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温拌阻燃SBS改性沥青性能试验分析

更新时间:2009-03-28

目前,公路隧道路面普遍采用沥青混凝土路面形式。然而,沥青属于可燃物,在相对封闭且通风性能差的隧道中一旦发生火灾,就会引起沥青的燃烧,隧道中的人员生命和财产安全将受到极大的威胁。同时,沥青路面施工通常采用热拌法。高温拌合的缺点是耗能高且产生大量粉尘、温室气体及有害气体,不仅违背了绿色环保原则,而且严重损害了施工人员的身体健康。因此,有必要开展温拌阻燃SBS改性沥青技术研究。欧美的学者们较早对温拌阻燃沥青进行了相关研究[1]。Troitzsch[2]研究了几种不同阻燃剂的技术特性。Lee[3]等人研究了短期和长期老化状态下温拌沥青性能的变化规律。Fakhri[4]等人研究了温拌沥青的疲劳性能。Hurley[5]等人对温拌沥青混合料的设计方法、力学性能、压实特性、高温抗车辙及水稳定性进行了系统的研究。中国的学者们对温拌阻燃沥青也展开了一系列研究。杨志峰[6]等人通过三大指标、布氏旋转粘度、粘温扫描及DSR等试验,研究了7种不同温拌剂对SBS改性沥青性能的影响。李雪连[7]等人通过三大指标、布氏旋转粘度、粘温扫描、DSR及BBR等试验,研究了不同掺量的Sasobit对SBS改性沥青性能的影响,并提出Sasobit的最佳掺量。李波[8]等人基于表面自由能理论,研究了Sasobit和Evotherm 3G温拌SBS改性沥青的粘聚功、剥落功及与石灰岩质集料的粘附功和配伍率,得出2种温拌剂对SBS改性沥青水稳定性的影响规律。张月[9]等人采用EWMA-1、水性温拌剂、EC-120及Aspha-min 4种温拌剂,通过三大指标、老化性能及布氏粘度试验,研究了胶粉改性沥青中掺入不同温拌剂的温拌效果和对其常规性能的影响。周志刚[10]等人研究了Sasobit温拌剂和FRMAXTM阻燃剂对SBS沥青各项性能的影响。由于温拌剂和阻燃剂的种类多,且与不同的沥青组合能产生许多种类的温拌阻燃沥青,同时,各自的研究目的、试验方法及试验条件都存在着不同程度的差异。因此,温拌阻燃沥青的研究成果具有局限性,需开展更多相关的研究,以完善温拌阻燃沥青技术并促进其推广应用。为此,作者针对SBS改性沥青,拟利用2种温拌剂和2种阻燃剂,测试3种沥青(温拌沥青、阻燃沥青及温拌阻燃沥青)的常规技术性能指标、极限氧指数及PG分级指标,对比分析温拌剂和阻燃剂对SBS改性沥青施工性能、路用性能及阻燃性能的影响,以期为温拌阻燃沥青路面工程应用提供依据。

图像小波去噪首先要根据去噪图像的特点选择合适的小波基函数。针对肺部CT图像的特点选择Daubechies小波(dbN)。dbN小波具有紧支集的标准正交基,其离散形式如下:

1 原材料及其性能指标

1.1 沥青

本试验所采用的原样沥青为I-D等级的SBS改性沥青,其技术指标见表1,均满足规范 要求[11]

 

表1 SBS改性沥青技术指标Table 1 Technical index of SBS modified asphalt

  

测试指标25℃针入度延度(5cm/min)5℃15℃软化点/℃闪点/℃135℃粘度/(Pa·s)RTFOT后残留物质量变化/%25℃残留针入度比/%5℃残留延度/cm15℃残留延度/cm测试结果56.130.0104.178.13192.680.18818.563.55规范要求30~60≤20-≤60≤230≥3≥±1.0≤65≤15-

