（材料学专业论文）城市道路保水降温路面材料的开发与研究.pdf

摘要 保水降温半柔性路面是一种新型路面结构形式，它是将特殊级配的保水砂浆 灌入大空隙母体沥青混合料( 空隙率高达2 0 一2 8 ) 中而形成的一种路面。保水降温 半柔性路面在国外已进行了一定的研究并加以应用，但在国内几乎没有相关报道。 保水降温半柔性路面具有高于水泥混凝土的柔性和高于沥青混凝土的刚性，既具 备沥青路面和水泥路面的优点又屏蔽了两者的缺点，同时具有保水降温的功效， 应用于城市道路铺装具有可降低城市热岛效应的功能。因此，对其进行开发和应 用研究具有现实意义和发展前景。 本论文在参考国内外研究成果基础上，对四种保水剂a 、b 、c 、d 进行保水 砂浆配合比试验，确定了满足力学性能、流动度和保水率等技术要求的水泥砂浆 配合比。对母体沥青混合料配合比设计进行了探讨，推荐母体沥青混合料的级配 为s f a c 1 3 。通过室内试验、理论分析，并和普通a c 1 6 沥青混凝土进行比较表 明，保水降温半柔性复合路面材料表现出良好的路用性能( 如高温稳定性、水稳 定性、低温抗裂性等) 。通过试验对路面保水性能及降温性能进行研究，确定了 路面2 4 小时保水量和洒水8 小时后的路面降温参数为两项评价指标。参考半柔性 路面实体工程施工案例，提出了保水降温半柔性路面施工方法、施工机具及质量 控制标准，为今后保水降温半柔性路面技术的推广应用奠定了基础。 本文提出了保水降温路面可广泛应用于城市小区道路铺装、城市主干道铺设以 及大型广场路面铺装。若在城市道路大面积铺装该路面，可改善城市生态结构， 降低城市热岛效应，优化城市人居环境。 关键词：热岛效应；保水降温；半柔性路面；保水砂浆；保水剂；母体沥青混合 料；施工工艺 a bs t r a c t w a t e r - c o o l e ds e m i f l e x i b l ep a v e m e n t ，a san e wr o a ds t r u c t u r e ，w h i c hi sf o r m e db y p o u r i n gw a t e r - c o n s e r v i n g m o r t a r sw i t h s p e c i a lg r a d a t i o n i n t ot h e l a r g eg a p m a t r i x a s p h a l t m i x t u r e ( v o i d a g e i s u p t o2 0 一2 8 ) w a t e r - c o o l e ds e m i f l e x i b l e p a v e m e n th a sb e e nc a r d e do u tr e s e a r c ha n da p p l i e do v e r s e a s ，b u t i no u rc o u n t r y ，t h e r ei s l i t t l er e s e a r c hi ns u c hf i e l d w a t e r - c o o l e ds e m i f l e x i b l ep a v e m e n ti s m o r ef l e x i b l e t h a nc o n c r e t ea n dr i g i dt h a na s p h a l tc o n c r e t e i tn o to n l yh a st h ea d v a n t a g e so fa s p h a l t p a v e m e n ta n dc e m e n tr o a d ，b u ta l s os h i e l df r o mt h ed i s a d v a n t a g e s b e i n gu s e d i nu r b a n p a v e m e n tc o n s t r u c t i o n , w a t e r - c o o l e ds e m i f l e x i b l ep a v e m e n t w i t ht h ef e a t u r eo f c o o l i n gh a saf u n c t i o no fr e d u c et h e r m a li s l a n de f f e c t t h e r e f o r e ，d e v e l o p m e n ta n d s t u d yo na p p l i c a t