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生态主动抑尘沥青混合料配合比设计及水稳性能评价

更新时间:2016-07-05

随着我国社会经济高速且持续的增长,建筑、交通、化工、能源等产业随之迅猛发展,加之日益规模化的城镇化发展趋势使得道路建设、削山造地等工程造成城市粉尘飞扬. 扬尘是城市污染的主要来源,这严重影响了市民正常的生活[1]. 现如今,扬尘污染不断加剧,为保护我们赖以生存的环境,全球各个国家都在努力抑制扬尘污染量[2].

生态主动抑尘沥青混合料是将传统沥青混合料中的矿粉成分等体积地置换为高效吸附改性添加剂,使其充分分散在沥青胶浆中,发挥其吸附功能,主动吸附空气中的水分,利用路表附着的水分抑制扬尘. 国内外的研究发现不同类型的吸附改性添加剂的作用机理不同. 无机盐类是通过渗透压、毛细管现象和车轮荷载的泵吸作用,使吸附改性添加剂从混合料内部浓度较高的狭小空间,逐渐向浓度较低的道路表面释放出来,与空气中的水分充分接触后,使水的液相蒸气压下降,在混合料表面聚集大量水分,凝结并聚集在沥青混合料路面表层,形成一层水膜,通过水膜的捕捉和吸附作用吸附路面上的扬尘,以达到净化空气、减少有害气体的效果[3]. 而多孔隙粉类材料则是通过直接改变沥青混合料中沥青胶浆的微观孔隙特征来降低水的液相蒸气压力来达到吸附水分的效果[4].

由此可见,随着对于类比推理研究的深入,对类比推理的定性的说明逐渐变成了定量的、精确的描述。而要对类比推理进行细致的刻画,需要从两个方面入手:一是要建立一种知识表达的体系,用于表示始源和目标中相关概念的内涵,分析概念之间的关系和概念系统的结构;二是要探讨类比推理的计算模型,使得类比推理在各个阶段都遵循相应规则而具有较高的可靠性。

本文主要根据规范要求对生态主动抑尘沥青混合料原材料的技术指标进行了验证,基于抗滑性需求,对生态主动抑尘沥青混合料进行了配合比设计,确定了不同类型吸附改性添加剂的掺配方式. 同时,确定了不同类型吸附改性添加剂在不同掺量下的最佳油石比,并通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂实验确定了保证路用性能的前提下,不同类型吸附改性添加剂的最佳掺量.

1 原材料技术指标和级配设计

1.1 原材料技术指标

生态主动抑尘沥青混合料主要由集料、SBS改性沥青、吸附改性添加剂组成的混合材料. 原材料的各项性能指标均会对混合料的路用性能和抑尘功能产生影响,本文首先通过规范中规定的方法对粗细集料、矿粉、SBS改性沥青进行性能测试.

1.1.1 粗、细集料和矿粉

在抑尘沥青混合料中使用的粗集料应该保持其清洁且干燥. 为了保证其路用性能,需要集料具备足够强度和耐磨性的要求. 本实验粗集料使用硬度高、耐久性好的玄武岩,按照《公路工程集料试验规程(JTGE 42—2005)》[5]中的要求进行试验,具体技术指标如表1.

表1 粗集料物理力学技术指标

检测项目单位技术要求试验结果试验方法表观相对密度,不小于—2.62.798T0304—2005吸水率,不大于%2.01.13T0304—2005石料压碎值,不大于%2621.2T0316—2005洛杉矶磨耗损失,不大于%2817.8T0317—2005黏附性,不小于级44T0616—1993针片状颗粒含量(混合料),不大于%15—T0312—2005水洗法<0.075mm颗粒含量,不大于%10.1T0310—2005

细集料在生态主动抑尘沥青混合料中起到的是填充作用,采用玄武岩,填料采用磨细的石灰岩矿粉,具体技术指标如表2,表3.

