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高原寒区冷补料加热搅拌装置设计及仿真与验证

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公路交通科技 2019年第9期36卷 43-49页

作者：张卫亮张军叶敏马骉任思源宝鸡文理学院机械工程学院陕西宝鸡721016 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064

高原寒区公路养护线路长、养护资金缺乏、年平均气温低、空气稀薄、昼夜温差大,冻融循环频繁剧烈,导致高原寒区公路养护条件恶劣、公路养护难度大、养护质量难以保证。目前,高原寒区普遍采用冷补料进行日常养护,由于高原寒区施工环境温... 详细信息

高原寒区公路养护线路长、养护资金缺乏、年平均气温低、空气稀薄、昼夜温差大,冻融循环频繁剧烈,导致高原寒区公路养护条件恶劣、公路养护难度大、养护质量难以保证。目前,高原寒区普遍采用冷补料进行日常养护,由于高原寒区施工环境温度低、冷补料破乳后水分不易蒸发,压实效果差,养护路面在气温变化后容易出现再次冻融,养护质量不佳。为解决高原寒区冷补料在低温环境下养护施工质量不佳的问题,避免高原寒区公路养护受季节和天气的制约,提出将乳化沥青冷补料加热到一定温度后施工的方案。根据方案要求、恒温控制系统构成和控制系统电路原理,完成加热搅拌装置整体设计。通过理论计算确定搅拌电机功率2 kW和搅拌速度30 r/min等工作参数。为验证所设计结构和参数是否合理,对加热搅拌过程进行分析得到仿真数学模型,并根据设计参数建立加热搅拌装置三维模型,利用ANSYS CFX流体分析软件,对加热搅拌装置进行仿真分析和模拟,通过仿真结果对设计参数进行优化,依据优化参数,制作加热搅拌装置设备样机并对样机现场试验。试验结果表明:仿真和试验结果契合度较好,设计参数合理,研究结果可为高原寒区公路养护提供参考。

关键词：道路工程加热搅拌装置 ANSYS CFX 冷补料高原寒区

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高原地区沥青路面冷补料耐紫外老化性能研究

应用化工 2021年第S2期50卷 101-104,183页

作者：杨永强张洪涛李军郭海东马玉安青海省湟源公路总段青海西宁812100 青海省果洛公路总段青海果洛洲814000

以UVR-A和UVR-B作为紫外光稳定剂,并用于SBS改性乳化沥青冷补料。通过测试SBS改性乳化沥青蒸发残留物以及SBS改性乳化沥青冷补料紫外老化前后路用性能的变化,研究了UVR-A和UVR-B对SBS改性乳化沥青及其冷补料紫外老化性能的影响。结果表... 详细信息

以UVR-A和UVR-B作为紫外光稳定剂,并用于SBS改性乳化沥青冷补料。通过测试SBS改性乳化沥青蒸发残留物以及SBS改性乳化沥青冷补料紫外老化前后路用性能的变化,研究了UVR-A和UVR-B对SBS改性乳化沥青及其冷补料紫外老化性能的影响。结果表明,UVR-A可增强SBS改性乳化沥青及其冷补料的耐紫外老化性能,而UVR-B则降低了SBS改性乳化沥青及其冷补料的耐紫外老化性能,这主要是因为UVR-A可以捕获沥青材料紫外光辐射诱发的活性自由基,而UVR-B则产生可以促使沥青缩聚和SBS降解的自由基,从而加速SBS改性沥青的紫外老化进程。

关键词：高原地区 SBS改性乳化沥青冷补料紫外老化紫外光稳定剂

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乳化沥青冷补料成型、养生和试验方法研究

中外公路 2014年第4期34卷 268-271页

作者：张俊楚好逯艳华武泽锋东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110004 东北大学信息科学与工程学院辽宁省交通厅公路管理局

采用室内试验方法,对乳化沥青冷补料马歇尔试件的成型、养生和试验方法进行了研究,得出了乳化沥青冷补料马歇尔试件的养生温度、养生时间、试验温度以及是否二次击实等冷补料配合比设计所需关键参数。结果表明:乳化沥青冷补料马歇尔试件... 详细信息