i o nh a v ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n dd e v e l o p m e n tp r o s p e c t s o nt h eb a s i so fr e f e r e n c i n gt h er e s e a r c h e sa th o m ea n da b r o a d ，t h i sp a p e rf i r s t l y m a k e ss u r et h a tw a t e rr e t a i n i n ga g e n ts h o u l ds a t i s f yt w oi n d e x e sw a t e ra b s o r p t i o na n d p o r o s i t y a c c o r d i n gt ot h ef o u rk i n d so fw a t e rr e t a i n i n ga g e n ta b cd ，i tc a r r i e so u t m o r t a rm i x i n gr a t i ot e s t ，a n dm a i n l yr e s e a r c h e so nw a t e rr e t a i n i n gm o r t a rm i x i n gr a t i o t oa s c e r t a i nc e m e n tm o r t a rm i x i n gr a t i ow h i c hc a nm e e tt h er e q u e s to f m e c h a n i c a l p r o p e r t i e sf l u i d i t y ，w a t e r - c o n s e r v i n gr a t i o ；a n de x p l o r e sm a t r i x a s p h a l t m i x t u r e r a t i o t h e ni tp r o b e si n t ot h ed e s i g no fa s p h a l tm i x t u r em a t r i x sm i xp r o p o r t i o nt or e c o m m e n d m a t r i x a s p h a l t m i x t u r e s g r a d a t i o n i ss f a c 一1 3 i t p r o v e s t h a tw a t e r - c o o l e d s e m i f l e x i b l ep a v e m e n ts h o w sg o o dp a v e m e n tp e r f o r m a n c e ( s u c ha sh i g h _ t e m p e r a t u r e s t a b i l i t y ，w a t e rs t a b i l i t y ，l o w t e m p e r a t u r ec r a c kr e s i s t a n c ea n d s oo n ) t h r o u g hi n d o o r t e s t ，t h e o r ya n a l y s i s ，a n dc o m p a r i n gw i t hg e n e r a la c 一1 3a s p h a l tc o n c r e t e i tc a r r i e so u t t e s t so nw a t e rr e t e n t i o nc a p a c i t ya n dt e m p e r a t u r er e d u c i n gp e r f o r m a n c et od e t e r m i n e w a t e rr e t e n t i o np a v e m e n t sw a t e rr e t e n t i o nc a p a c i t yi n d e xi n2 4 ha n di t st e m p e r a t u r e r e d u c i n gp e r f o r m a n c ei n d e xi n8 ha f t e rw a t e r i n gb yu s i n gw h e e lt r a c k i n gp l a t e s t o s i m u l a t et h ea c t u a lp a v e m e n t ，t h r o u g hr e f e r e n c i n g t h es e m i - f l e x i b l ep a v e m e n t c o n s t r u c t i o nc a s e s 。