1.2 温拌剂

选用2种温拌剂Sasobit和EWMA-1。Sasobit温拌剂由德国沙索公司研究开发,外观为白色或淡黄色固体小颗粒,滴熔点为115 ℃,闪点为286 ℃,密度为0.9 g/cm3,是一种新型聚烯烃类沥青普适改性剂。其降温机理为:Sasobit的滴熔点较低,高温条件下易熔于沥青或混合料。Sasobit在沥青中具有润滑作用,可有效降低沥青粘度,使沥青混合料在较低的温度下也能获得较好的施工和易性能,从而降低拌合温度。EWMA-1温拌剂是一种表面活性剂类沥青添加剂,常温下为暗黄色液体,20 ℃粘度为760 mPa·s,密度为0.966 g/cm3。其降温机理为:该温拌剂在沥青混合料的拌合过程中,由于机械搅拌作用沥青内部形成大量结构性水膜,水膜在拌合中具有润滑作用,显著提高混合料的拌合和易性,从而降低拌合温度。

1.3 阻燃剂

选用FRMAXTM高效阻燃剂和Sasoproof阻燃剂。FRMAXTM高效阻燃剂是一种复合型阻燃剂,外观为白色粉末,密度为0.8~1.8 g/cm3,熔解温度超过130 ℃。其阻燃机理为:沥青中的阻燃剂受热时,表面产生一层均匀的炭层泡沫层,该层结构具有隔热、氧及抑烟功能,有效防止沥青受热熔滴,达到阻燃的目的。Sasoproof阻燃剂是一种复合型无卤阻燃改性剂,主要原材料为氮磷系阻燃剂,外观为白色粉末,密度2.2 g/cm3,吸热温度大于250 ℃,分解温度大于270 ℃。其阻燃机理为:氮磷系阻燃剂在高温燃烧中发生分解,吸收大量热量,大大降低沥青及其周围温度,起到抑制沥青燃烧的作用。同时,氮磷系物质分解生成一层粘稠状的磷的含氧酸、惰性气体和水,起到隔氧、隔热及降低沥青表面温度的作用,从而达到阻燃的目的。

2 温拌阻燃沥青的制备方法

为了减少制备过程中的老化,制备温度应控制在140~150 ℃之间。为了使温拌剂和阻燃剂能均匀稳定地分散在沥青中,采用AE300L-P型实验室乳化机高速剪切仪进行制备。

完善林地管护养护机制。一是严格林地保护利用,确保生态绿线,对公共绿地、居住区绿地、防护绿地、生产绿地、其他绿地等范围控制线内的土地只准用于绿化建设,除国家重点建设等特殊用地外,不得改为他用。二是探索将国有林场、公园等经验丰富的绿化、养护管理单位融入到集体林地的养护管理当中,使林地的使用权、所有权、管理权有机分离。引进市场管理方法,专业队伍造林、专业队伍养护、专业队伍管理的方式,有效化解现阶段林业发展中集体土地绿化管护跟不上,保存率低,林地质量差的突出矛盾,以提高林业发展的总体质量和综合效益,逐步实现林业持续、健康、有序的发展。

1) 温拌沥青制备方法

对于液体温拌剂,用电炉将沥青温度均匀加热到140~150 ℃。加热期间,采用玻璃棒搅拌,防止局部过热。将对应质量的温拌剂分多次缓慢倒入沥青中,同时,用玻璃棒不停地搅拌,待温拌剂均匀溶入沥青且不再发泡后,采用600 转/min进行恒温高速剪切10 min。对于固体粉末温拌剂,采用相同的操作方法,待温拌剂均匀熔入沥青且表面颗粒漂浮现象明显消散后,调节高速剪切仪至1 500~2 000 转/min,恒温高速剪切20 min。

2) 阻燃沥青制备方法

阻燃沥青的制备需将沥青温度加热到160~170 ℃,操作方法与温拌沥青制备方法相同,采用1 500~2 000 转/min进行恒温高速剪切15 min。

3) 温拌阻燃沥青制备方法

从表5中可以看出,将Sasobit温拌剂加入到原样SBS沥青中,使沥青在高温区的粘度大幅度降低,表明:Sasobit温拌剂的降粘效果非常显著,在低温区的粘度反而比原样沥青的增加,这对沥青的路用性能有利。添加FRMAXTM阻燃剂使温拌沥青的粘度有所增加,但在高温区粘度增加的幅度较小。随着温度的降低、FRMAXTM阻燃剂的加入,温拌沥青粘度增加得较大。但从总体来看,温拌阻燃沥青的粘度比原样SBS沥青的粘度明显减小。因此,就施工拌合与击实温度来说,FRMAXTM高效阻燃剂的掺入对Sasobit温拌沥青施工温度的影响较小。

