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缓释型抗凝冰超薄铺装关键技术研究与工程应用

更新时间:2009-03-28

0 前言

沥青路面作为我国主要的路面形式,在冬季雨雪天气下,会出现路面积雪和结冰问题,导致车辆制动距离延长,容易引起追尾等交通事故。2014年2月5日~6日,江苏省连徐高速,因为降雪导致了33起交通事故的发生,造成较大的经济损失。因此,针对冬季路面积雪和结冰问题,如何提高路表的抗凝冰能力,便具有重要的现实意义。

面对路面积雪和结冰问题,传统的解决方法是在路表出现冰雪后,被动地在路表撒布融雪剂,但该方法缺乏有效的实施结冰检测手段,融雪剂的用量较大,会造成路面的侵蚀与植被死亡等不利后果,并且成本较高。针对传统办法的不足,近些年陆续出现主动型抗凝冰技术,通过在沥青混合料中添加缓释型抗凝冰材料,依靠抗凝冰材料缓慢向路表进行释放,从而降低路面冰点并起到抗凝冰作用。

1 缓释型抗凝冰材料性能评价

1.1 缓释型抗凝冰材料类型

缓释型抗凝冰材料主要有日本马飞龙(MFL)、瑞士路丽美(Verglimit)和履信抗凝冰材料3种。Mafilon,主要有效成分为含有氯化钠,一种依靠温度起效的缓释抑制冻结材料。Verglimit结构与MFL相似,具有很好的温度稳定性。履信抗凝冰材料(主要成分为NaCl),有效成分含量达到85%~90%,如图1所示。

  

图1 缓释型抗凝冰材料

1.2 不同缓释型抗凝冰材料缓释效果评价

为评价3种抗凝冰材料的缓释效果,分别按5%掺量制作掺3种抗凝冰材料的马歇尔试件及空白的基准试件,将马歇尔试件置于容器中,在室温(15 ℃)条件下,加入6 L蒸馏水使其完全浸没试件上表面,每天测一次溶液的电导率,结果如图2所示。

根据3种抗凝冰混合料与空白试件的电导率测试结果,并按照电导率与浓度的相关性,换算成3种混合料中抗凝冰材料的析出量,如图3所示。从图3中可以看到,3种混合料的析出量在第1天时增幅最大,随后缓慢增长逐渐平稳,5 d以后基本保持稳定;履信和路丽美7 d后的盐分析出量比MFL提高30%,而与路丽美相比,履信抗凝冰材料具有更好的缓释效果,释放速率降低15%,因此可以长期保持抗凝冰的效果。

  

图2 不同试件的电导率图

  

图3 不同抗凝冰材料在马歇尔试件中的析出量

1.3 缓释型抗凝冰材料性能指标

进一步对3种抗凝冰材料进行各项基本性能测试,结果如表1所示。

  

表1 抗凝冰材料性能类别体积指标抗凝冰性能密度/(g·cm-3)颗粒粒径通过率/%2.36mm1.18mm冰点/℃溶解性/%履信1.9388.518.6-3590路丽美1.872.616.9-1892马飞龙2.23100100-1771抗施工损伤性能环保性能抗吸潮性能硬度/N170℃加热质量损失(3h)/%碳钢腐蚀速率/(mm·a-1)每小时吸水率/(%·h-1)22.80.40.020.914.50.50.082.4/0.70.090.1

从表中数据对比可知,履信抗凝冰材料各项性能优异,且目前市面上进口产品价格昂贵,从经济性的角度考虑,在进行抗凝冰超薄铺装设计时,选择由常州履信新材料科技有限公司生产的履信抗凝冰材料可降低抗凝冰材料的成本40%。

在大雪的工况下,项目组提前赶赴抗凝冰试验段,实地对其抗凝冰的效果进行了观测。

2 抗凝冰超薄铺装设计与性能评价

2.1 配合比设计

成型2块车辙板,分别是掺履信抗凝冰材料U — PAVE10和普通U — PAVE10,室内冷却至常温。将2块车辙板置于室外一晚上(下雪),次日上午9点观测表面积雪情况,如图7所示。

  

表2 抗凝冰U-PAVE10超薄铺装体积指标类别试件毛体积相对密度计算理论最大相对密度空隙率VV/%设计结果2.4712.5854.4技术要求//4.0~5.5矿料间隙率VMA/%饱和度VFA/%稳定度MS/kN流值FL/(0.1mm)17.473.215.4630.4≥14.065~75≥8.020~50