i tp u t sf o r w a r das y s t e mo fw a t e r - c o o l e ds e m i f l e x i b l ep a v e m e n t c o n s t r u c t i o nm e t h o d s ，c o n s t r u c t i o nm a c h i n e r ya n dq u a l i t yc o n t r o ls t a n d a r d s ，a n dl a y s f o u n d a t i o nf o rp o p u l a r i z i n ga n da p p l y i n gt h ew a t e r - - c o o l e ds e m i - f l e x i b l ep a v e m e n t t e c h n o l o g y i ts h o w st h a tw a t e r c o o l e dp a v e m e n tc a nb ew i d e l yu s e di nc i t yp a v i n gc o m m u n i t y r o a dp a v e m e n t ，m a i nr o a da n dl a r g ep l a z ap a v e m e n t i fp a v eal a r g ea r e ao fs u c hr o a di n c i t y ，i tc a t li m p r o v et h eu r b a ne c o l o g i c a ls t m c t u r e ，r e d u c et h eu r b a nh e a ti s l a n de f f e c t , a n do p t i m i z et h ec i t yl i v i n ge n v i r o n m e n t k e yw o r d s ：t h e r m a li s l a n de f f e c t ，w a t e r - c o n s e r v i n ga n dc o o l i n g ，s e m if l e x i b l e p a v e m e n t ，w a t e r - c o n s e r v i n gm o r t a r s ，w a t e r - c o n s e r v i n ga g e n t ，m a t r i x a s p h a l t - m i x t u r e ， c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本 人承担。 学位论文作者签名： 切够 日期：2 , o o g 年矿月2 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时 授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据 库，并进行信息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ， 同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名：孙肌指导教师签名：埯乞 日期： , o g r e 牛月7 日 日期： 卯年年月i p 日 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系 列数据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规 定享受相关权益。 学位论文作者繇却觑 日期：w ( 年牛月7 日 指导教师签名：蟋、别之 日期：歹年午月( 。日、 第一章绪论 第一章绪论 1 1 问题的提出及研究意义 由于城市区域发展日益庞大，使得人口密集、不透水建筑面积增加、排热机器 繁多，其结果导致自然降雨渗入地面土壤的机会相对减少，城市的热平衡受到破坏， 以致于路面热量无法释放。改善城市“热岛”效应“1 ，减少对生态的影响、节约 水资源的保水降温路面成为未来的发展趋势。