表2 细集料物理力学技术指标

检测项目单位技术要求试验结果试验方法表观相对密度,不小于—2.62.694T0304—2005吸水率,不大于%2.01.28T0304—2005水洗法<0.075mm颗粒含量,不大于%30.3T0310—2005棱角性(流动时间),不小于s3043.2T0345—2005砂当量,不小于%6065T0334—2005

表3 矿粉的物理力学技术指标

检测项目单位技术要求试验结果试验方法表观相对密度,不小于—2.52.824T0352—2000吸水率,不大于%1.00.3T0332—2005粒度范围<0.6mm%100100T0351—2000粒度范围<0.15mm,不小于%9099.72T0351—2000粒度范围<0.075mm,不小于%7583.55T0351—2000亲水系数,小于—10.42T0353—2000塑性指数,小于—42.3T0354—2000

1.1.2 SBS改性沥青

抑尘沥青混合料中沥青采用SBS改性沥青,含有抗剥落成分,可增加沥青和集料之间的黏附性. 根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20—2011)》[6]中的相关规定对其进行性能测试,其主要技术指标如表4.

表4 SBS改性沥青的基本技术指标

试验项目单位试验结果技术标准针入度(25℃,100g,5s)0.1mm68.260~80针入度指数PI,不小于—0.830软化点,不小于℃58.755延度(5cm/min,5℃),不小于cm3330动力黏度(135℃),不大于Pa·s2.23闪点,不小于℃308230弹性恢复(25℃),不小于%7065

1.2 配合比设计

以无水氯化钙置换矿粉时,且置换比例为100%时,残留稳定度低于80%,不符合规范要求. 当置换比例75%,50%,25%时,残留均稳定度高于80%,符合规范要求.

从图4可以看出,多种矿物分立共存于微波场中时,金属矿物和脉石矿竞争吸收微波能量后温度高低差异明显,其中,脆硫锑铅矿温度最高,其次是黄铁矿,再次是锡石,之后是闪锌矿、石英和碳酸钙温度最低。作者所在课题组前期研究[9-10]及文献资料[11-14]都证明了闪锌矿、脉石矿物(石英、碳酸钙)等基本吸波能力极差,且在微波场升温极其缓慢。这验证了锡石多金属硫化矿置于微波场中加热时,微波就会选择性或优先加热黄铁矿、脆硫锑铅矿、锡石,而脉石矿物不能被微波加热。

表5 抗滑型AC-13沥青混合料合成级配

抗滑型AC-13通过下列筛孔(mm)的质量百分率/%筛孔尺寸/mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配上限100100856850382820158级配下限100906838241510754级配中值1009576.5533726.51913.5106设计级配10092704639302216128

1.3 掺配方式

为保证沥青混合料路用性能满足规范要求,本文主要是将吸附改性添加剂作为一种填料,等体积的置换沥青混合料中的矿粉成分,掺加到沥青混合料中,经拌合形成生态主动型抑尘沥青混合料.

无水氯化钙、天然沸石粉、玉米芯粉及矿粉的相关物理技术指标与测试结果见表6.

由表6可知,3种吸附材料在某些性质上可代替矿粉作为沥青混合料中的填料成分,其中天然沸石粉与矿粉性质最为相近.

1.4 最佳油石比确定

本文根据试验规范要求,对沥青混合料进行配合比设计. AC-13的油石比为4.5%左右,故以3.5%,4.0%,4.5%,5.0%和5.5%等5种油石比分别与上述配合比例的合成集料成型出标准马歇尔试件.

马歇尔试件的毛体积密度、最大理论相对密度、空隙率VV、矿料间隙率VMA、沥青饱和度VFA如表7.

表6 三种吸附改性添加剂与矿粉的物理技术指标

材料名称吸附原则表观密度/(g·cm-3)粒度/μmpH值水中溶解度无水氯化钙界面润湿白色粉末1.28907.5~8.0易溶于水天然沸石粉毛细凝聚白色粉末2.75317.0~7.5不溶于水玉米芯粉毛细凝聚黄色粉末0.72847.09.0%矿粉—灰色粉末2.821318.0~8.5不易溶于水

表7 马歇尔试件体积参数

油石比/%最大理论密度/(g·cm-3)毛体积密度/(g·cm-3)VV/%VMA/%VFA/%3.52.8012.49213.4420.742.94.02.7832.51811.7318.547.14.52.7712.5579.3417.357.45.02.7462.5716.3516.666.35.52.7202.5794.7116.770.7

2)确定内掺式为吸附改性添加剂在沥青路面的最佳掺配方式,将3种吸附改性添加剂分别以100%,75%,50%的体积百分比置换沥青混合料中的矿粉成分,通过试验得到各自的最佳油石比.

表8 马歇尔试件稳定度及流值

油石比/%稳定度/kN流值/0.1mm3.58.4311.74.09.6124.34.511.9529.85.011.7732.95.510.4838.8

根据以上试验结果计算得出沥青混合料的最佳油石比为4.62%.