2.2 路用性能评价

对所设计的抗凝冰U-PAVE10超薄铺装混合料,其路用性能进行评价。在油石比为5.6%的条件下成型试件,主要从其高低温性能、水稳定性等几个方面,性能如表3所示。

  

表3 不同类型抗凝冰材料的沥青混合料路用性能对比类别残留稳定度MS0/%劈裂强度比TSR/%动稳定度/(次·mm-1)低温弯曲破坏应变抗凝冰U-PAVE1087.583.8117922731με普通U-PAVE1088.984.5123012754με普通SMA-1392.185.8 60322876με

所设计的抗凝冰U-PAVE10混合料水稳定性略低于SBS改性SMA-13沥青混合料和常规的U-PAVE10混合料,但是可以满足改性沥青混合料的水稳定性能要求;掺加缓释型抗凝冰材料以后,混合料的动稳定度指标略有降低,但是2种U-PAVE10混合料的动稳定度指标均可达到11000次以上,相比SMA-13混合料提高90%以上,在抗车辙性能方面具有明显的优势,用于车辙的处治可达到良好的效果;抗凝冰U-PAVE10混合料的弯曲应变低于普通的U-PAVE10和SMA-13混合料,说明掺入缓释型抗凝冰材料以后,会一定程度上影响混合料的低温性能。

2.3 抗凝冰性能评价

在保证路用性能的基础上,对抗凝冰超薄铺装混合料抗凝冰性能进行评价,主要从降低路表冰点、减少冰层与路表之间的粘附性、在荷载作用下破冰的难易程度以及低温下的抗滑性能等几个方面。

由于我国医疗行业的持续发展,医院生殖医学中间的建设逐渐引起人们关注。通过研究医院中生殖医学中心的建设设计要点,能够为患者提供良好的服务,有效减少医患矛盾的出现。对于生殖医学中间建设设计人员来讲,要根据患者的实际需求,合理设置诊室,保证患者的个人信息更加安全。鉴于此,本文主要分析医院中生殖医院中心的建设设计要点。

从研究区域土壤养分的统计结果分析,黑瞎子岛的土壤有机质含量在 12.23-106.56g/kg-1之间;pH值介于4.16-5.66之间,土壤偏酸性;全氮含量在0.548-8.136g/kg-1之间;全P含量在0.094-2.527g/kg-1之间;全K含量介于13.26-61.76g/kg-1之间;碱解氮、速效磷和速效钾的含量在76.74-972.18,4.37-67.15,133.75-662.02mg/kg-1范围内变化,平均值为 231.91,15.97 和 104.68mg/kg-1。

2.3.1 冰界面拉拔试验

③绩效指标与绩效评价指标。如上文所述,绩效指标是对项目绩效目标和工作内容的细化和量化。绩效评价指标则是运用一定的绩效评价标准(计划标准、行业标准、历史标准等)衡量绩效目标(含绩效指标)实现程度的考核工具,包含个性评价指标和共性评价指标两种类型。绩效指标和绩效评价指标既是考核与被考核的关系,也存在一定程度的可转化关系。如在某个培训类预算项目中,项目单位申报产出指标——完成培训人员,指标值为“**名”。项目执行完成后,可设置绩效评价指标——培训人员完成率,用实际完成培训人员情况与申报的计划完成培训人员之比来衡量绩效指标的实现程度。

采用冰界面的拉拔试验对冰界面与路表混合料的粘结性能进行评价。该方法采用粘结力为指标评价冰层与路面之间的粘结性,从而间接地反映混合料的抗凝冰性能。试验时将不同除试件放入拉拔设备中固定好,拉拔设备的底部浇上一层水,保证试件的底面与水面接触。待冰冻完全后分别进行拉拔试验,试验如图4所示。试验时,选择采用履信抗凝冰材料的抗凝冰U-PAVE10混合料试件,对比试件为普通的U-PAVE10试件与掺加5%路丽美的抗凝冰U-PAVE10试件,3种混合料的冰层界面拉拔强度如图5所示。

  

图4 拉拔试验

  

图5 3种马歇尔试件冰拉拔力

能均能满足设计要求。与常规的SMA — 13混合料相比,抗凝冰U-PAVE10混合料在水稳定性、低温抗裂性能方面与其基本相当,但是动稳定度指标提升了约90%,在抗车辙性能方面具有明显的优势。

