒径分为两种,分别是5~10和10~15。经过研究分析粗集料的技术性质发现,5~10的针片状测试值与10~15的针片状测

改性沥青技术

改性沥青技术 一、改性沥青目标及应用场合 1、目标 a:改善感温性 b:提高水稳定性 c:提高耐久性 2、应用场合 a:普通沥青改性后用于高等级公路 b:提高路面使用品质,延长使用寿命 c:特殊要求之处,如自然条件或交通条件严厉,机场跑道,桥面、SMA、OGFC。 二、改性剂分类 1、聚合物类 a.橡胶类如丁苯橡胶(SBR) b.热塑性弹性体类如苯已烯、丁二烯嵌段聚合物(SBS) c.热塑性树脂类如聚乙烯(PE)、乙烯、乙酸乙烯脂(EVA)、APAO等 2、其他a.抗剥落剂如高分子有机胺 b.抗老化剂如受阻酚(胺)c.矿物添加剂如碳黑、硫磺、石棉、木质素、博尼维等狭义的改性沥青指聚合物改性(PMA 或 PMB) 三、常用聚合物改性剂 1、SBS 高低温 以丁二烯—1.3苯已稀为单位,通过离子聚合而成为嵌段聚合物——聚苯乙烯为硬段(S)段,聚丁二烯为软段(B段)。 SBS按其分子结构分为线型和星型,其玻璃化温度有两个 Tg1—— -80℃(聚丁二烯) Tg2—— +80℃ - +100℃(聚苯乙烯) 型号用四位数表示 第一位:1一线型; 4一星型第二位:于S/B 3-3/7 4-4/6 第三位:充油与否 0-未充油 1-充油 第四位:分子量 1-〈10万、 2- 14~16万、3- 23~28万星型:分子量大,高温效果好,但加工困难 充油:可改善加工工艺 S/B:视改性目的的而定,高温4/6,低温3/72.SBR 主要用于改善低温性能SBR 改性沥青加工工艺有;搅拌法、母体法、溶剂法和胶乳法。1、搅拌法:胶体磨或高速剪切机 2、母体法:用溶剂法制成橡胶:沥青=1:4的母体,施工时与沥青拌和3、溶剂法:将SBR 切片→与溶剂(二甲苯)溶胀→与液态沥青共混→回收溶剂4、胶乳法(1)直接加入法 利用合成橡胶制造过程中间产品(胶浆),再制成高浓度胶乳。在沥青混合料拌制过程中直接喷入拌和锅中(先拌沥青再喷胶乳)。 (2)预混法 将胶乳预先与沥青共混,脱水后再使用,能与沥青均匀混合,效果明显。 3、PE主要改善高温性能

SMA沥青混合料耐久性研究

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

SBS改性沥青的性能与应用

SBS改性沥青的性能与应用 摘要:我国高速公路建设自改革开放以来,经历了从无到有,从起步到建设成高速公路网的翻天覆地变化。与此同时,传统的普通沥青已经很难适应现代对公路的高标准要求,而改性沥青的研制与应用则较好地解决了这一问题。本文主要通过介绍SBS改性沥青在高温、低温条件下的抗车辙、抗裂性能,与水稳定性,抗滑能力等内容,比较得出其对于传统沥青在工程、经济、社会各方面的优越性,探究了加强对SBS改性沥青的学习,开展对SBS改性沥青深入的研究与推广其广泛应用的长远意义。 关键词:SBS改性沥青;改性沥青性能;改性沥青应用;沥青施工;工程效益;应用前景 1 前言 随着交通流量的增长、车载质量的增加以及高温和低温的作用,为适应道路路面的使用性能的要求,保证路面良好的使用状态,延长路面的使用寿命,就必须探寻更高性能的路面材料。SBS改性沥青混凝土具有很好的高温抗车辙能力,低温抗裂能力,改善了沥青的水稳定性,提高了路面的抗滑能力,增强了路面的承载能力,提高了沥青的抗氧化能力,是比较优良的路面材料。自上世纪40年代以来,国内外学者对各类改性沥青的性能进行了大量的研究工作,改性沥青技术得到了越来越多的重视。现有研究结果表明,与其他改性沥青相比,SBS(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯)改性沥青的综合性能[1]更为突出,SBS改性沥青必将在未来很长的一段时间内得到更深入的研究和更广泛的应用。 2 SBS改性沥青简介 SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体,是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物,SBS改性沥青是以基质沥青为原料,加入一定比例的SBS改性剂,通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中,同时,加入一定比例的专属稳定剂,形成SBS共混材料,利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。在良好的设计配合比和施工条件下,用SBS改性沥青铺筑的沥青混凝土路面有着传统沥青路面无法比拟的优越性能,具有很好的耐高温、抗低温能力以及较好的抗车辙能力和抗疲劳能力,并极大地改善沥青的水稳定性,提高了路面的抗滑性能。

混凝土耐久性分析

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

浅谈改性沥青的性能和应用

浅谈改性沥青的性能和应用 摘要:改性沥青的优良路用性能已经受到了人们的认可和重视。本文对改性沥青的性能与应用谈一些看法。 关键词:改性沥青,性能,应用 Abstract: the excellent modified asphalt road with properties have been recognized by people and attention. In this paper the properties and the application of the modified asphalt some views on. Keywords: modified asphalt, properties, application 随着公路修筑等级的提高及交通量的增大,普通石油沥青的性能已无法满足需要,而采用改性沥青以解决路面抗滑、耐久性及大承载力的问题,改性沥青所带来的优良的路用性能已经受到了人们的认可和重视。本文对改性沥青的性能与应用谈一些看法。 一、改性沥青的涵义与分类 1、改性沥青的涵义 根据《公路改性沥青路面施工技术规范》,所谓改性沥青是指通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂(改性剂)或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得到改善而制成的沥青结合料。为什么要对沥青进行改性呢?主要有两个方面的原因:从沥青的性能来讲,它是一种对度很敏感的材料,随着度的变化其状态和性能都将发生变化。度升高时沥青会变软、变稀,粘结力下降,度下降时会变稠、变硬、变脆,丧失粘结力。这种性能对沥青的使用是很不利的,在夏季或气候炎热的地区,在重载的作用下沥青路面易形成车辙;在冬季或寒冷的地区,沥青路面易出现裂缝。这些问题的出现,不仅使路面的使用状态变坏,而且要大大缩短路面的使用寿。从客观需要看,现代公路交通,特别是高速公路对沥青路面的要求越来越高,现代交通的特点是交通量大、载重量大、行车速度大,所以要求路面承载能力大、耐久性好并具有良好的表面状况。我国的石油大多属于石蜡基,用其提炼加工出来的沥青一般性能较差、标号较低,难以满足上述要求。改性沥青的目的就是要改善沥青的感性,提高软化点,降低脆点,扩大改性沥青混凝土路面高不软、低不裂的度范围,并具有较高的强度,从而大大延长使用寿,获得良好的经济效益和会效益。

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