(3)开再字05审理报告

1、(02)开再字05审理报告 论文题目 班级姓名院（系） 导师 开题时间哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 本科毕业论文（设计）开题报告冰雪条件下沥青砼路面损害机理与改进措施研究2012.01.06哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告1.课题研究的背景和意义 1.1冰雪条件给交通带来的不便及其对路面的损害 冬天或者冰寒地区的道路结冰、积雪严重影响交通、经济以及正常的户外活动和工作。我国北方较寒冷地区，冬季路面会经常出现积雪冰冻现象，严重阻碍了交通出行、人民正常生活和经济发展，并且危及行车安全，诱发严公路交通事故，严重时还会导致公路交通中断。道路冰雪每年给国家和人民生命财产带来的损失

2、十分巨大。因此，冰雪条件下路面损害问题已经成为人们关注的焦点。 1.2融雪材料对沥青砼路面的损害 目前世界各国在解决冬天道路结冰、积雪这一难题时，除了应用人为除雪设备外，更多的使用了工业盐等融雪剂。由于盐会对混凝土路面及混凝土构造物造成一定的损害，近年来，国内外都在努力研制并已开发出了若干旨在代替盐的其它类型的融雪、融冰材料。 尽管新型融雪材料的性能（如融冰、融雪速度、冰点及对路边植被的侵蚀等）据报道称与盐相比有所提高，但它们的价格却是盐的数倍乃至十几倍，用价格、性能比来衡量远不如盐，限止了它们的推广应用和使用范围，短期内在我国还无法取代盐，在公路养护中大量推广应用。交通部2001年6月7日发

3、布，2001年10月1日起实施的中华人民共和国行业标准“公路水泥混凝土路面养护技术规范”就指出：“就目前我国的情况来看，防冻、防滑的主要材料是砂和盐”。所以到目前为止，盐仍然是我国寒区目前冬季路面防冻、防滑的主要材料，而用盐防冻、防滑又会对沥青砼造成一定程度的损害，同时沥青砼路面在我国的道路中，不论在用途上，还是在数量上都占有极其重要的地位，所以对沥青砼路面损坏的进一步研究、修筑性能优良的沥青砼路面越来越受到研究者的重视。那么，弄清盐对沥青砼的损害，主要原因、损害机理、相关因素，从中找出针对性强、切实可行、行之有效的预防措施和方法，就显得十分重要和必要。哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报

4、告1.3现有融雪方法的弊端 鉴于冰雪对道路交通的危害和目前除冰雪方法的弊端，需要进一步研究新的实时融雪（冰）方法。目前各国学者对道路融雪化冰传热模型、数值模拟计算都进行了大量研究，并对相关试验示范工程也进行了铺筑和一定程度的应用。对于不同方案的融雪路面结构进行的路面力学性能研究（试验和数值模拟计算）却是知之甚少，且能源转换、储存和控制系统也一直是困扰冰雪路面课题的难点，此类研究的不足势必导致路面破坏形式增多，极易出现早期病害，缩短路面使用寿命，而且会使单位路基路面工程的造价增大，能源和资源没有得到充分利用，且应用推广价值欠佳。 综上所述，冰雪条件下沥青砼的损害机理的研究以及新型材料和新兴除雪融

5、冰技术的改进与创新在目前有着十分重要的地位。 2.国内外研究现状 国内外交通部门一直非常重视季冻和寒冷地区积雪结冰对路面的损害问题，以及路面的交通事故和抗滑问题，并做了大量研究。 2.1冰雪本身对路面的损害 冰雪本身对沥青砼路面损害通常为水损害。最为主要的形式为在春季冻融期，昼夜温差大，白天温度较高，水以液态的形式存在，渗入到路面结构的空隙中，在车轮荷载的碾压下形成了负压抽吸，容易将混合料中的细颗粒带走，反应到路面的破坏形式就是唧浆，细颗粒被掏空，结构内部就容易形成空洞，承载力不能满足要求，路面就形成了坑洞；到了夜间，温度降低，渗入结构内却没有及时排出水由液态变成的固态，体积的膨胀使裹覆沥青的