2.3.2 破冰试验

采用破冰试验,用冰层破碎时所需的荷载大小表征抗凝冰混合料的破冰能力。试验时,成型3组试件,冷却后不脱模,在混合料底面涂抹黄油,防止水从底部流出;在试件表面喷洒3 mm厚的预先制备的0 ℃的水,每个试件控制洒水量相同;置于-5 ℃温度下进行冰冻试验24 h;采用MTS试验机对试件施加静荷载进行破冰试验,记录加载时压碎冰层过程中荷载的峰值,即为冰层破坏应力的大小试验结果如图6所示。

  

图6 破冰试验结果

从实验结果来看,普通U — PAVE10试件破冰力最大,掺路丽美的抗凝冰U — PAVE10其次,掺履信抗凝冰材料的U — PAVE10试件冰层破坏力最小,为普通试件的63.7%。这主要是由于在冰层形成过程中,缓释型抗凝冰材料逐渐向混合料表面释放,从而降低表面水的冰点和冰的硬度,减少破冰所需的荷载大小。由此可见,掺加缓释型抗凝冰材料后,混合料在荷载作用下提升了破冰的性能,从而加速冰雪的融化速度,达到抗凝冰的效果。

2.3.3 室外融冰雪效果对比

选择U-PAVE10高性能超薄铺装作为本次抗凝冰超薄铺装混合料的载体使用。U-PAVE10高性能超薄铺装材料为自主开发的一种混合料,采用密级配设计,利用多链聚烯烃改性剂与SBS改性沥青的高温复合改性,形成兼具温拌与抗车辙双重功能的复合改性效果,运用马歇尔设计方法,进行抗凝冰U-PAVE10超薄铺装的配合比设计。根据室内试验分析,矿料比例为1#料∶2#料∶3#料∶矿粉 =55.5%∶9.0%∶31.0%∶4.5%,油石比为5.6%,相对应的混合料设计结果如表2所示。

师:一个几何图形的各部分不在同一平面内,这个几何图形是立体图形.一个几何图形的各部分在同一平面内,这个几何图形是平面图形.

  

图7 2种试件实际融雪效果对比图

从图中可以看出,掺抗凝冰材料的融雪效果最好,上面没有积雪残留,而普通混合料试件表面均有一层积雪。通过实际降雪情况验证了抗凝冰材料具有较好的融冰雪效果。

3 试验段实施与性能观测

3.1 试验段实施

超薄抗凝冰铺装在2016年G30连霍高速养护工程中K231+900~K232+130路段的超、行车道进行开展工程应用。见图8。

  

图8 压实现场与铺面效果

试验段施工结束后,对完工的段落进行了现场检测,包括渗水系数、芯样厚度与压实度、构造深度指标,如表4所示。从现场检测结果可以看出,压实度、渗水系数及构造深度均满足设计文件的要求。

党的十九大报告指出,中国特色社会主义已经进入新时代,中国社会的主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要与不平衡不充分发展之间的矛盾。习近平说:“新时代属于每一个人,每一个人都是新时代的见证者、开创者、建设者。只要精诚团结、共同奋斗,就没有任何力量能够阻挡中国人民实现梦想的步伐!”

  

表4 现场检测结果类别渗水系数检测/(mL·min-1)压实度/%构造深度/mm检测结果3699.120.64技术要求<50≥98≥0.55

3.2 使用效果观测

3.2.1 降雪天气下抗凝冰效果观测

试验结果(表2)表明,各组合对粗糠树地径大小的影响差异很大,其中播种时间对粗糠树地径的影响显著(FB=20.95>F0.05(2,2)=19.0),播种方式、采后处理对粗糠树地径大小的影响差异不显著(FC=13.89、FA=5.02,均小于F0.05(2,2)=19.0)。各因素对粗糠树地径影响的顺序依次为播种时间>播种方式>采后处理。剥除果皮的种子,10月15日在露地低床播种(处理7)的地径最大,为11.17 mm。结合多重比较(表3),从粗糠树地径方面考虑,粗糠树播种育苗可采用混沙沤制的种实,10月15日播种在露地低床。

第三方物流是百安居双引擎供应链中的副引擎,只负责区域物流中心到各门店、各门店到顾客和小部分供应商到区域物流中心的配送,功能较简单,但第三方物流的配送占比大约有80%左右,所以其运作能力的高低对整条供应链的效率有着很大的影响,而且,如果顾客在百安居购买产品需要送货上门,那么最终面对顾客的也是百安居的第三方物流服务商,也就是说,第三方物流服务商从一定程度上就等同于百安居在顾客心中的形象。因此,对于第三方物流的管理和考核相当重要。

