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专注升级!南方路机、长安大学强强联手,深入沥青混合料细观结构研究

2017-01-13     浏览:820

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近日,南方路机与长安大学针对集料性能与集料加工设备参数优化展开深入研究,达成科技合作与交流计划。

众所周知,高温、重载导致沥青路面在恶劣的交通和气候环境作用下迅速变形破坏。沥青作为粘弹性材料,在持续高温的情况下,劲度模量大幅度降低,抗变形性能急剧下降,产生较为严重的车辙病害。

在目前的工程应用中,为了改善沥青混合料的高温性能,通常采用改性沥青的措施,这在大大增加沥青路面的工程造价的同时,且效果并不显著。为了摆脱“路面性能主要依赖于沥青性能”这一困境,有必要对占混合料绝大部分的矿料进行系统研究,分析集料性能及集料骨架结构对混合料宏观性能的影响。

沥青混和料是以粗细集料颗粒作为刚性固体、沥青材料作为胶结体的典型多相体复合材料。粗细集料颗粒的形状、棱角性和表面纹理会影响集料之间的共同作用和集料与沥青胶结料之间的相互作用,但目前并没有标准的试验方法来直接和客观地测量集料的棱角性和表面纹理。


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决定集料性能的相态特征----棱角性、纹理


沥青混合料细观结构研究是近年来国内外十分关注的课题。所谓的细观结构是指碎石颗粒的形状、表观纹理和棱角度等形态特性,颗粒间的相互排列状态及其所形成复杂形态的空间体积组成与分布,沥青对矿料间隙的填充以及与石料的相互作用,空隙的分布等。由于该部分结构的尺度范围介于宏观和微观之间,故称之为细观结构。


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南方路机是国内最早认识到粗细集料形态重要性并实施粗集料整形工业化生产的科技型企业,目前已经成功研发了V7粗细集料整形设备。

本项目基于目前粗细集料形态特征尚无定量评价手段,难以为沥青混合料施工控制提供有效检测手段与评价方法的难题,针对V7设备生产的粗细集料,采用数码相位、数字图像处理、室内实验以及数理统计分析等方法,提出粗细集料形态特征的测试方法与评价指标。利用AIMS-II图像技术及X-ray CT无损扫描技术,分析粗细集料的外形特征参数,构建粗细集料形态特征评价指标与沥青混合料性能之间的关联,推荐V7设备合理的生产工艺参数,从而为其在道路领域的推广应用提供有力的理论支撑。

通过此次南方路机与长安大学的科技合作研究计划,将重点解决以下关键技术:

(1)V7整形机制砂形态特征的定量评价,包括形状、棱角以及细集料的基本品质,解决当前尚无有效地定量评价细集料整形方法的问题,优化V7整形的关键工艺参数。

(2)研究整形集料在提高道路工程材料路用性能方面的作用,定量评价该整形设备对沥青混合料性能提升的贡献。


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长安大学是国家"211工程"重点建设的大学之一。2002年道路与铁道工程学科被教育部批准为国家重点学科,2011年长安大学"公路建设和交通运营保障科学与技术"入选国家"985"优势学科创新平台。现拥有"特殊地区公路工程"教育部重点实验室和"道路结构与材料"交通行业重点实验室,其中包括HVS足尺加速加载试验系统、ICT材料细观结构无损扫描实验室、MLS小型加速加载试验系统、集料形态测量系统AIMS II成套设备等。


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集料形态测量系统(AIMS II)


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ICT无损扫描实验室


本次技术合作项目的项目负责人为长安大学汪海年教授,汪海年教授近几年来一直从事路面结构与材料研究,尤其擅长路面细观材料与数值仿真技术、沥青混合料性能优化与测试技术等研究。曾主持交通运输部应用基础研究项目“粗集料形态特性对沥青混合料高温性能的影响研究(2013319812010)”。


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汪海年教授近年来主持承担国家自然科学基金项目5项、交通运输部应用基础研究项目2项、陕西省重大科技创新资金专项资金项目、陕西省自然科学基金、中国博士后基金一等资助、特别资助等 10 多项国家、省部级科研项目,粗集料形态特征与路面抗滑研究相关项目:粗集料形态特征对沥青混合料等;并取得了一系列的研究成果。


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