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融雪剂对集料力学性能的影响

更新时间:2009-03-28

0 引言

北方地区冬季气温低、降雪频繁,降雪后的积雪和冰冻问题严重影响道路交通的正常运行,甚至危害人们的出行安全,因此如何快速有效地除雪化冰成为人们关注的技术课题[1]。目前,国内外采用的融雪化冰的主要方法有人工除雪、机械除雪和喷洒融雪剂除雪等,其中喷洒融雪剂除雪以其操作简便、劳动强度低、价格相对低廉而得到广泛应用[2]。氯化钠为主的氯盐类融雪剂是融雪剂中的主要类型,它不仅资源丰富、价格低廉,而且融雪化冰效果非常好。但调查表明[3-5],氯化钠融雪剂溶解后电离出的氯离子对道路和桥梁具有腐蚀作用,造成混凝土剥蚀破坏、钢筋锈蚀等负面问题,并且对周边的土壤造成环境污染,影响植被生长。氯盐类融雪剂对水泥混凝土的破坏,国内外研究人员进行了大量实验研究,沥青混凝土虽然具有较好的耐腐蚀性,但是氯盐对其的破坏过程比较复杂,其研究内容主要体现在融雪剂对沥青的影响、融雪剂对集料的影响以及融雪剂对沥青混合料的影响[6,7]

集料是组成沥青混合料骨架的基础,其对沥青混合料的影响主要包括集料的力学性能和集料与沥青的粘附性两个方面,其中集料的力学性能对于混合料的稳定性尤为重要[8]。本文选取氯化钠、氯化钙、氯化镁等融雪剂,通过融雪剂溶液长时间浸泡和多次冻融,以压碎值指标评价融雪剂对集料力学性能的影响。

在国外,不少国家和城市在文化营销上有着丰富的实践经验,发挥了文化“以文化人”“以文化城”的作用,并取得良好成果。

1 实验材料、仪器及方法

1.1 实验材料

选取氯化钠、氯化镁、氯化钙、CMA等融雪剂,其中CMA为实验室自制。CMA是将水和生物质及氧化钙或氧化镁固体粉末按一定的固液比加入到反应釜中进行水热反应,然后将反应产物进行离心过滤,得到的液相产物脱色过滤得到无色溶液,最后将溶液蒸发结晶即得到固体CMA产品[9,10]

1.2 实验主要仪器

主要仪器有集料压碎值试验仪、标准筛、震击式标准振筛机及冻融试验箱。

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1.3 实验步骤

(1)集料处理,将集料用清水清洗干净,去除表面泥土,然后置于90℃烘箱中烘干。

(2)烘干后的集料用13.2mm和9.5 mm标准筛过筛,过筛后的集料粒径介于9.5 mm~13.2 mm之间。

(3)配置浓度均为20%的氯化钠、氯化镁、氯化钙、CMA溶液,称取上述集料各3000g,放入溶液中浸泡,同时平行做一组自来水浸泡的试样。

(4)将所有试样置于冻融箱中进行冻融循环,本试验设置冷冻温度为-20℃、时间为7h,融化温度为25℃、时间为5h,如此为一个冻融循环,一天正好为2个循环,试验共冻融20个循环。

(5)取出试样,倒掉融雪剂溶液,然后将集料放入烘箱中烘干。

(6)将集料装入试模中,然后放到压力机上进行压碎值试验,然后卸荷。

从表4可以看出:采用本文自制的压力环传感器测试斜拉索的索力与采用加速度传感器测试的索力吻合情况良好,随着索力的增加,两者之间的误差也越来越小。这表明本文提出的压力环传感器测试索力的方法是可靠的,压力环传感器性能稳定,测试结果准确。同时从表4中可以看出:压力环传感器的测试结果较加速度传感器的测试结果大。由于受到实验室条件的限制,本文的斜拉索索长均较短,根据现有文献可认为加速度传感器的测试结果误差较大,这也在一定程度上反映了压力环传感器测试结果的精度较高。