于是我们得到:抛物线y=ax2+bx+c上有一点C(m,n),直线l与抛物线交于A,B两点,当∠ACB=90°时,直线l经过一定点

图9为降雪10 min后,现场温度为-3 ℃时,抗凝冰路面与普通路面的形貌情况,普通路面此时已经开始有积雪产生,而抗凝冰路面并未出现积雪和凝冰,表明抗凝冰路面可以有效地加快冰层在车辆作用下的破冰速度。

  

图9 降雪10 min后不同路段外观对比

3.2.2 潮湿环境下抗凝冰效果观测

为评价潮湿环境下,抗凝冰试验段的实际应用效果,项目组在低温条件下采用对路表洒水的方法,通过水是否结冰对其抗凝冰效果进行评估,如图10所示。

  

图10 实际应用效果

在桥面铺装段对比观测了抗凝冰试验段与常规路面的应用效果。从现场的观测结果可以看出,洒水后抗凝冰试验段表面的水在20 min后水仍处于可流动的状态,未出现凝冰的现象;而普通路段洒水3 min后即开始结冰,5 min后已形成一层冰膜,此时路表的抗滑性能已大幅下降。

4 结论

抗凝冰超薄铺装作为一种主动型的抗凝冰技术,解决了传统被动式撒融雪剂的滞后性、环境腐蚀等问题,对于提高高速公路在冬季行车安全性、节约冬防成本具有重要的意义,本文通过对抗凝冰材料比选、混合料设计及性能评价、试验段实施及性能观测,得出以结论:

1) 从抗凝冰材料缓释效果和经济性两方面来考虑,选择履信抗凝冰材料作为本项目的缓释型抗凝冰材料。

4) 现场的跟踪观测表明,目前抗凝冰试验段的使用性能良好,无车辙、破损等病害出现;与对比路段相比,抗凝冰试验段在大雪的天气下,可以加速冰层的融化速率,从而有利于除雪作业;在低温潮湿条件下,抗凝冰路面可以保证路表不凝冰,从而提升了行车安全性。

2) 抗凝冰U — PAVE10超薄铺装混合料路用性

从图5可知,掺履信缓释型抗凝冰材料的U — PAVE10超薄铺装冰层界面拉拔强度最低,其次为掺路丽美的试件,普通U — PAVE10试件拉拔强度最高。分析可得,掺入缓释型抗凝冰材料以后,其逐渐渗入到冰层与混合料界面之间,降低了冰点,从而减小了冰层与混合料表面的粘结力。对比可知,履信缓释型抗凝冰材料的作用效果优于路丽美,能够降低约50%的冰层与混合料表面的粘结力。

3) 抗凝冰U — PAVE10混合料具有降低路表冰点、减少冰层与路表之间的粘附性、提高荷载作用下破冰效果以及改善低温下的抗滑性能等作用。与掺加路丽美的U — PAVE10混合料相比,使用履信抗凝冰材料的U — PAVE10混合料,具有更好的抗凝冰的效果。

利用导流洞改建的龙抬头无压泄洪洞设计经历过较长时间的前期论证,至今应用已较普遍,当库水位至出口落差达100 m时其运用开启应较为谨慎,因为即便施工质量控制良好,出现局部损坏可能仍较大。以紫坪铺面板坝为例,排除震损情况,导泄结合段环氧砂浆损坏,经修复后,2013年汛期泄洪检查仍有局部空蚀破坏。目前看,高面板坝龙抬头无压泄洪洞设计已近极限状态。

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《奋进中国梦·崛起新海丝》这幅作品采用装饰性绘画语言表现广西北部湾港欣欣向荣、热火朝天进行港口作业的场面。通过巨型集装箱起重机、大型货轮等组成雄伟的设计构成,以密集的线条和大块面的色彩形成强有力的对比,加入港口工作人员作为亮点,体现基层劳动者的辛勤劳动,创造了这个辉煌时代。作品赞美了广西为实现中国梦、建设21世纪海上丝绸之路而奋进崛起。

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2018年4月6日晚发生低温冻害,陕西淳化果区-7.2℃极端低温持续长达4小时,冻害过后低温又持续了3天之久,致使果区坐果率降低,一般果园减产20%,有的超过40%,个别绝收。幼果期低温给果锈普遍发生创造了条件,使得2018果季苹果商品率大幅下降。

 
赵博,毕连居,陈若升,关永胜,周文,池君惠
《湖南交通科技》 2018年第01期
《湖南交通科技》2018年第01期文献

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