制备温拌阻燃沥青时采用先制备温拌沥青的方法,即在约140 ℃添加温拌剂先制备温拌沥青,然后再向温拌沥青中添加阻燃剂。温拌沥青在约140 ℃已具备较好的流动性,阻燃剂可以较均匀地分散在温拌沥青中,就可减小制备过程中温拌阻燃沥青的老化。

3 三大指标试验

本试验中各温拌剂和阻燃剂与SBS改性沥青的互掺用量为:Sasobit 3%,EWMA-1 7‰,FRMAXTM 7%,Sasoproof 6%。沥青三大指标测试结果见表2。

 

表2 沥青三大指标测试结果Table 2 Test results of three index of asphalt

  

沥青类型25℃针入度/(0.1mm)软化点/℃15℃延度/cmSasobit45.885.683.0EWMA-155.874.9130.5Sasobit+FRMAXTM49.084.948.0EWMA-1+FRMAXTM53.067.076.1Sasobit+Sasoproof48.179.322.9EWMA-1+Sasoproof50.264.475.1

从表1,2中可以看出,原SBS改性沥青中掺入Sasobit温拌剂,其针入度大幅度降低,软化点大幅度提高,延度大幅度减小。表明:Sasobit温拌剂的加入使原样沥青的高温性能提高,低温性能下降;原样SBS改性沥青掺入EWMA-1温拌剂后,其针入度的变化不大,软化点略有降低,延度大幅度增加。表明:EWMA-1温拌剂的加入使原样沥青的高温性能略有下降,低温性能大幅度提高。

将FRMAXTM高效阻燃剂加入到Sasobit温拌沥青中,使Sasobit温拌沥青的针入度增加和软化点降低,不过两者的增减幅度都不大,但是延度大幅度降低。表明:FRMAXTM高效阻燃剂的加入对Sasobit温拌沥青的低温性能不利;FRMAXTM高效阻燃剂的加入使EWMA-1温拌沥青的针入度和软化点降低,不过两者的降低幅度也不大,而延度大幅度降低,但是由于EWMA-1温拌剂的加入使原样SBS改性沥青的延度得到大幅度提高,可部分抵消FRMAXTM阻燃剂对延度的不利影响,因此,两者的互掺相对于FRMAXTM阻燃剂和Sasobit温拌剂的互掺对原样SBS改性沥青低温性能的影响不大。同样的,Sasoproof阻燃剂与Sasobit和EWMA-1温拌剂的组合,针入度和软化点的变化幅度都不大,而延度都大幅度降低,特别是Sasobit+Sasoproof组合类型的延度降低至接近规范[11]中5 ℃延度的下限值,这对沥青的低温性能极为不利,因此,可以排除这种组合类型。

4 氧指数试验

目前,评价阻燃改性沥青的阻燃性能通常采用氧指数试验法。氧指数是指在规定的条件下,沥青试样在氮氧混合气流中能维持持续燃烧状态所需的最低氧浓度,以氧气所占总气体体积的百分数表示。试验方法参照《橡胶燃烧性能的测定(GB/T 10707-2008)》[12]。试验分别测定了原样沥青、阻燃沥青及温拌阻燃沥青的氧指数,对比分析添加温拌剂后对阻燃沥青阻燃性能的影响。SBS改性沥青及其阻燃沥青、温拌阻燃沥青的氧指数测试结果见表3。

埋深3m以内均为中~重粉质壤土,棕黄色~灰褐色,表层0.5m壤土为耕植层,且黏粒含量偏低;0.5m以下壤土可做为筑堤土料。

低中频结构接收机[6-7]的原理与零中频结构接收机类似,唯一不同点在于低中频结构接收机将射频信号下混频至低中频频点,而零中频结构接收机将射频信号下混频至零频频点。在低中频结构中,由于有用信号被搬移到较低的频点而不是被搬移到零频,因此不存在直流偏移现象。低中频结构虽然不存在直流偏移现象,但是对镜像抑制滤波提出了很高的要求。在该结构中,由于射频信号频率与本振信号频率相差不多,所以系统需要的镜像抑制滤波器应具有极高Q值。在实际应用中,极高Q值的滤波器加工相当困难,所以一般不采用这种结构。

 