采用室内试验方法,对乳化沥青冷补料马歇尔试件的成型、养生和试验方法进行了研究,得出了乳化沥青冷补料马歇尔试件的养生温度、养生时间、试验温度以及是否二次击实等冷补料配合比设计所需关键参数。结果表明:乳化沥青冷补料马歇尔试件在60℃烘箱中养生48h后二次击实,符合冷补路面的实际情况,在40℃水浴温度条件下进行马歇尔稳定度试验,其结果接近热沥青对比试件的试验结果。

关键词：道路工程冷补料配合比乳化沥青试验

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坑槽修补冷补料性能评价及力学行为分析

坑槽修补冷补料性能评价及力学行为分析

作者：张祥新疆大学

学位级别：硕士

坑槽病害已成为影响我国沥青路面服务水平的主要因素,冷补料因其施工工艺简单、节能环保等优势,受到了道路养护部门的青睐。目前,采用冷补料进行坑槽病害修补已取得较为显著的成效,但是大多数的研究集中在冷补料材料开发以及坑槽病害修... 详细信息

坑槽病害已成为影响我国沥青路面服务水平的主要因素,冷补料因其施工工艺简单、节能环保等优势,受到了道路养护部门的青睐。目前,采用冷补料进行坑槽病害修补已取得较为显著的成效,但是大多数的研究集中在冷补料材料开发以及坑槽病害修补工艺上,在冷补料的性能评价方面却没有形成较为统一的标准。鉴于此,本文总结分析了冷补料的研究现状,提出一种冷补料设计方法,并通过自行配制冷补料,提出新的冷补料性能评价指标及试验方法。另外,通过有限元的方法分析坑槽壁缝界面处在不同因素影响下受力状态的变化规律。本文指出了冷补料常见的问题及成因,明确了冷补料所需满足的性能并定性分析各个因素对冷补料性能的影响,梳理了现阶段冷补料性能评价方法。研究中优选出配制冷补料所需原材料,并对原材料基本性能进行试验检测,确定出添加剂的最佳掺量,提出了冷补料配合比设计方法。基于自行配制的冷补料,采用旋转压实试验评价冷补料的压实性;通过冷补料坍落试验(CPST)进行冷补料工作和易性评价,改变了经验法判定冷补料工作和易性主观任意性大的问题;通过汉堡车辙试验测定冷补料的高温稳定性及水稳定性。最后,基于弹性层状体系建立典型路面结构有限元模型,分析了不同深度、不同弹性模量、不同长宽比影响下坑槽壁缝界面的受力状况。通过变换坑槽平面长宽比,对比分析不同长宽比的受力状态,提出坑槽修补较为合理的挖补尺寸。研究了坑槽在不同弹性模量的冷补料影响下的受力情况,确定出弹性模量较为合理的冷补料。采用斜剪试验的方法验证两种界面粘结材料的抗剪能力,根据上述研究成果为沥青路面坑槽病害修补材料及工艺的选择提供理论依据。

关键词：坑槽冷补料评价方法工作和易性有限元分析

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磷酸镁水泥-乳化沥青冷补料

磷酸镁水泥-乳化沥青冷补料

作者：赖繁重庆大学

学位级别：硕士

针对当前乳化沥青冷补料早期强度较低并且发展缓慢,在修补完沥青路面坑槽后,不能尽快开放交通等问题,本文选用磷酸镁水泥作为早期强度促进剂,与乳化沥青复合并制备出一种新型的冷补料。本文从净浆、砂浆、混合料三个结构层次循序渐进、... 详细信息