1.5 混合料体积参数变化情况分析

填料矿粉在沥青混合料中扮演着至关重要的角色,可与沥青形成沥青胶浆,而沥青胶浆的性能对沥青混合料性能的优劣具有决定性作用. 本文将所选择的3种吸附改性材料分别以50%,75%,100%的体积百分比置换矿粉,如表9设计试验. 3种置换比例下替代的3种吸附改性添加剂质量如表10.

表9 3种吸附改性材料代替矿粉的体积百分比 %

设计试验无水氯化钙天然沸石粉玉米芯粉150505027575753100100100

表10    每组6 000 g混合料中3种吸附改性材料

代替矿粉的质量 单位:g

设计试验无水氯化钙+矿粉天然沸石粉+矿粉玉米芯粉+矿粉1109+240234+24062+2402164+60351+6092+603218+0468+0123+0

在最佳沥青用量的情况下,以吸附改性添加剂按照体积百分比为50%,75%和100%的比例置换矿粉,将掺加了天然沸石粉、无水氯化钙和玉米芯粉的沥青混合料与只掺加了矿粉的沥青混合料各体积参数的变化情况进行对比. 结果表明:吸附改性添加剂替代矿粉掺入沥青混合料中不会很大幅度地改变沥青混合料的最佳油石比,而且按照不同比例掺入吸附改性添加剂与只掺入矿粉的沥青混合料的体积参数(包括毛体积密度、空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度)不会发生很大变化. 不同吸附改性添加剂掺量的最佳油石比结果如表11.

2 生态主动抑尘沥青混合料水稳性能试验结果与分析

生态主动抑尘沥青混合料与其它沥青混合料相比存在着特殊性,因为其表面存在一层水膜,导致沥青与集料之间的黏附性降低,从而影响路面耐久性.

表11 沥青混合料最佳油石比汇总表

填料种类及替代矿粉比例矿粉天然沸石粉无水氯化钙玉米芯粉100%50%75%100%50%75%100%50%75%100%最佳油石比/%4.624.644.845.164.624.644.764.724.745.18

所以水稳性能是生态主动抑尘沥青混合料设计需要考虑的关键因素[9]. 沥青混合料的水稳定性包括耐水性能和抗冻性能,本文分别用天然沸石粉、无水氯化钙、玉米芯粉以0%,50%,75%,100%的体积百分比置换矿粉掺入到沥青混合料中进行浸水残留马歇尔试验及冻融劈裂强度比试验,从而确定吸附改性添加剂的最佳掺量.

2.1 浸水马歇尔试验

采用确定的矿料配和比和最佳油石比各制备2组标准马歇尔试件,每组4个. 第1组试件60 ℃水浴48 h后,测其浸水稳定度MS1,第2组试件60 ℃水浴30 min后,测其马歇尔稳定度MS,然后按照公式(1)计算其浸水残留稳定度.

(1)

1)当以天然沸石粉置换矿粉时,冻融劈裂强度比均不低于80%,能满足规范要求.

表12 沸石粉置换矿粉后浸水马歇尔试验结果

置换量稳定度/kN流值/mm浸水稳定度/kN流值/mm残留稳定度/%0%10.893.299.583.848850%9.724.257.943.888275%9.454.537.844.6783100%8.583.396.953.7681

表13 无水氯化钙置换矿粉后浸水马歇尔试验结果

置换量稳定度/kN流值/mm浸水稳定度/kN流值/mm残留稳定度/%0%10.893.299.583.848850%8.814.757.315.528375%8.795.397.395.5680100%8.146.026.276.1777

表14 玉米芯粉置换矿粉后浸水马歇尔试验结果

置换量稳定度/kN流值/mm浸水稳定度/kN流值/mm残留稳定度/%0%10.893.299.583.848850%7.256.146.026.738375%6.825.345.187.7976100%6.877.674.888.1471

由表12~表14结果,可得如下结论:

天然沸石粉以0%,50%,75%,100%的体积百分比置换矿粉时,沥青混合料的稳定度基本维持在8~10 kN之间范围内波动,可以认为其掺入对沥青混合料的稳定度影响不是特别明显,残留稳定度几乎都可以维持在80%以上,能满足规范要求.