表3 沥青氧指数测试结果Table 3 Test results of oxygen index of asphalt

  

沥青类型氧指数/%原样SBS18.1FRMAXTM25.2Sasoproof21.4FRMAXTM+Sasobit25.1FRMAXTM+EWMA-123.0Sasoproof+Sasobit21.3Sasoproof+EWMA-120.4

5 PG分级指标试验

为了更好地反映温拌阻燃沥青路面的路用性能,本研究采用PG分级方法,对比分析各种沥青路用性能。即利用动态剪切流变试验(DSR)和低温弯曲梁流变实验(BBR),评价原样不同类型沥青(SBS改性沥青、温拌沥青及温拌阻燃沥青)的高温抗车辙、中温抗疲劳及低温抗裂性能。由于温拌技术在实际施工期间能大幅度降低沥青的老化程度,PG分级方法中的RTFOT老化不再适用于模拟施工期间沥青的短期老化。因此,试验分别考虑无短期老化和短期老化2种情况,即分别进行了仅PAV长期老化后和RTFOT短期老化+PAV长期老化后的中温疲劳指标试验。沥青PG分级指标试验结果见表4。

从表4中可以看出,将EWMA-1温拌剂加入到原样SBS改性沥青中,使沥青在未经老化条件下的高温车辙失效温度降低,即高温PG分级下降了一个等级。可见,加入EWMA-1温拌剂对沥青的高温性能不利。将Sasoproof阻燃剂加入到EWMA-1温拌沥青中,制成温拌阻燃沥青。相比于EWMA-1温拌沥青,RTFOT老化前2种沥青高温车辙失效温度的相差不大,高温PG分级同为PG76;同样的,RTFOT老化后2种沥青在同一温度下的高温车辙失效温度一致,高温PG分级同为PG70,表明添加Sasoproof阻燃剂对EWMA-1温拌沥青高温抗车辙性能的影响不明显。将FRMAXTM阻燃剂加入到EWMA-1温拌沥青中,制成温拌阻燃沥青。相比于EWMA-1温拌沥青,RTFOT老化前、后温拌阻燃沥青的高温车辙失效温度略低,但高温PG分级仍属于同一等级,表明添加FRMAXTM阻燃剂对EWMA-1温拌沥青高温抗车辙性能的影响也不大。

 

表4 沥青PG分级指标试验结果Table 4 Test results of PG grade index of asphalt

  

沥青类型温度/℃高温失效中温失效低温等级SBS87.5/75.6—/20.2-18EWMA-181.3/75.417.1/18.9—EWMA-1+Sasoproof81.4/73.6——EWMA-1+FRMAXTM78.9/74.418.1/19.9—Sasobit92.2/80.118.4/21.4-18Sasobit+Sasoproof86.5/78.1——Sasobit+FRMAXTM89.0/81.416.7/—-18规范要求G*/sinδ(原样沥青≥1.0kPa,RTFOT老化≥2.2kPa)G*sinδ≤5000kPaS≤300MPa或m≥0.3

注:①高温失效温度一栏中分隔号左、右两侧的测试结果分别属于未经老化的原样沥青和RTFOT老化后的沥青。②中温失效温度一栏中分隔号左、右两侧的测试结果分别属于PAV老化后的沥青和RTFOT+PAV老化后的沥青。

[4] Fakhri M,Ghanizadeh A R,Omrani H.Comparison of fatigue resistance of HMA and WMA mixtures modified by SBS[J].Procedia-social and Behavioral Sciences,2013,104(3):168-177.