针对当前乳化沥青冷补料早期强度较低并且发展缓慢,在修补完沥青路面坑槽后,不能尽快开放交通等问题,本文选用磷酸镁水泥作为早期强度促进剂,与乳化沥青复合并制备出一种新型的冷补料。本文从净浆、砂浆、混合料三个结构层次循序渐进、系统完整的研究了该冷补料的工作性能、早期力学性能、阻尼性能,主要研究成果如下。采用纸迹试验、流动度试验、水化温升试验分别测试了磷酸镁水泥-乳化沥青净浆的破乳时间、流动度、水化放热过程。镁磷比对净浆的工作性能影响不大;硼镁比和沥胶比对净浆的工作性能影响较为显著,其值增大能明显延长乳化沥青的破乳时间、增大净浆的流动度、降低水化温峰并推迟到达温峰的时间。通过测试凝结时间、流动度、抗压强度、动态热力学性能指标,研究了磷酸镁水泥-乳化沥青砂浆的工作性能、力学性能、阻尼性能。工作性能方面,镁磷比和砂胶比对砂浆的凝结时间影响不大,而对其流动度影响更大。而硼镁比和沥胶比的增大对砂浆的工作性能影响较显著,砂浆的凝结时间均不断延长,流动度也都不断增大。力学性能方面,随着镁磷比和砂胶比的增大,砂浆的抗压强度均先上升后下降,在镁磷比为3.5、砂胶比为0.75时分别达到最大值。而随着硼镁比和沥胶比的增大,砂浆的抗压强度均不断降低。阻尼性能方面,砂浆的储能模量、损耗模量、复数模量随着温度的升高和沥胶比的增大而降低,而随镁磷比增大总体上先增大后减小。砂浆的损耗因子随着温度的升高和沥胶比的减小而降低。总的来看,镁磷比为4时,磷酸镁水泥-乳化沥青砂浆的阻尼性能较好。通过选用不同的级配类型、沥胶比制备磷酸镁水泥-乳化沥青混合料,在不同养护环境中养护并测试混合料早期抗压强度。养护温度的提高能够显著加快磷酸镁水泥-乳化沥青混合料早期抗压强度的发展。总体而言,SMA-13型级配的混合料早期力学性能最优,并且其早期抗水损害能力也最好。此外,磷酸镁水泥对混合料早期力学性能的提升效果非常显著,磷酸镁水泥掺量越多,混合料早期抗压强度越高,越有利于沥青路面快速修复以尽快开放交通。借助微观测试手段分析阐释了该新型冷补料的早期强度快速发展的机理。磷酸镁水泥水化能够在早期反应阶段生成大量水化产物,并显著加快乳化沥青的破乳及水分的蒸发,对于该新型冷补料早期强度的快速形成起到主要作用。

关键词：冷补料磷酸镁水泥工作性能力学性能阻尼性能

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水性环氧乳化沥青冷补料及其路用性能研究

水性环氧乳化沥青冷补料及其路用性能研究

作者：杨帆重庆交通大学

学位级别：硕士

针对乳化沥青混合料初期强度低、成型时间长、高温稳定性较差等问题,本文基于水性环氧树脂具有高强度、耐候性和超强黏附能力,以自制水性环氧树脂为改性剂,制备水性环氧树脂改性乳化沥青,改善了乳化沥青黏附性差、高温稳定性差等缺点,... 详细信息

