酸雨对沥青路面抗滑耐久性的试验设计(附件)
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究的目的和意义 2
1.3 国内外研究现状 2
1.4 研究思路 3
2 沥青路面结构及酸雨相关病害 5
2.1 沥青路面结构组成 5
2.2 酸雨组成成分 5
2.3 酸雨对沥青的腐蚀研究 6
3 试验准备 8
3.1 人工酸雨的配制 8
3.2 试件的制作 9
3.3 数据的采集 11
4 试验方案设计 12
4.1 酸雨腐蚀典型沥青混合料现象观察 14
4.2 常态下实验方案设计 17
4.3 试验结果 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 28
1 绪论
1.1 研究背景
近些年随着社会科技与经济的迅猛发展,人们生活理念的不断提高,虽然现在许多国家都在提倡 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072#
绿色出行,但是谁也遏制不住交通事业的飞速发展,伴随而来的便是日益严重的汽车排放的尾气,除此以外,燃烧石油、煤和天然气导致SO2和NOX的排放量也在急速增加,这种种原因都加剧了酸雨的形成。酸雨是指pH值小于5.6的湿沉降物[1]。在形成和着陆过程中,雨,雪等吸收和溶解空气中的二氧化硫、氮氧化物和其他物质,形成pH值小于5.6的酸性沉淀。中国酸雨的形成是由于高含硫量的大量煤炭的燃烧造成的,所以我国酸雨大多为硫酸雨,少为硝酸雨。现如今,我国部分地区已经成为酸雨多发区,甚至中国西南四川盆地酸雨区已经是全球三大酸雨区之一。近年来,随着煤炭等能源消耗的不断增加,我国的酸雨面积也在不断扩大。
酸雨的主要评定要参照年均值,不能根据一场雨或几场雨就来评定。目前,中国酸雨区的定义尚未明确界定,目前仍在讨论中,但一般认为我国酸雨分为五个层次,即非酸雨区、轻酸雨区、中度酸雨区、较重酸雨区以及重酸雨区。值得注意的是,重酸雨区pH值不足4.70,甚至酸雨率高达70%以上,着实影响造成了较为严重的酸雨污染。放眼全球,全球的三大酸雨区包括西欧、北美、东南亚(中国西南四川盆地酸雨区)。中国酸雨区主要有三个,包括西南酸雨区、华中酸雨区、华东沿海酸雨区。
据研究表明,我国雨水主要酸物质是SO42和NO3[2],其中SO42的浓度比NO3浓度高很多,由此可见,我国的酸雨是典型的硫酸型酸雨,这是因为我国是个煤炭大国,大量燃烧使用含硫较高的煤炭,煤炭占能源总量的75%,这便成为造成中国成为全球三大酸雨区之一的重要原因。
随着我国的交通事业迅速发展,全国的道路正在不断完善、改进,沥青路面被广泛的应用在各级道路上。我们将沥青混凝土加以摊铺、碾压成型而形成的各种类型的路面称之为沥青路面。沥青混凝土路面与传统的水泥混凝土路面相比,具有其独特的优势。沥青混凝土是沥青材料的混合物,具有一定的粘度和适量的量以及一定量的完全混合的矿物聚集体。沥青混凝土作为一种沥青路面材料,在使用过程中要承受行驶车辆荷载的反复作用,以及使用过程中环境因素的长期影响。因此,沥青混凝土虽然具有一定的承受能力,但对自然因素也必须具有良好的耐久性。也就是说,要能表现出足够的高温环境下的稳定性、低温状况下的抗裂性、良好的水稳定性、持久的抗老化性和利于安全的抗滑性等特点,有利于安全以保证沥青路面良好的服务功能。由于沥青材料通常呈弱碱性或碱性,故其对酸性环境比较敏感[3]。
在一般情况下,新建路面的抗滑指标可以满足摩阻系数和结构深度的要求,但在连续行驶后,路面的抗滑能力会不同程度地衰减,有些路面会有较大程度的衰减,抗滑指标衰减的最终值不能满足汽车的安全需求[4]。实验发现,越来越多的沥青路面在使用过程中会产生各式各样的问题,基于大量的研究发现,大多数沥青路面疾病或多或少与雨水有关,沥青路面水损坏主要表现在表面层松散、坑洞、拥包、纵横裂缝以及雨水沿缝隙下渗形成的啃边、局部沉陷、翻浆等现象[5],而病害的产生便会逐渐地降低沥青路面的使用性能与使用寿命。由于中国酸雨区的不断扩大和沥青路面对酸性环境的敏感性,酸雨对沥青路面的影响研究势在必行。道路的抗滑耐久性是长期保证车辆行驶安全的重要条件,所以有必要对沥青混合料的长期抗滑性能及提高抗滑耐久性的方法进行深入的研究[6]。
1.2 研究的目的和意义
路面的抗滑能力是道路安全性的主要指标,它反映了路面抵抗车辆产生滑行现象的能力,其物理意义即为轮胎受制动时沿路表面滑移所产生的力,是影响路面车辆行驶的重要因素[7]。由于酸雨问题的普遍性及日益加重的发展趋势,水对沥青混合料的化学作用主要体现在酸沉降对其影响上[8]。因此,酸雨对沥青路面使用寿命有着重大影响,开展酸雨对沥青混合料影响的研究已经是迫在眉睫了,其有利于明确酸雨对沥青路面腐蚀的影响程度以及探究酸雨对沥青路面的腐蚀机理,同时也有利于更全面地从酸沉降腐蚀的角度揭示沥青路面水损坏或其他损坏的发生机理,更好地掌握沥青路面损坏的影响因素,为进一步寻找合理的防治方法、延长沥青路面材料的服务质量以及使用寿命提供有益的探索。
1.3 国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
德国学者Frank SchmidtDohl通过在试验室制作了一个模拟硫酸盐溶液腐蚀的试验装置,建立了一个模拟硫酸盐腐蚀的模型[9]。
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