本论文拟开发出一种保水降温砂浆， 将其应用于半柔性路面结构而成为一种新型的保水降温半柔性路面，达到降低城市 道路路面温度、改善城市生态环境的目的。 保水降温半柔性路面是指以太空隙率沥青混合料( 空隙率高达2 0 2 8 ) 作为 母体，通过灌注并渗入一定比例的保水砂浆组分，最终硬化形成的一种高性能特殊 路面。保水砂浆能够在一f 雨或路面洒水时自动蓄水，一旦气温升高时水分蒸发而吸 收热量，从而达到降低路面及环境温度的效果，温度降低最大可达1 0 以上”1 ， 如图11 所示。同时，该路面具有一定的排水功效，可以防止路面积水。 窿瓢。默。寨 黼 谋水砂浆 图l l 保水铺装路面降温示意图 f i g 1 1w a t e rr e t e n t i o np a v e m e n tc o o l i n gs k e t c h 12 国、内外研究现状 对于半柔性路面”1 ，国外研究和应用较多，如日奉、俄罗斯、英国、美国等。 2第一章绪论 大量研究表明，与适当的基层结构进行组合，所修筑路面能够显著降低全寿命周期 成本，因而具有明显的经济效益，同时具有良好的高温、低温和水稳定性。在国内， 保水降温路面研究相对较少，不过也有一些地区进行尝试性研究和应用，有待进一 步深入研究。比如，重庆交通大学于0 6 - 0 8 年主持承担了国家西部交通建设科技项 目“高性能半柔性复合路面与基层的开发应用研究 ( 2 0 0 6 3 1 8 8 1 4 7 8 ) 。该项目通 过半柔性复合路面结构、性能及施工等一系列技术研究，提出了半柔性复合路面设 计与施工技术指南，同时分别在重庆大渡口区、北碚金刀峡、山西晋中地区等铺筑 了试验示范路段。工程结果表明，半柔性路面抗车辙、抗推移和抗开裂能力等均优 于s b s 改性沥青混凝土路面和橡胶沥青混合料路面。 以半柔性路面为母体铺筑保水降温路面，国外进行了较为广泛的研究和应用， 其中以日本为代表乜1 。如日本横浜市道路局开展了保水性铺装路面性能及施工研 究，提出了性能和施工要求；三菱商事吵乡久于y 夕株式会社在“保水性黼装耩造” 发明专利中对保水材料、路面施工、路面结构提出了相应的要求，结果显示保水性 路面具有良好的降温效果。相对而言，我国在保水降温半柔性路面领域研究极少， 目前几乎没有相关报道。 1 3 热岛效应的基本认识 1 3 1 热岛效应的基本概念 城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城市建筑结构及下垫 面特性的综合影响等是其产生的主要原因，热岛强度有明显的日变化和季节变化。 日变化表现为夜晚强、白天弱，最大值出现在晴朗无风的夜晚，上海观测到的最大 热岛强度达6 以上。季节分布还与城市特点和气候条件有关，北京是冬季最强， 夏季最弱，春秋居中，上海和广州以1 0 月最强。年均气温的城乡差值约l 左右， 如北京为0 7 1 0 ，上海为0 5 1 4 ，洛杉矾为0 5 1 5 。城市热岛可影 响近地层温度层结，并达到一定高度。城市全天以不稳定层结为主，而乡村夜晚多 逆温。水平温差的存在使城市暖空气上升，到一定高度向四周辐散，而附近乡村气 流下沉，并沿地面向城市辐合，形成热岛环流，称为“乡村风”，这种流场在夜间 尤为明显。城市热岛还在一定程度上影响城市空气湿度、云量和降水。对植物的影 响则表现为提早发芽和开花、推迟落叶和休眠副。 箢一章绪论 气温轮廓鳃 图12 城市热岛效应彩成示意图 f i gl 2 f o r m a t i o no f c i t yh e a t i s l a n de f f e c t 城市热岛效应是城市气候中典型的特征之一。它是城市气温比郊区气温高的现 象。城市热岛的形成一方面是在现代化大城市中，人们的日常生活所发出韵热量； 另一方面，城市中建筑群密集，沥青和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的比 热容( 可吸收更多的热量) ，而反射率小，使得城市白天吸收储存太阳能比郊区多， 夜晚城市降温缓慢仍比郊区气温高。城市热岛是以市中心为热岛中心，有一股较强 的暖气流在此上升，而郊外上空为相对冷的空气下沉，这样便形成了城郊环流，空 气中的各种污染物在这种局地环流的作用下，聚集在城市卜空，如果没有很强的冷 空气，城市空气污染将加重，人类生存的环境被破坏，导致人类发生各种疾病，甚 至造成死亡。 被民间誉为“四大火炉”之一的重庆，城市热岛效应现象更加突出，相关人士 做了大量的研究工作，得出了重庆城市热岛效应分布图，主要集中在江北机场、北 部经济技术开发区、北部出口加工区、北部农业科技园区、长江工业园区及高新技 术开发区等区域，详细分布见图1 3 。