根据本试验的低温延度、阻燃性能及高温抗车辙分析结果,仅对掺入FRMAXTM高效阻燃剂的沥青类型进行了中温动态剪切流变试验。试验结果表明:在不考虑沥青短期老化的情况下,将原样SBS改性沥青中加入温拌剂,其相应温度下的疲劳因子都有所减小(表现为失效温度降低),表明温拌剂的加入有利于沥青的抗疲劳性能。若不考虑温拌技术在施工期间的实际老化情况,仍然采用短期老化+长期老化,其中:Sasobit温拌沥青在相应温度下的疲劳因子相比于原样SBS改性沥青的疲劳因子有所增加,表明Sasobit温拌剂对原样SBS沥青的抗疲劳性能略有不利,而EWMA-1温拌剂不存在此类情况。因此,沥青采用温拌技术后的实际老化情况对温拌沥青中温抗疲劳性能评价的影响很大。同样的,对于2种温拌阻燃沥青,其抗疲劳性能相比于原样SBS沥青的抗疲劳性能都有所提高,其中:Sasobit+FRMAXTM温拌阻燃沥青的抗疲劳性能提高最为显著,因此,Sasobit+FRMAXTM温拌阻燃沥青为最优选择。仅对Sasobit温拌剂和FRMAXTM阻燃剂制备的温拌阻燃沥青进行了低温弯曲梁流变试验,分别如图1,2所示。从图1,2中可以看出,随着Sasobit掺入SBS改性沥青后,沥青的蠕变劲度模量随着温度的降低而增加,而蠕变劲度模量变化率随着温度的降低而减小。表明:Sasobit温拌剂不利于沥青的低温性能,这与沥青低温延度试验的结论一致。随着FRMAXTM阻燃剂的加入,沥青的蠕变劲度模量继续增加,蠕变劲度模量变化率继续减小。表明:FRMAXTM阻燃剂对Sasobit温拌沥青的低温性能不利,这也与沥青低温延度试验的结论一致。但原样沥青、温拌沥青及温拌阻燃沥青的低温等级均为-18 ℃。

  

图1 沥青低温弯曲蠕变劲度模量Fig. 1 Bending creep stiffness modulus of asphalt at low temperature

  

图2 沥青低温弯曲蠕变劲度模量变化率Fig. 2 The change rate of bending creep stiffness modulus for asphalt at low temperature

教授专业知识和职业技能的同时,加强实践教育,重视专业应用操作能力。学校创造条件,如在校期间增加企业见习等教学环节,加强实践养成教育(行为教育),开设丰富多彩的主题活动,如大学生创新创业实践活动,发挥学生的主观能动性,提高实践能力。为学生获取专业技能证书和学习专业知识创造条件,提高就业竞争力。实践技能证书既是对学生实践能力的肯定,增强学生的专业自信心,也是学生进入专业领域的许可证。

6 布氏旋转粘度试验

对于经过优选的Sasobit+FRMAXTM温拌阻燃沥青,考虑到阻燃剂的加入会影响温拌沥青的粘度,从而影响温拌剂的降粘效果,因此,对原样SBS改性沥青、Sasobit温拌沥青以及Sasobit+FRMAXTM温拌阻燃沥青进行了布氏旋转粘度测试,见表5。

他朝着地上“呸呸呸”吐了三口,嘴里骂了几句,来给自己壮胆,然而未等骂完,忽然闻到了空气中似乎有什么味道。

 

表5 沥青布氏粘度测试结果Table 5 Test results of Brookfield viscosity of asphalt

  

试验温度/℃布氏粘度/(mPa·s)原样SBS沥青Sasobit温拌沥青温拌阻燃沥青165652335351150132065269313526751575164712057004718492110522667190002006390681678133385366

7 结论

1) Sasobit温拌剂会增强SBS改性沥青的高温性能,降低其低温性能;而EWMA-1温拌剂则使其高温性能略有下降,低温性能大幅度提高。阻燃剂的加入对温拌沥青高温性能影响不大,但会导致其低温性能大幅度的降低。其中:Sasoproof阻燃剂的影响更为不利,特别是对于Sasobit温拌沥青。

本研究选取2种温拌剂(Sasobit 3%,EWMA-1 7‰)和2种阻燃剂(FRMAXTM 7%,Sasoproof 6%)制备不同类型温拌沥青和温拌阻燃沥青,研究了温拌剂和阻燃剂对SBS改性沥青路用性能的影响以及温拌剂和阻燃剂之间的交互作用,得到的结论为:

2) 阻燃剂在沥青中受热产生的隔热、氧层及其特殊物质的分解吸热能有效降低沥青表面温度,因此,可大幅度提高SBS改性沥青的氧指数,其中:FRMAXTM高效阻燃剂的阻燃性能优于Sasoproof阻燃剂的。而温拌剂的润滑作用会降低隔热、氧层结构的稳定性,同时温拌剂会抑制阻燃剂中特殊物质的分解,因此,温拌剂的掺入均不同程度地抑制了阻燃剂阻燃效果的发挥,其中:温拌剂Sasobit对添加阻燃剂FRMAXTM的阻燃沥青氧指数无影响。

