融雪除冰抗滑路面材料制備及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、路面積雪往往會(huì)使交通中斷，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來重大的影響，特別是隧道出入口匝道的大坡度路段，路面的積雪、冰凍更易造成嚴(yán)重的交通事故。急需開發(fā)具有融雪除冰、抗滑性能優(yōu)異與路用性能良好的瀝青路面材料。本文依托國家“863”項(xiàng)目（2006AA11Z117）及武漢市過江隧道路面鋪裝工程，針對(duì)隧道匝道出入口路面坡度大，冬季結(jié)冰易造成交通事故的特點(diǎn)，提出以自主研發(fā)的高粘度改性瀝青制備動(dòng)穩(wěn)定度高、抗剪強(qiáng)度高、抗凍融循環(huán)好、構(gòu)造深度大、耐老化好的S

2、MA混合料為基體，摻加石墨與炭纖維復(fù)合導(dǎo)電相材料，形成以導(dǎo)電通道效應(yīng)為主的導(dǎo)電加熱融雪除冰路面的設(shè)計(jì)方法。研究了石墨和炭纖維摻量對(duì)SMA電阻率的影響規(guī)律，石墨和炭纖維對(duì)SMA混合料電學(xué)性能的改善均存在滲流現(xiàn)象，石墨摻量低于其滲流閥值時(shí)，SMA電阻率隨石墨摻量變化較慢，當(dāng)石墨摻量達(dá)到其滲流閥值附近時(shí)，SMA電阻率急劇下降，超過其滲流閥值后，SMA電阻率隨石墨摻量變化趨于緩慢。制備導(dǎo)電融雪除冰路面炭纖維和石墨摻量宜分別控制在2.0‰及30％

3、，混合料電阻率宜控制在10Ωm以下。通過對(duì)導(dǎo)電SMA混合料的SEM試驗(yàn)以及電阻率測(cè)試分析，探明SMA混合料的導(dǎo)電機(jī)理，為導(dǎo)電通路效應(yīng)、隧道效應(yīng)和場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)三者共同作用的結(jié)果。當(dāng)石墨摻量低于10％時(shí)，導(dǎo)電SMA混合料的導(dǎo)電機(jī)理以隧道效應(yīng)為主，當(dāng)外界電壓較大時(shí)，場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)也會(huì)對(duì)其導(dǎo)電性產(chǎn)生一定的影響；當(dāng)石墨摻量達(dá)到其滲流閥值時(shí)，導(dǎo)電通路效應(yīng)和隧道效應(yīng)共同存在；當(dāng)石墨摻量超過30％以后，導(dǎo)電SMA混合料內(nèi)部形成了三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)電通道效應(yīng)

4、為其主要導(dǎo)電機(jī)制。對(duì)導(dǎo)電瀝青混合料的電學(xué)性能研究表明：隨著石墨摻量的增加，導(dǎo)電瀝青混合料對(duì)溫度的敏感性逐漸降低。而其Ⅴ—Ⅰ特性則主要與外界電壓及導(dǎo)電顆粒接觸幾率有關(guān)。導(dǎo)電路面融雪除冰效果主要取決于輸入功率、導(dǎo)電瀝青混合料的電學(xué)性能以及外部環(huán)境。提出以剛性基層+AC—25C+高抗車轍AC—20C+導(dǎo)電SMA-13的隧道融雪除冰路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；采用高抗車轍AC—20C瀝青混合料以保證瀝青路面的彎沉值及層間剪應(yīng)力。且在各結(jié)構(gòu)層間噴灑高粘度改

5、性瀝青粘結(jié)層，其不僅能防止水的滲入，還能延緩基層反射裂縫向面層擴(kuò)展。電路設(shè)計(jì)采用片狀銅網(wǎng)，以保證電極有效的工作性并提高導(dǎo)電瀝青混合料的層間抗剪切性能。本文研究的導(dǎo)電加熱融雪除冰路面材料在武漢市長(zhǎng)江隧道口大縱坡路段進(jìn)行了試驗(yàn)段的鋪設(shè)，檢測(cè)結(jié)果混合料電阻率在10Ω·m左右，具有優(yōu)良的導(dǎo)電加熱融雪除冰性能，馬歇爾穩(wěn)定度在9kN以上，高溫動(dòng)穩(wěn)定度在10000次/mm以上，構(gòu)造深度1.2mm，具有優(yōu)異的抗剪、抗車轍、抗滑性能，滿足了工程設(shè)計(jì)要求。