因此本课题提出的城市道路保水降温路面铺 装，具有重要的实际应用价值。 空气温度 第一章绪论 图13 重庆市城市热岛效应分布图 f i g l3d i s t r i b u t i o n m a po f c h o n g q i n gc i t y h e a t i s l a n de f f e c t 132 热岛效应的成因 城市热岛效应形成的原因主要是： 1 城i l j 内拥有大量锅炉、加热器等耗能装嗣以及各种机动车辆。这些机器和人 类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。 2 城区人量的建筑物和道路构成以砖石、水泥和沥青等材料为主的下挚层：这 些材料热容量、导热率比郊区自然界的下垫层要大得多，而对太阳光的反射率低、 吸收率人：因此在白天，城市下垫层表面温度远远高于气温，其巾沥青路面和屋顶 温度ij 高出气温8 c 1 7 c 此时下垫层的热量主要以湍流形式传导，推动刷围大 气l 升流动，形成“浦泉风”，并使城区气温升高，在夜l f i j 城市下垫匝i 层主要通过陡 波辐射，使近地面大气层温度上升。 3 山于城区f 垫层倮水性差，水分蒸发敞耗的热量少( 地山1 每蒸发1 9 水，下 第一章绪论 5 垫层失去2 5 k j 的潜热) ，所以城区潜热大，温度也高。 4 城区密集的建筑群、纵横的道路桥梁，构成较为粗糙的城市下垫层、因而对 风的阻力增大，风速减低，。+ 热量不易散失。在风速小于6m s 时，可能产生明显的 热岛效应，风速大于1 1m s 时，下垫层阻力不起什么作用，此时热岛效应不太明显。 5 城市大气污染使得城区空气质量下降，烟尘、s o ：、，n o x ，c o ，含量增加， 这些物质都是红外辐射的良好吸收者，致使城市大气吸收较多的红外辐射而升温。 大气污染在城市热岛效应中起着相当复杂特殊的作用。来自工业生产、交通运输以 及日常生活中的大气污染物在城区浓度特别大，它像一张厚厚的毯子覆盖在城市上 空，白天它大大地削弱了太阳直接辐射，城区升温减缓，有时可在城市产生“冷岛 效应。夜间它将大大减少城区地表有效长波辐射所造成的热量损耗，起到保温作用， 使城市比郊区“冷却”得慢，形成夜间热岛现象1 。 原则上，一年四季都可能出现城市热岛效应。但是，对居民生活和消费构成影 响的主要是夏季高温天气下的热岛效应。为了降低室内气温和使室内空气流通，人 们使用空调、电扇等电器，而这些都需要消耗大量的电力。如目前美国1 6 的电力 消费用于降温目的，为此每年需付电费4 0 0 亿美元。高温天气对人体健康也有不利 影响。有关研究表明，环境温度高于2 8 。c 时，人们就会有不适感；温度再高还容 易导致烦躁、中暑、精神紊乱等症状；气温持续高于3 4 。c ，还可导致一系列疾病， 特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升，死亡率明显增加。此外，气 温升高还会加快光化学反应速度，使近地面大气中臭氧浓度增加，影响人体健康。 1 3 3 防止热岛效应的方法 ， 防止“热岛效应”的办法主要有： 1 选择高效美观的绿化形式、包括街心公园、屋顶绿化和墙壁垂直绿化及水 景设置，可有效地降低热岛效应，获得清新宜人的室内外环境。 2 居住区的绿化管理要建立绿化与环境相结合的管理机制并且建立相关的地 方性行政法规，以保证绿化用地。 3 要统筹规划公路、高空走廊和街道这些温室气体排放较为密集的地区的绿 化，营造绿色通风系统，把市外新鲜空气引进市内，以改善小气候。 4 应把消除裸地、消灭扬尘作为城市管理的重要内容。除建筑物、硬路面和 林木之外，全部地表应为草坪所覆盖，甚至在树冠投影处草坪难以生长的地方，也 应用碎玉米秸和锯木小块加以遮蔽，以提高地表的比热容。 5 建设若干条林荫大道，使其构成城区的带状绿色通道，逐步形成以绿色为 隔离带的城区组团布局，减弱热岛效应； 在现有的条件上，应考虑： 1 、控制使用空调器，提高建筑物隔热材料的质量，以减少人工热量的排放； 6第一章绪论 改善市区道路的保水性性能。 2 、建筑物淡色化以增加热量的反射。 3 、提高能源的利用率，改燃煤为燃气。 4 、此外，“透水性公路铺设计划，即用透水性强的新型沥青铺设公路，以 储存雨水，降低路面温度。 5 、形成环市水系，调节市区气候。因为水的比热大于混凝土的比热，所以在 吸收相同的热量的条件下，两者升高的温度不同而形成温差，这就必然加大热力环 流的循环速度，而在大气的循环过程中，环市水系又起到了二次降温的作用，这 样就可以使城区温度不致过高，就达到了防止城市热岛效应的目的。 