(7)取出试样,用2.36 mm标准筛筛分经压碎的全部试样,可分几次筛分,均需筛到在1min内无明显的筛出物为止。

经过融雪剂冻融的集料,通过标准振筛机震动筛分后,集料通过率统计结果如表5所示。

(9)石料压碎值Q=(试验前试样质量-试验后通过2.36mm筛孔的细料质量)×100%。

2 实验结果与讨论

通过表5可知,筛孔孔径为9.5mm时,通过率由大到小排序为氯化钠>氯化钙>CMA>氯化镁=自来水,分别为81.7%、79.8%、78%、75.2%、75.2%;当筛孔孔径为4.75mm时,通过率由大到小排序为氯化钠>氯化钙>CMA>自来水>氯化镁,分别为36.8%、34.9%、33.2%、32.2%、32.1%;当筛孔孔径为2.36mm时,通过率由大到小排序为氯化钠>氯化钙>氯化镁>CMA>自来水,分别为19.6%、18.2%、17.8%、16.6%、16.4%,此通过率即为集料的压碎值。由此可以得出,CMA和自来水的条件下,对集料的压碎值影响几乎是相等的。通过率数值越小,说明集料经压力机压碎后集料的粒径分布越大,集料抵抗破碎能力就越好。

 

表1 氯化钙溶液影响下集料压碎值测试结果

  

注:本次试验筛前集料总质量为2999.26g。

 

从表1可知,集料经压碎后,粒径大于9.5mm的集料质量为607.22g,占总质量的20.2%;粒径大于4.75 mm的集料质量为1954.08g,占总质量的65.1%;粒径大于2.36 mm的集料质量为2455.83g,占总质量的81.8%。由压碎值公式可知,本次测试集料的压碎值为18.2。

 

表2 氯化钠溶液影响下集料压碎值测试结果

  

注:本次试验筛前集料总质量为2999.09g。

 

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表3 氯化镁溶液影响下集料压碎值测试结果

  

注:本次试验筛前集料总质量为3000.67g。

 

从表3可知,集料经压碎后,粒径大于9.5mm的集料质量为744.54g,占总质量的24.8%;粒径大于4.75 mm的集料质量为2036.49g,占总质量的67.9%;粒径大于2.36 mm的集料质量为2465.59g,占总质量的82.2%。由压碎值公式可知,本次测试集料的压碎值为17.8。

从表2可知,集料经压碎后,粒径大于9.5mm的集料质量为549.09g,占总质量的18.3%;粒径大于4.75 mm的集料质量为1896.73g,占总质量的63.2%;粒径大于2.36 mm的集料质量为2413.85g,占总质量的80.4%。由压碎值公式可知,本次测试集料的压碎值为19.6。

 

表4CMA溶液影响下集料压碎值测试结果

  

注:本次试验筛前集料总质量为3003.40g。

 

从表4可知,集料经压碎后,粒径大于9.5mm的集料质量为662.80g,占总质量的22.0%;粒径大于4.75 mm的集料质量为2008.86g,占总质量的66.8%;粒径大于2.36 mm的集料质量为2506.74g,占总质量的83.4%。由压碎值公式可知,本次测试集料的压碎值为16.6。

综合以上的测试结果,得出各类融雪剂对集料的压碎值影响如图1所示。

  

图1 集料压碎值测试结果对比图

从图1可知,经融雪剂浸泡冻融循环作用后,集料的抵抗压碎的能力受到不同程度的影响,氯化钠对集料的影响程度最为明显,压碎值测试结果为19.6,和自来水侵蚀集料压碎值相比增加了19.5%。其次是氯化钙为18.2,增幅为10.9%,氯化镁为17.8,增幅为7.2%,CMA对集料压碎值的影响和自来水相当,增幅仅为1.2%。原因在于融雪剂溶液在低温过程中由于冻结结晶而对集料产生结晶压作用,不同种类的融雪剂产生的结晶压不同。氯盐类融雪剂产生的影响大于CMA类非氯盐类融雪剂,而氯化镁对集料压碎值影响稍小的原因可能在于氯化镁在20%浓度时的冰点低于-20℃,因此产生的结晶冻结作用不明显。

(8)称取通过2.36 mm筛孔的全部细料质量。

通过不同融雪剂浸泡冻融后,对集料试样取出烘干后称量质量,观察试样的受损情况,然后将试样放在压力机上进行压碎值试验,将压碎后的集料用不同规格的筛子筛分称重,通过数据计算分析得出分级筛余、累计筛余、通过率、压碎值等指标,最后得出的结果如表1-表4所示。其中自来水冻融的条件下,集料的压碎值为16.4。

 

表5 筛分后集料通过率统计结果

  

3 结论

[1]余豫新.路面主动融冰(雪)技术的发展与展望[J].上海交通大学学报,2011,45(S1):86-89.

