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原文传递低冰点抗凝冰沥青混合料薄层的制备与性能研究

论文题名：	低冰点抗凝冰沥青混合料薄层的制备与性能研究
关键词：	路面养护;低冰点抗凝冰沥青混合料薄层;制备工艺;抗凝冰效果
摘要：	积雪、凝冰现象严重影响道路的行车安全性、通行能力与运营效率，如何解决道路凝冰问题是国内外学者关注的焦点。低冰点抗凝冰沥青薄层利用低冰点抗凝冰材料部分甚至全部替代细集料或矿粉填料，在行车荷载和毛细压力的影响下抗凝冰材料中有效作用成分析出至路表，通过降低路面雪水的冰点，延长凝冰时间，减少凝冰与路面铺装粘附力以解决路面积雪、凝冰问题。　　首先，本文通过对醋酸钙镁盐（CMA）的复配，以凝固点为指标研究醋酸钙、醋酸镁配比对CMA的抗凝冰效果，将CMA溶液凝固点最低的配比作为抗凝冰材料的有效成分的配比；选择载体成分与疏水功能成分，通过表面吸附法制备低冰点抗凝冰材料，以电导率为指标，研究抗凝冰材料各组分的最优配比。试验结果表明，当醋酸钙与醋酸镁质量比为4:1时，CMA可最大程度上降低水的凝固点；当载盐率达到80%时，载体成分将有效成分负载完全，二者结合效果最佳；改性聚二甲基硅氧烷疏水剂与防潮硅油疏水剂可以为抗凝冰材料提供较好的疏水缓释效果，疏水功能成分的最优掺量为25%。　　其次，通过X射线衍射法（XRD）、红外光谱分析法（FT-IR）、扫描电镜观测（SEM）、热重分析（TG）与差示扫描量热法分析（DSC）对改性聚二甲基硅氧烷抗凝冰材料和防潮硅油抗凝冰材料进行物相组成、化学成分、微观形貌及热性能的测试与评价，并优选出一款性能良好的低冰点抗凝冰材料。对优选的抗凝冰材料进行pH值测试、密度指标测试与冰点测试。结果表明：采用表面吸附法不会使抗凝冰材料各组分发生化学反应而失效，各组分物相组成保持良好；改性聚二甲基硅氧烷抗凝冰材料负载有效成分状态与疏水改性状态良好；温度达到170℃时材料质量损失约5%，整体的热性能良好；改性聚二甲基硅氧烷抗凝冰材料pH值为7~8，呈弱碱性，密度为2.02g/cm3，冰点为-5.2℃。　　再次，将改性聚二甲基硅氧烷抗凝冰材料以等体积替代法替代矿粉填料加入沥青混合料，采用温拌沥青玛蹄脂碎石沥青混合料 WSMA-10 体系，以高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能为指标对不同替代率下的低冰点抗凝冰沥青混合料进行路用性能测试。探究抗凝冰有效成分析出对沥青混合料路用性能的影响，并确定出抗凝冰材料的最优替代率。结果表明：随着抗凝冰材料替代率的增加，沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性均小幅度降低，水稳定性降低幅度较大；有效成分的析出对沥青混合料的水稳定性有较大影响；抗凝冰材料最优替代率为 50%，模拟有效成分析出后替代率为 50%的低冰点抗凝冰沥青混合料路用性能仍满足规范要求。　　最后，通过冰点测试、海绵拉拔试验、落球试验来评价最优替代率下的抗凝冰沥青混合料的抗凝冰性能，结果表明，抗凝冰沥青混合料在0℃~-7.5℃的范围内产生抗凝冰效果。结合以上三种抗凝冰性能测试思路与方法，本文还在自动车辙试验仪的构造基础上改装设计了一款用以测试抗凝冰沥青混合料抗凝冰效果的试验装置，并给出了对应的试验步骤，以期为抗凝冰效果评价提供一定的思路与方法。
作者：	赵宏天
专业：	材料与化工
导师：	郝增恒
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023