为了使混合料在具有最优骨架状态,达到最佳的密实状态,且具有良好的抗滑性能和抗水害性能. 根据《公路沥青路面施工技术规范》要求[7],潮湿路面推荐采用抗滑型AC-13沥青表层混合料,结合规范中AC-13沥青混合料的上下限级配要求,以国内外抗滑型AC-13沥青表层混合料的级配设计的研究成果[8],根据水洗筛分试验结果进行混合料的组成设计,最终确定了矿料的组成,矿粉用量为8%,并控制相关指标调整矿料级配参数,得到初始矿料级配组成如表5.

青玉的台面发出一阵阵裂响,数道裂纹从天葬师的脚下生出,朝着四外延展。天葬师的双腿颤抖着,双臂也颤抖着,利刃带起的风,割在他裸露的头脸上,留下丝丝血痕。羽袍裹在他的身上,宽大的袍襟迎风招展,宛如夜色中展翅腾空的苍鹰。

以玉米芯粉置换矿粉时,在体积置换比超过50%时,残留稳定度明显不满足规范要求.

2.2 冻融劈裂试验

采用确定的矿料配和比和最佳油石比各制备2组2面击实各50次的标准马歇尔试件,每组4个. 第1组试件先抽真空,然后在-18 ℃冰箱冷冻室中冷冻16 h,再于60 ℃水浴24 h,最后在25 ℃水浴2 h即完成了一次冻融循环,用于冻融循环后的劈裂试验. 第2组试件置于常温25 ℃条件下,用于未冻融循环的劈裂试验,可按照公式(2)计算劈裂抗拉强度.

模糊PID控制器以角度偏差e和角度偏差变化率ec作为输入,变量kp,ki,kd作为输出,将e,ec,kp,ki,kd的模糊子集设为{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}={NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB},角度偏差e、角度偏差变化率ec和kp的论域均为{-6,-4,-2,0,2,4,6},ki和kd的论域均为{-3,-2,-1,0,1,2,3}。NB、PB为S型函数,其它为trimf函数。根据已有PID控制系统的设计经验,得模糊控制参数调节器对PID参数的调整规律[1]:

RT=0.006 287PT/h.

(2)

式中:RT为劈裂抗拉强度(MPa),PT为试件承受的最大荷载值(N),h为试件高度(mm),然后可按照公式(3)计算冻融劈裂抗拉强度比.

(3)

式中:TSR为冻融劈裂抗拉强度比(%),RT1为未经冻融循环的第1组待测马歇尔试件的劈裂抗拉强度值(MPa),RT2为经受冻融循环后的第2组待测马歇尔试件的劈裂抗拉强度值(MPa).

3种吸附改性添加剂置换矿粉后沥青混合料的冻融劈裂试验结果如表15~表17.

表15 沸石粉置换矿粉后冻融劈裂试验结果

置换量未冻融破坏荷载/kN冻融后破坏荷载/kN未冻融劈裂强度/MPa冻融后劈裂强度/MPa冻融劈裂强度比/%0%10.899.021.050.908650%9.727.410.950.798375%9.457.270.920.7581100%8.586.330.830.6680

表16 无水氯化钙置换矿粉后冻融劈裂试验结果

置换量未冻融破坏荷载/kN冻融后破坏荷载/kN未冻融劈裂强度/MPa冻融后劈裂强度/MPa冻融劈裂强度比/%0%10.899.021.050.908650%8.816.860.860.698175%8.796.300.840.6680100%8.145.260.740.5371

表17 玉米芯粉置换矿粉后冻融劈裂试验结果

置换量未冻融破坏荷载/kN冻融后破坏荷载/kN未冻融劈裂强度/MPa冻融后劈裂强度/MPa冻融劈裂强度比/%0%10.899.021.050.908650%7.256.220.750.608075%6.824.870.640.4677100%6.874.450.620.4373

由表15~表17可得如下结论:

式中:MS0为试件的浸水残留稳定度(%),MS1为试件浸水48 h后的稳定度(kN). 3种吸附改性添加剂置换矿粉后沥青混合料的浸水马歇尔试验结果如表12~表14.

2)当以无水氯化钙置换矿粉时,且置换比例为100%时,冻融劈裂强度比低于80%,不符合规范要求. 置换比例低于75%时,冻融劈裂强度比均满足规范要求.