此外，市区人口稠密也是热岛效应形成的重要原因之一。所以，在今后的新城 市规划时，可以考虑，在市中心只保留中央政府和市政府、旅游、金融等部门，其 余部门应迁往卫星城，再通过环城地铁连接各卫星城。 综上所述，热岛效应给人们带来的危害的确不小，但若能够正确的利用已有的 技术，控制城市的过快发展，合理规划城市，这个问题并非不可解决。 1 4 主要研究内容 研究主要包括：以保水降温机理分析为理论指导，试验优化保水材料组成；其 次，考虑工艺性和性能要求，试验提出改性保水砂浆优化配合比设计方案；然后， 考虑保水材料特性的影响，提出沥青混合料和改性保水砂浆复合工艺，建立保水降 温半柔性路面组成设计方法及性能评价标准；最后，结合工程实际要求，提出保水 降温路面施工工艺。 1 ) 保水降温材料的研制与开发 2 ) 保水砂浆配合比优化设计及性能研究 3 ) 保水降温半柔性路面设计方法及性能评价 4 ) 保水降温路面施工工艺研究 第一章绪论 图14 保水降温路面实际效果图 f i g14p h y s i c a le f f e c td i a g r a m o f w a t e rr e t e n t i o na n dc o o l i n g p h y s i c a le f f e c t d i a g r a m 15 研究技术路线 原材料选择 对原材料根据规范要求进行常规试验，根据规范要求选择适当的原材料。 1 ) 测定碎石压碎值、抗压强度、与沥青的粘附性、针片状颗粒含量、含泥量 及砂当量等指标根据规范要求选择合适的集料； 2 ) 根据当地实际情况，选择沥青，然后对所选沥青进行针入度、软化点和延 度三大指标试验，验证是否满足要求。 保水砂浆的配合比和评价方法研究 1 ) 根据吸水率和孔隙率对保水剂进行筛选，确定几种满足要求的保水剂进行 后续试验； 2 ) 根据田外经验并结合国内实际情况，对保水砂浆进行研究，进行保水砂浆 配合比试配，通过系列的试验，确定水泥、水、细砂、矿粉和保水剂之川的自c 合 比，确定其流动度、强度、保水率等指标： 3 ) 经过大量的试验分析，确定评价保水砂浆保水率的试验标准。 母体沥青混合料的合理级配范围和沥青j = | ；i 量试验研究 1 ) 对保水降温路面材料的沥青混合料母体进行配合比试验，确定母体沥青混 合料的合理级配范围： 2 ) 根据试验结果，考察母体混合料空隙卒，提供沥青最佳含量的方法和沥青 8 第一章绪论 用量范围，以及制件时的击实温度、击实次数等指标； 保水降温路面材料的路用性能研究 1 ) 保水降温路面材料高温稳定性试验； 2 ) 保水降温路面材料低温抗裂性试验； 3 ) 保水降温路面材料水稳定性试验； 4 ) 保水降温路面保水性能试验研究； 5 ) 保水降温路面降温性能试验研究。 保水降温路面的施工工艺与质量控制标准研究 结论及进一步研究建议。 第二章研究方案与试验方案 9 2 1 原材料性质分析 第二章试验方案 ( 1 ) 水泥：采用重庆小南海水泥有限公司生产的p 0 4 2 5 r 普通硅酸盐水泥， 参照公路工程水泥及水泥混凝土试验规程( j t ge 3 0 2 0 0 5 ) 中的有关方法进行 检验，水泥质量合格，能够满足保水砂浆的要求，主要性能如表2 1 。 表2 14 2 5 r 普通硅酸盐水泥性能指标 t a b 2 14 2 。5 ro r d i n a r yp o r t l a n dc e m e n tp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r s 密度 凝结时间( m i n )抗压强度( m p a )抗折强度( m p a ) 指标 ( g m3 )初凝 终凝 3 d7 d2 8 d3 d7 d2 8 d p ：0 4 2 5 r3 1 01 7 23 3 5 2 1 9 3 8 84 5 6 3 84 66 - 3 ( 2 ) 河砂：为了满足保水砂浆的流动性要求，细砂采用粒径比较小的重庆河 砂，其具体规格见表2 2 。 表2 2 细砂物理性能试验 t a b 2 2s a n dp h y s i c a lp e r f o r m a n c et e s t 试验 试验项目试验结果筛分试验 方法 含泥量t 0 3 3 3筛孔尺分计筛累计筛通过率试验 0 7 ( ) 2 0 0 0寸( m m )余( )余( ) ( ) 方法 0 61 21 29 8 8 最大粒径 o 36 77 99 2 1 t 0 3 0 2 1 1 8 ( m m ) 0 1 53 4 64 2 55 7 5 2 0 0 0 0 0 7 55 3 79 6 23 。