(2)通过不同的筛孔孔径,集料的通过率变化趋势基本一致。当孔径为9.5mm时,受氯化钠溶液影响的集料压碎筛分通过率最大,其次是氯化钙,CMA影响次之,氯化镁的影响和自来水相等。当孔径为4.75mm时,氯化钠影响最大,氯化镁的影响反而最小。说明氯化镁对集料的盐冻影响较小,集料压碎后粒径分布越大,其抵抗破碎能力就越强。

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[参考文献]

通过元素地球化学异常和成矿事实响应程度等进行对比(表1)。旧方法在残山景观区(尤其夏日哈木—河东一带)未圈出具有找矿意义的化探异常。而用岩屑代替水系沉积物的化探采样方法在该区新圈出了夏日哈木Ni-(Cr-Co-Cu-Pb-Y-Sn)、小灶河Sb-(Cd-As-Bi-Cu)、河东Cu-(Cd-Ni-Cr-V-Hg-As-Sb-Mo-Co-Mn)等数十处化探综合异常,并且通过进一步工作发现了夏日哈木铜镍矿床、小灶河铜锑矿点、河东铜铅锌砷矿点等多处矿化点。

(1)经过融雪剂溶液20次冻融循环作用后,对集料抵抗破碎的能力有一定的影响。自来水条件下,测得集料的压碎值为16.4,而在氯化钠冻融循环作用后,集料压碎值为19.6,增加了19.5%,在氯化钙冻融循环作用后,集料压碎值为18.2,增加了10.9%。CMA冻融循环作用后,集料压碎值测试结果与自来水的几乎相等,影响甚微。

[2] Baoshan Huang,Xingwei Chen,Xiang Shu.Effects of Electrically Conductive Additives on Laboratory-Measured Properties of Asphalt Mixtures[J].Journal of Materials in Civil Engineering,2007,21(10):612-617.

[3]初少凤,施养杭.氯盐类融雪剂对桥梁安全性的影响分析[J].低温建筑技术,2010,32(9):12-14.

在思想政治教育的实践中,我们虽然取得了一定成果,但是由于缺乏学科教师的参与以及课堂教学中对思想政治教育工作的不重视和缺乏,严重削弱了思想政治教育的效果。因此目前依然存在协同育人机制尚未健全、协同育人效果尚不明显、协同育人水平有待提高的现状。为此,通过和专业学科的结合,运用协同创新理论进行大学生思想政治教育,构建思想政治教育协同创新育人机制,对于解决大学生思想政治教育的突出问题,全面提高大学生思想政治教育质量具有重要的现实意义。

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[5]魏建国,傅广文,付其林.氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响[J].交通运输工程学报,2014,14(4):7-13.

因水资源时空分布差异较大,受强降雨、强台风影响,各地频繁发生洪涝灾害,水利人一直都在与水患灾害进行斗争。近年来我国水利建设获得了可喜的成就,大江大河治理初见成效,积累了宝贵的水利建设经验,不过我们也应该看到,当前水利建设过程中也存在着很多问题,如管理机制不灵活、管理体制不合理。水利工程是一项综合性工程,它具有一定公益性,同时也带有经营性质,公益、经营二者混在一起,责任不清楚,同时运行机制也不灵活,使得管理单位不能全身心投入到管理活动中,同时也缺少经营的能力;建设与管理脱节,后期管理缺少资金投入;基层管理单位条件差,人员配备不足,留不住高素质人材。

[6]严伊莎.盐分对沥青及沥青混合料路用性能的影响分析研究[D].西安:长安大学,2007.

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在这场师生结对的马拉松中,小宇深切懂得了“艰难困苦,玉汝于成”的含义,而我也在育人处事上,收获了独特的心得。这是心的交鸣,是一次共舞,亦是一场双赢。

[8]李闽.沥青混凝土路面车辙病害调查与原因分析[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2012,12(6):73-75.

[9]许英梅,王丽萍,祁恩云,等.复合CMA环保型融雪剂的融冰能力研究[J].化学世界,2011,52(7):404-406.

[10]秦炜,赵音延,戴猷元.醋酸钙镁盐的应用及开发[J].现代化工,2000,20(9):61-63.

 
查湘义
《廊坊师范学院学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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