当时的纵横家苏秦描述:“临淄之途,车毂击,人肩摩,连衽成帷,举袂成幕,挥汗成雨,家敦而富,志高而扬”,可见在战国时期,以泱泱大国之风称雄于各诸侯国的齐国,其都城临淄已发展成为中国古代东方最繁荣的城市,千年前的人们也因“家敦而富,志高而扬”,经常聚首宴饮了。这样的一组铜餐具,全套可以放在一个铜罐中,方便实用,极有可能是主人出行时使用的。

通州区河流水系较为发达,大部分河堤路可改造成景观绿道,原有路由宽度较窄时,可改造成图4(a)所示断面,打造慢性交通系统,仅供行人和非机动车走行,以休闲观光为主要功能;原有路由宽度较为适宜时,可划分出双向两车道的断面形式,如图4(b)所示;图4(c)为改造的于家务乡凤港减河绿道示意图.

3 结论

参考文献

(三)经济结构和贸易状况持续改善。一是产业结构逐渐优化。从制造业方面看,德国劳动力实际工资水平已大幅降低,德国制造业成本显著下降。此外,“双元制”职业教育体系为德国制造业提供源源不断的高素质技术工人,制造业已成为德国实体经济支柱,德国制造品出口竞争力优势明显。从服务业方面看,服务业占国民经济比重保持稳定。2005年以来,除金融危机期间,德国服务业增加值占GDP比重一直保持在69%左右。二是贸易状况持续改善。自2005年默克尔上台以来,除2009年外,德国商品和服务贸易顺差不断扩大。其中,2016年为2970亿美元,创“二战”以来最高水平,超越中国成为全球最大贸易顺差国。

3)当以玉米芯粉置换矿粉时,在体积置换比超过50%时,冻融劈裂强度比明显不满足规范要求.

进行马歇尔试验,在60 ℃水浴环境下浸泡30 min后进行马歇尔试件稳定度及流值的测定,测试结果如表8.

3)规范要求:浸水马歇尔试验残留稳定度在80%以上、冻融劈裂试验冻融劈裂强度比在80%以上. 通过3种吸附改性添加剂在不同置换率下置换矿粉后得到的试验结果可以确定,吸附改性添加剂最佳掺量为:天然沸石粉的最佳掺量为抑尘沥青混合料的总质量8%;无水氯化钙的最佳掺量为抑尘沥青混合料的总质量6%;玉米芯粉的最佳掺量为沥青混合料总质量的4%.

1)生态主动抑尘沥青混合料的原材料包括集料、矿粉、沥青及3种抑尘吸附改性添加剂的性能均符合规范要求.

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英拉对访华期间参观中国国家防汛抗旱总指挥部和水利部,了解中国防汛抗旱减灾管理工作感到非常高兴。她指出,去年泰国遭受重大水灾后,中国政府及时提供援助,帮助和支持泰国人民渡过难关。对此,泰方深表感谢。

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一般存在于项目前期阶段不完整,施工中形成的更多的矛盾,使施工方疲于应付各种局部的矛盾,削弱了能源管理的质量。还有就是负责人考虑到自己利益或者别的因素而对设计和监管工作进行过多的干扰,也会对工程的进展以及质量产生一些影响。

[6] JTGE 42—2005. 公路工程集料试验规程[S].

因此,式(7)、(8)表示的非凸二次约束二次规划问题(non-convex QCQP)的松弛规划问题(RQCQP)为:

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2016年底,云南建设完成1个统筹全省服务资源的枢纽服务平台、16个州市综合服务窗口平台和13个重点产业集群(行业)专业窗口服务平台的网络体系。两年来平台累计带动1398家服务机构,其中有近330家服务机构在平台网络在线系统通过发布服务信息、开展线上服务等方式,为全省中小微企业不同发展阶段提供全方位服务支撑。每年依托各州市中小企业“窗口”服务平台,重点围绕政策解读、信息发布、创业辅导、技术支撑、互动对接、展览展示、创新论坛等内容,采取形式多样、种类丰富的方式集中开展了“双创”活动。

设计模式(Design pattern)是一套能被反复使用的代码设计经验的总结。它使代码编写真正实现了工程化,是软件工程的基石脉络。

② 低 PLR组(PLR≤125)患者 114例(44.4%),高 PLR组 (PLR>125)患者 143例(55.6%)。两组患者的各临床资料之间差异无统计学意义。

罗亮,张涛,于静,索智
《北京建筑大学学报》2018年第1期文献

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