针对乳化沥青混合料初期强度低、成型时间长、高温稳定性较差等问题,本文基于水性环氧树脂具有高强度、耐候性和超强黏附能力,以自制水性环氧树脂为改性剂,制备水性环氧树脂改性乳化沥青,改善了乳化沥青黏附性差、高温稳定性差等缺点,研制了一种适用于沥青路面快速修补的新型冷补料。本文以E51环氧树脂与聚乙二醇4000(PEG4000)为原料,采用化学接枝法合成非离子型乳化剂,通过相反转法制备了水性环氧树脂并对乳液粒径、贮存稳定性、离心稳定性进行表征,确定了最佳乳化剂掺量;采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TG)分别对水性环氧树脂固化反应时间、固化物结构和热稳定性进行表征,确定了固化时间,水性环氧树脂固化物结构致密、高温稳定性好。采用一次冷混合方法制备水性环氧乳化沥青胶结料,通过拉拔试验确定了最佳制备工艺,储存稳定性试验、水煮法试验表明水性环氧乳化沥青相容性、与集料的黏附性良好;通过动态剪切流变仪(DSR)对胶结料高温流变性能进行表征,确定了其线性粘弹性范围,水性环氧树脂能够显著提高乳化沥青高温稳定性;利用热分析仪(DSC)、SEM和荧光显微镜分别对胶结料玻璃化温度(Tg)、微观结构进行表征,随着水性环氧树脂掺量的增加,胶结料Tg逐渐升高,最终形成环氧树脂为骨架、沥青穿插于骨架中的两相结构。以水性环氧乳化沥青为胶结料,选择AC-13级配进行冷补料配合比设计,根据马歇尔试验和失水率指标,确定了水性环氧乳化沥青冷补料最佳胶结料用量、总用水量、养生工艺和容留时间;对冷补料路用性能进行分析表明,随着水性环氧树脂掺量的增加,冷补料抗弯拉强度、弯曲应变在水性环氧树脂掺量为20%时取得最大值,高温性能、水稳定性显著提高。在最佳配合比条件下,以水泥为改性剂制备早强型冷补料,通过马歇尔试验确定了成型工艺。水泥的掺入能够加快乳化沥青破乳、冷补料内部水分挥发,减小容留时间,在室温养护条件下,早强型冷补料依然具有良好的水稳定性;室外修补试验表明,早强型冷补料强度形成较快,能够满足沥青路面快速修补要求。

关键词：水性环氧树脂改性乳化沥青路用性能冷补料快速修补早强型

路用单组分湿固化聚氨酯冷补液的制备及其冷补料的路用性能研究

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路用单组分湿固化聚氨酯冷补液的制备及其冷补料的路用性能研究

作者：李佩佳长安大学

学位级别：硕士

沥青路面坑槽影响车辆正常通行,危害交通安全。现有溶剂型沥青路面坑槽冷补料具有强度发展慢、恶劣天气修补难等不足。本文研发了一种路用单组份湿固化聚氨酯冷补液,所成型沥青路面坑槽冷补料具有强度发展快、路用性能佳、可进行雨天修... 详细信息

沥青路面坑槽影响车辆正常通行,危害交通安全。现有溶剂型沥青路面坑槽冷补料具有强度发展慢、恶劣天气修补难等不足。本文研发了一种路用单组份湿固化聚氨酯冷补液,所成型沥青路面坑槽冷补料具有强度发展快、路用性能佳、可进行雨天修补等优势。具体研究内容和结果如下:(1)研究了单组份湿固化聚氨酯冷补液的材料组成、合成工艺及性能特点。通过聚氨酯的黏度、拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度和拉拔强度测试,研究了原材料组成和合成工艺对聚氨酯路用性能的影响;通过红外光谱表征了聚氨酯的微观结构。结果表明,异氰酸酯基/羟基摩尔比为3.5-4.5,聚氧化丙烯二醇/三羟基聚氧化丙烯醚的摩尔比为5/5-7/3、二月桂酸二丁基锡掺量为0.1%、三羟甲基丙烷掺量为0.5%-1%、反应温度和搅拌速率分别为80-90℃和400-500r/min时,异氰酸酯基与羟基成功的发生了反应,所合成的聚氨酯具有良好的力学强度和流动性。(2)研究了聚氨酯沥青路面冷补料的设计方法及路用性能。以马歇尔试验为基准,提出了聚氨酯冷补料试验与配合比设计方法,最终确定最佳聚氨酯冷补液用量为5.3%。对比研究了PU-I、PU-Ⅱ及PU-Ⅲ三种不同种类冷补液的冷补料路用性能,PU-I型性能最优。且随着胶结料用量的增加,水稳定性与抗滑性能逐渐提高。当聚氨酯胶结料用量超过5.5%后,抗车辙能力开始降低;当聚氨酯胶结料用量超过6.0%时,聚氨酯混合料的低温抗裂能力出现负增长。(3)研究聚氨酯冷补混合料在不同养护条件及击实次数下的固化行为。以2h、6h、12h、24h、48h的养护时间;5℃、25℃、45℃、65℃的养护温度;55、65、75、85、95的击实次数下测定膨胀率与马歇尔稳定度。结果表明固化24h后,马歇尔稳定度趋于稳定度最大值,48h稳定度基本不再变化。为了满足路面交通开放需求与成型后的强度要求,冷补料适宜的养护时间为24h;适宜的养护温度范围为15℃-30℃。适当提高养护温度可以加快交通开放的时间,有利于混合料的强度快速成型;为了避免试件体积膨胀变化过大,确定击实次数为85次较为适宜,同时也保证了马歇尔稳定度相对较高。