8 ( 3 ) 吸水树脂a ：该吸水性树脂外观为白色粉末，细度为1 2 0 目，是一种吸 水能力特别强的功能高分子材料，它能够吸收自身重量几百倍乃至千倍的水分，无 毒无害，无污染；吸水能力强，保水能力高。所吸水份不能被简单的物理方法挤出， 并且反复释水、吸水，因此把它比喻为“微型水库口1 。 该树脂是带有亲水性基团且具有轻度交联的三维网络结构。吸水树脂的吸水 1 0 第二章研究方案与试验方案 机理主要是在水中树脂内外离子浓度的差别形成一定的渗透压，导致了水分进入吸 水树脂中；另一方面，亲水基团的水和作用导致水分进入到树脂中凹1 。 ( 4 ) 工业矿渣b ：呈灰黑色，坚硬密实，表观密度约3 6 9 c m 3 ，堆积密度 1 6 0 0 k g m 3 。 表2 3 废渣颗粒细度分布表 t a b 2 3d i s t r i b u t i o nl i s to fw a s t ep a r t i c l ef i n e n e s s 筛孔径( m m ) 5 o o2 5 01 2 50 6 3 0o 3 1 50 1 6 0 分计筛余 01 3 o2 4 23 1 32 0 71 0 7 累计筛余 01 3 o3 7 2 6 8 5 8 9 2 9 9 9 ( 5 ) 硅藻土c ：其颜色为白色，紧堆密度为0 3g c m 3 0 4g c m 3 ，比表 面积5 0m 2 g - - 6 0m 2 g ，微孔体积0 6c m 3 g - - o 8c m 3 g ，吸水率是自身重 量的3 - - 4 倍，具有体轻、质软、多孔、耐酸、比表面积大，化学性质稳定，热稳定 性和吸附能力强等特性 ( 6 ) 陶砂d ：该种砂主要物理性能如表2 4 所示 表2 4 砂d 的主要物理性能表 t a b 2 4s a n dd sm a i np h y s i c a lp r o p e r t i e s 粒度筒压强度堆积密度导热系数吸水率膨胀系数 d m mp m p ag c m 3 9 53 6 01 0 0 0l h3 h 0 0 5 2 2 0 7 8 80 1 1 80 1 1 6o 3 4 1 02 4 4 7 2 5 ( 7 ) 沥青：由于母体沥青混合料的空隙率较大，为了避免沥青发生流淌及保 证母体沥青混合料的稳定，选用国产7 0 # 沥青，参照公路工程沥青及沥青混合料 试验规程( j t j 0 5 2 2 0 0 0 ) 中的有关方法进行检验，具体检验指标见表2 5 。 表2 5a h - 7 0 # 基质沥青主要技术指标性质 t a b 2 5a h 一7 0 # m a t r i xa s p h a l tm a i nt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o nn a t u r e 试验项目试验结果 技术指标 试验方法 针入度( 0 1 m m )6 66 0 8 0 l o o g ，2 5 c ，5 s 软化点( ) 5 1 64 4 - 5 4 环球法 延度( c m ) 1 0 0 2 1 0 01 5 ，5 c m m i n 闪点( )2 7 3七2 3 0开口杯法 第二章研究方案与试验方案 溶解度( ) 9 9 5 7 9 9三氯乙烯 含蜡量( ) 2 392 5 密度( g c m 3 ) 1 0 1 4 实测 1 5 薄膜 质量损失( ) 0 1 8 5 5 l o o g ，2 5 c 试验 延度( c m ) 2 5 1 0 0 芝5 0 5 c m m i n 。1 5 ( 8 ) 集料：粗集料采用重庆歌乐山产的石灰岩；细集料选用石灰岩石屑，为 间断级配。参照公路工程集料试验规程( j t j 0 5 8 2 0 0 0 ) 实测集料的表观密度， 主其技术指标详见表2 6 和表2 7 。 表2 6 粗集料质量技术指标 t a b 2 6c o a r s ea g g r e g a t eq u a l i t yt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n 指标试验结果技术标准试验方法 表观密度g c m 3 2 7 2之2 5 t 0 3 0 4 2 0 0 0 压碎值( ) 2 0 o 雯8 t 0 31 6 2 0 0 0 针片状含量( ) 1 2 6 s 1 5 t 0 31 2 2 0 0 0 吸水率( ) o 3 6 5 2 t 0 3 0 4 2 0 0 0 洛杉矶磨耗值( ) 1 7 0 9 _ 3 0 t 0 31 7 2 0 0 0 坚固性( ) 0 1 9 0 ) 养护到规定龄期，测定其抗折、抗压强度。 ( 1 ) 抗折强度的测定 一 第二章研究方案与试验方案 a 、取出经过规定龄期养护的三个试件，清除试件表面的水分和砂砾，将其放 入杠杆式抗折试验机的抗折夹具内，调整杠杆接近平衡位置，进行抗折强度的测 定。 b 、抗折强度按式( 2 1 ) 计算： 驴券 眨。， 式中：r f - 一抗折强度，m p a ； p 破坏倚载，n ： l 支撑圆柱中心距，即1 0 0 r a m ； b 、h - 试件断面宽及高，均为4 0 r a m ； 抗折强度计算值精确到00 1 m p a 。 c 、抗折强度结果取三个试件平均值。当三个强度值中有超过平均值1 0 的 应剔除后再平均，此平均值作为抗折强度试验结果。 图23 砂浆试件抗折强度测试仪 f i g2 3 m o n 盯s p e c i m e n s f l e x u r a ls t r e n g t h t e s t i n s t r u m e n t ( 2 ) 抗压强度的测定 a 、将抗折试验后的两个断块放入抗压夹具中，在压力试验机上进行抗压强度 的测定。j 畏力机加荷速度控制在5 ：t ：05 k n s 的范围内。 b 、抗压强度按式( 2 2 ) 计算： 第一章研究方案与试验方案 r c2 i 1 - ( 22 ) 式中：r c 抗压强度，m p a ； p 破坏荷载，n ； s - - - 受压面积，为4 0 m m 4 0 m m 。 抗雎强度计算值精确到01 m p a 。 c 、抗压强度结果取六个试件平均值作为抗压强度试验结果。当六个强度值l 有超过平均值m o 的，应删除后冉平均，此平均值作为雎强度试验结果。若六个 强度值中有三个超过平均1 0 的，则此组作废，重新成型测试。 图24 砂浆抗压强度测试仪 f i g2 , 4m o r l 盯sc o m p r e s s i v es i g n g t ht e s ti n s t r u m e n t 孙保水率的测定 将标准试件( 4 4 1 6 c m ) 六根达到养护天数后，取出放八烘箱设置温度为 6 0 。c ，持续烘2 4 d s 日 1 ，崩天平称其重景m i ，再将试4 1 馓入水中浸泡2 小时，待无吸水 气泡时取出，并用抹布轻轻擦拭表面水分，待试件表面无明显水分时称其重量m 2 ， 可根据式( 2 3 ) 计算h 砂浆的质量保水率( 以下简称保水率) 。 w ：竺二坚1 0 0 ( 23 ) 第二章研究方案与试验方案 1 7 2 4 保水降温路面的路用性能及保水降温试验方法 高温稳定性阳1 目前我国评价沥青路面高温稳定性的室内方法有马歇尔试验法( 包括马歇尔稳 定度、流值和马歇尔模数) 、蠕变试验、车辙试验以及环道试验等方法，其中应用 最广泛的是马歇尔试验法，但是它有一定的局限性。诺丁汉大学的研究表明，马歇 尔试验并不是个很好的评价沥青路面永久变形抵抗能力的方法；而且，据第十九届 世界道路会议对美国、法国、意大利等1 6 个国家的调查资料表明，认为马歇尔方 法设计沥青混合料的稳定度和流值与实际路面相关性不大；我国“七五 攻关项目 也证明了这一点，并进一步证明了车辙试验与实际沥青路面相关性比较好。因此， 鉴于车辙试验方法的简便直观，以及与路面实际车辙较好的相关性，本研究除了使 用马歇尔试验方法来评价母体沥青混合料与保水降温路面高温稳定性外，主要采用 车辙试验来检验其抗车辙能力。 1 ) 马歇尔试验 马歇尔试验是目前沥青混合料中最重要的一个试验方法。通过谢伦堡沥青析漏 试验和肯塔堡飞散试验确定沥青混合料最佳沥青用量，然后以最佳沥青用量下混合 料密度作为控制标准，制成直径1 0 1 6 m m 0 2 m m ，高6 3 5 1 3 m m 试饼。马歇尔试 验是测定试件的密度、空隙率、矿料间隙率等物理指标和稳定度、流值、马歇尔模 数等性能指标的重要试验。马歇尔试验采用自动马歇尔试验仪，用x - y 记录仪记录 荷载一位移曲线，试验仪最大荷载不小于2 5 k n ，读数准确度1 0 0 n ，加载速率应能保 持5 0 m m m i n 5 m m m i n 。刚球直径1 6 m m ，上下压头曲率半径为5 0 8 m m 。试验前应 将试件置于6 0 1 的恒温水浴中保温3 0 m i n 4 0 m i n 。 试件的马歇尔模数按下式( 2 4 ) 计算： r ：竺 ( 2 4 )