【技术实现步骤摘要】
一种基于融雪性能的低冰点超薄磨耗层融雪残余寿命的预估方法
[0001]本专利技术涉及一种磨耗层融雪残余寿命的预估方法。
技术介绍
[0002]低冰点超薄磨耗层是指将低冰点填料部分或全部替代矿粉进行沥青混合料拌制并铺筑在路面上。低冰点超薄磨耗层实际使用过程中，有效成分开始释放后，受稀溶液依数性的影响接触面的冰、雪层的冰点下降并开始融化。水分下渗后，深层位中的有效成分逐渐开始释放，在车辆荷载和浓度梯度等影响因素的作用下，使得深层位释放的有效成分能不断向上迁移，达到持续的融雪抑冰效果。
[0003]低冰点超薄磨耗层融雪残余寿命预估建立在有效成份迁移规律研究基础上，有效成分在沥青混合料内部析出过程多种原因作用，包括：温度、浓度、荷载、时间等因素。而由于受到外界环境因素的影响，导致内部有效成分在梯度效应、水分浸入作用的影响下发生迁移。
[0004]现有的研究中融冰雪寿命评价过程主要选择低冰点混合料直接浸泡的析出浓度作为低冰点寿命评价指标，这与低冰点沥青路面在实际使用过程中的工作条件并不一致。路面实际使用过程中受到车辆荷载的泵吸作用、温度影响等多种因素作用，只单独考虑浸泡周期影响下的有效成分析出情况并不能有效且准确的评价低冰点混合料的使用寿命。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是要解决路面实际使用过程中受到多种因素作用，仅考虑浸泡周期影响下有效成分析出，并不能有效且准确的评价以低冰点填料成型的沥青混合料的使用寿命的问题，而提供一种基于融雪性能的低冰点超薄磨耗层融雪残余寿命的预估方法。
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于融雪性能的低冰点超薄磨耗层融雪残余寿命的预估方法，其特征在于该预估方法是按以下步骤完成的：一、确定低冰点超薄磨耗层中低冰点填料的有效成分总浓度：
①
、首先采用矿粉作为填料成型沥青混合料马歇尔试件，然后将低冰点填料等体积替换矿粉作为填料成型沥青混合料马歇尔试件，再按照公式(1)计算以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件中低冰点填料的实际总质量M
总
；式中：M
总
为低冰点填料的实际总质量，单位为g；m为一个以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件的质量；W为矿粉所占以矿粉成型的沥青混合料马歇尔试件的质量分数，取5％；γ1为低冰点填料的密度，为2.160g/cm3；γ2为矿粉密度，为2.830g/cm3；
②
、计算一个以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件中低冰点填料的总浓度的方法为：向低冰点填料的实际总质量M
总
中加水，再照公式(2)计算以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件中低冰点填料的总浓度C
总
；式中：n为低冰点填料的摩尔质量，取58.5kg/mol；L为加水体积，经过计算，C
总
＝0.783；二、确定低冰点填料的析出浓度：分别测定低冰点填料溶液的电导率，以低冰点填料溶液的浓度为纵坐标，以测定的电导率为横坐标，建立低冰点填料溶液的浓度与低冰点填料溶液的电导率的关系，再进行拟合，得到公式(3)，即为低冰点填料溶液的电导率D与低冰点填料的析出浓度C
析出
之间的函数关系：低冰点填料溶液的电导率D与低冰点填料的析出浓度C
析出
之间的函数关系见公式(3)所示；C
析出
＝0.0246
×
D
‑
0.1249
ꢀꢀꢀ
(3)；三、根据菲克二定律计算以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件内部任意位置中低冰点填料的残余浓度C
残余
：将以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件浸泡到0.5L水中，测试释放时间为t时沥青混合料马歇尔试件中低冰点填料的残余浓度C
残余
，其浓度分布成一定梯度下降，表层有效成分浓度含量低，而深层有效成分浓度含量高，故选择制成试件的中间位置，距表层3cm处的有效成分残余浓度作为混合料内部残余浓度的代表值，即C
残余
＝C(3,t)，其中马歇尔试件中残余有效浓度C(3,t)是按公式(4)计算得到的；式中：C(3,t)为距马歇尔试件表面3厘米时的低冰点填料浓度，单位为mol/L；C
s
为马歇尔试件表面的低冰点填料浓度，测试释放时间为t时刻水的电导率，按照公式(3)计算C
析出
，C
析出
即为C
s
，单位为mol/L；C0为马歇尔试件中初始低冰点填料的释放浓度，为0；x为距马歇尔试件表面的距离，单位为cm；t为释放时间，单位为s；D(t)为低冰点填料的表观扩散系数，标准工况为20℃，无荷载作用下单项渗透释放24h对应的扩散系数为6.2
×
10
‑6mol/(L
·
m
·
s)；四、确定以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件融冰化雪的最优工作浓度：
①
、配制低冰点填料溶液，将相同体积的冰块分别加入到不同浓度的低冰点填料溶液中，在10
±
1℃下放置一段时间后，按照公式(5)计算不同浓度的低冰点填料溶液融冰的体积V
融冰
；V
融冰
＝V
‑
V'
ꢀꢀꢀꢀ
(5)；式中：V
融冰
为不同浓度的低冰点填料溶液的融冰体积，单位：mL；V为将冰块加入到低冰点填料溶液中放置一段时间后得到的液体总体积，单位：mL；V
′
为加入的低冰点填料溶液的体积，单位：mL；
②
、以低冰点填料溶液的浓度为横坐标，以不同浓度的低冰点填料溶液融冰的体积V
融冰
为纵坐标，绘制不同浓度的低冰点填料溶液对应的融冰能力曲线；
③
、根据融冰能力曲线得出：在低冰点填料溶液浓度为0.04mol/L时，融冰体积的斜率值存在最高点，因此确定以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件单次释放浓度超过0.04mol/L时融冰化雪能力优异；五、确定以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件融冰化雪的最低工作浓度：制作以低冰点填料成型的沥青混合料马歇尔试件，低冰点填料占试件的质量分数为3.8％；将成型的沥青混合料马歇尔试件浸入到0.5L水中释放0～180天，测试每天低冰点填料的释放浓度，以释放的天数为纵坐标，以低冰点填料释放的浓度为横坐标，绘制释放周期与低冰点填料的释放浓度曲线；再对图像进行逐段求导，通过斜率变化值可以看出当浓度小于0.01mol/L，释放天数超过20天，斜率值小于
‑
0.001，接近于零，低于该浓度限值时，随着释放天数的增加，试件内部的低冰点填料释放量较低、融雪能力不足，达到融冰雪的使用寿命，因此，选定单次释放浓度为0.01mol/L作为试件融冰化雪的最低工作浓度；六、建立低冰点超薄磨耗层融雪残余寿命的预估模型：根据步骤三中菲克二定律，并通过实际道路使用过程中的受到的温度修正、荷载修正和周期修正三方面主要因素对于道路实际释放低冰点填料时的表观扩散系数D(t)的影响进行修正，见公式(6)：D(t)＝K
TIME
×
K
TEMP
×
K
LOAD
×
D(t0)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)；式中：K
LOAD
为荷载影响系数；K
TIME
为龄期影响系数；K
TE...
【专利技术属性】
技术研发人员：姬同庚，闫卫红，谭忆秋，李冬青，闫永亮，樊磊，孙大珩，郑华杰，白继东，
申请(专利权)人：河南省机场集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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