3) 采用热拌沥青或温拌沥青的拌合方式,温拌剂对沥青抗疲劳性能影响的结果不同。若利用温拌技术,温拌剂的掺入降低了沥青的施工温度,大幅降低了温拌阻燃沥青的短期老化程度,大幅提升了SBS改性沥青的抗疲劳性能。

1)纵观典型加固剖面云图,加固前,总位移最大值为65 mm,加固后其最大值为39 mm,总位移明显减小。采用锚杆加固后的边坡,安全系数有所提高,位移减小,总体说来,加固后效果比较明显。

4) Sasobit温拌剂在沥青中具有高效润滑作用,因此,Sasobit对SBS改性沥青的施工温度区域降粘效果非常显著,同时也可进一步改善其高温抗车辙性能。而FRMAXTM阻燃剂对Sasobit温拌沥青施工温度的影响不大。

参考文献(References):

为了检验产业集聚与技术创新的互动作用对区域经济增长的影响,在式 (6)的基础上引入产业集聚与技术创新的交互项ln innit×ln aggit,以考察产业集聚、技术创新与经济增长的关系。

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从表3中可以看出,原样沥青中加入阻燃剂,沥青的氧指数得到大幅度提高。其中:FRMAXTM高效阻燃剂的氧指数高于Sasoproof阻燃剂的,FRMAXTM高效阻燃剂的阻燃性能优于Sasoproof阻燃剂的。因此,从阻燃性能要求考虑,优先选用FRMAXTM高效阻燃剂。阻燃沥青中加入温拌剂,沥青的氧指数都有不同程度的下降,表明温拌剂对阻燃剂的阻燃效果有一定的抑制作用。其中:EWMA-1温拌剂使沥青的氧指数降低程度相对较大,Sasobit温拌剂对氧指数的影响很小。相对于EWMA-1温拌剂,Sasobit温拌剂对阻燃剂的抑制作用更小。

将Sasobit温拌剂加入到原样SBS改性沥青中,使沥青的高温车辙失效温度增加,即高温PG分级上升了一个等级,表明Sasobit温拌剂的加入可提高沥青的高温性能。将Sasoproof阻燃剂加入到Sasobit温拌沥青中,制成温拌阻燃沥青。相比于Sasobit温拌沥青,RTFOT老化前温拌阻燃沥青的高温车辙失效温度有所降低,即高温PG分级下降了一个等级;RTFOT老化后温拌阻燃沥青的失效温度也有所降低,但高温PG分级仍同为PG76,表明添加Sasoproof阻燃剂对Sasobit温拌沥青的高温抗车辙性能略微不利。而FRMAXTM阻燃剂与Sasoproof阻燃剂相比,对Sasobit温拌沥青老化前、后高温稳定性的影响相对较小,高温PG分级仍属于同一等级。因此,为保证温拌阻燃沥青的高温抗车辙性能,选用FRMAXTM高效阻燃剂对沥青的高温抗车辙性能更为有利。

艾司唑仑,适用于各种失眠,催眠作用强,口服后,20-60min左右,便可入睡,可维持5h左右。临床应用中,容易出现口干、乏力、嗜睡、头胀、头痛等不良反应。佐匹克隆,适用于各种原因引起的失眠症,临床应用中,可能出现口干、头痛、口苦等不良症状。本研究,治疗组不良反应率为4%,低于对照组的16%(P<0.05)。

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经济法是对我国法律在经济管理方面的补充,它是我国维护经济健康长远发展的保护神。一方面,它结合全球经济发展得出的规律,对我国经济走向进行了实时的宏观调控,帮助我国经济更好地融入国际经济体系并在全球经济发展中取得了傲人的成绩。另一方面,经济法也规范了企业运营的操作方式,不仅避免了大规模的恶性竞争,还保证了人民群众的基本利益。此外,在经济法作用下我国经济的高速发展切实提高了我国在国际上的影响力与综合竞争力,体现了我国社会主体制度的优越性。综上,经济法在我国经济的发展过程中起着不可替代行的作用。

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周志刚,凌永毅,俞文生,罗根传,王习进
《交通科学与工程》 2018年第01期
《交通科学与工程》2018年第01期文献

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