关键词：道路工程冷补料聚氨酯胶结料强度路用性能固化性能

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水性环氧乳化沥青及冷补料性能研究

水性环氧乳化沥青及冷补料性能研究

作者：李一鹤重庆交通大学

学位级别：硕士

沥青路面在使用的过程中受到外界因素和车辆荷载作用易出现裂缝、坑槽等病害,冷补料作为一种冷施工材料,在日常养护中起着重要作用。一般乳化沥青冷补料强度低、粘结性能差,导致路面在修补后短时间易内出现二次损坏。鉴于此,本文针对乳... 详细信息

沥青路面在使用的过程中受到外界因素和车辆荷载作用易出现裂缝、坑槽等病害,冷补料作为一种冷施工材料,在日常养护中起着重要作用。一般乳化沥青冷补料强度低、粘结性能差,导致路面在修补后短时间易内出现二次损坏。鉴于此,本文针对乳化沥青冷补料的部分缺陷,采用水性环氧树脂对乳化沥青进行改性,研究水性环氧乳化沥青冷补料的稳定度、路用性能和抗剥落性能,旨在制备出一种性能优良的路面修复材料。首先,选用一种环氧多胺类固化剂并分析水性环氧树脂的固化机理和固化剂最佳用量;采用先乳化后改性的方法制备水性环氧乳化沥青,研究了水性环氧树脂掺量对乳化沥青的粘结性能、黏附性、三大指标的影响;通过落射式荧光显微技术对水性环氧乳化沥青微观结构进行表征,然后采用数字图像处理技术对荧光图片进行量化分析,发现15%水性环氧树脂掺量即可形成两相穿插结构;通过傅里叶红外光谱技术分析水性环氧树脂与乳化沥青的共混方式,发现水性环氧树脂与乳化沥青共混后,没有新的特征峰出现属于物理共混。其次,以水性环氧乳化沥青为胶结料,选择AC-13和LB-13两种级配进行冷补料配合比设计,根据土工击实试验确定最佳用水量,以马歇尔指标确定最佳乳液用量;同时选取两种市售冷补料对其工作性、粘聚性、稳定度、路用性能进行对比研究,综合分析冷补料的性能;采用加速加载试验仪,以损失率为指标,研究冷补料种类、养护温度、养护时间对抗剥落性的影响,发现损失率随时间增长呈幂函数下降,随温度增长呈线性下降。在最佳配合比下,以水泥和减水剂作为改性剂制备冷补料。采用微量热仪研究水泥在复合乳液中的水化情况,发现复合乳液对水泥水化存在抑制作用;通过马歇尔试验发现水泥和减水剂加入有利于提高冷补料稳定度,降低空隙率。通过对水泥复合冷补料的路用性能进行研究,发现高温性能和水稳定性显著提升,低温性能有所下降;最后分析了温度、水泥掺量、减水剂掺量对冷补料抗剥落性的影响,发现温度对抗剥落性有显著影响。工程应用表明自制冷补料强度成型较快、耐久性良好,可以满足日常养护。

关键词：水性环氧树脂改性乳化沥青水泥乳化沥青冷补料抗剥落性

冷补料在高寒地区高速公路应急性养护中的运用

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山西建筑 2015年第15期41卷 146-148页

作者：张嘉一天大高速养护处山西大同037000

针对高寒地区天大高速公路K9+400段发生沉陷的情况进行了研究,通过对沉陷区进行勘察测量,提出了采用冷补料进行补救的措施,结合冷补料的工作原理,阐述了冷补料的施工过程,收到了良好的施工效果。

关键词：冷补料高寒地区高速公路沉陷区