6、集料受到了附加的力，黏性降低，集料就容易剥落；道路病害的出现不仅不利于车辆的行驶，对于车辆自身的损坏与磨耗也是很大的。 2.1.1路面抵抗水损害的改进措施 国外对于这方面研究的比我国早，因而关于各方面的理论也很成熟。近几年的研究主要有：2002年mikeanderson在沥青协会春季哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 会议报告了沥青混合料抗水损害能力的评价方法的研究；2003年圣地亚哥nationalmoisturedamageworkshop研究了沥青胶对于水损害的影响；2004年randyc.west，jingnazhang，allencooleyjr评价分析沥青路面水敏感性的试验

7、方法；2005年rajibbmallick，等人研究了利用加速的荷载装置测热沥青混合料水敏感性；2008年ericwkalberer等人主要从沥青的分子结构方面考虑了水损害。 在我国的高等级公路建设中，人们对排水系统方面的设计也越来越重视。设计中通过路拱横坡、最小纵坡、边沟设纵坡来控制排水。然而对于排水系统的设计方面没有明确的规定，也没有准确的选择标准，我们对路基路面排水的研究仅限于路面排水（包括路肩排水）、中央分隔带排水和路基排水，而在路面结构内部排水防水方面所做的研究工作不是很多。可参考的资料有1997年8月颁布的公路排水设计规范。 2.2融雪措施对路面的损害 应对冰雪覆盖时交通事故抗滑问

8、题则主要牵涉到融雪剂、融雪方式的应用。 世界各国交通部门，为解决冬天道路结冰、积雪这一难题作了大量研究，探索出许多抑制、控制和消除冰雪的技术和方法。鉴于冰雪对道路交通的危害和目前除冰雪方法的弊端，需要进一步研究新的实时融雪（冰）方法。近年来美、英、加拿大、日本等发达国家己经开展了关于太阳能、地热能及热泵、土壤蓄热能融冰雪技术的研究，但研究力度仍显不足，这些研究和技术的适用性较强，但它们的融冰雪效果和应用还有待进一步的检验，它们也没有为我国公路行业所引用。 路面融雪化冰方法多种多样，大体可以分为撒布融雪制剂法、各类人工或者机械清除方法、热源融化法、自应力抑制冰雪方法等。 2.2.1使用融雪剂 融

9、雪剂是一种化学品，其成份主要是醋酸钾和氯盐，并以这两种进行分类。融雪剂的功能就是融化道路上的积雪，便于道路疏通，但其具有危害性。目前我国开发的融雪剂种类较多，按物态分为固体和液体；按组成分为无机物和无机物与有机物的混合，以无机物哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 与有机物的的混合物为最多，其中环保型的融雪剂多为不含或少含氯的化学品混合物。 融雪剂可分为两类，一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂，该类融雪剂融雪效果好，基本没有腐蚀损害，但它的价格太高，一般用于机场等重要场所。另一类则是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，通称作化冰盐。其优点是价格便宜，仅

10、相当于有机类融雪剂的1/10，但它对大型公共基础设施的腐蚀是很严重的。我们常见的融雪剂就属于这类，用的最多的是氯化钠（即食盐）。然而盐类对沥青砼路面的损害是不容小觑的。 一、物理破坏作用； 对于棍凝土的盐冻破坏，可以看作是棍凝土冻融破坏的一个特殊形式。盐溶液改变了混凝土在冻触破坏过程中的强度和重量的损失速度。但不改变混凝土的冻融破坏机理。首先除冰盐的吸湿、保水作用，大大增加了混凝土饱水程度和饱水时间，使混凝土更长时间处于饱水状态，增大了混凝土冻融过程中的静水压力，增大了混凝土冻融破坏的程度。同时，由于除冰盐是逐步渗入混凝土内部，容易造成混凝土内部的盐浓度分布的差异，使各层的结冰程度产生差异，当

11、混凝上受冻时，产生应力差，进而形成渗透压，并引起内部应力。且除冰盐融化冰雪需要从混凝土吸收大量热，使冰雪覆盖层下的混凝土温度骤降，因而对混凝土引起低温冲击作用，产生温度应力，这些都将加剧混凝土的冻融破坏。 二、化学破坏作用； 除冰盐不仅会使混凝土产生严重的冻剥蚀破坏，且在非冻融条件下也同样观察到除冰盐引起混凝土破坏。常温下高浓度盐溶液与混凝土内部的ca（oh）2反应，生成caci2·ca（oh）2·h2o复盐。复盐的生成消耗了大量的ca（oh）2，破坏了csh凝胶和ca（oh）2之间的平衡，从而导致csh分解，将导致混凝土表面溃散。同时，可溶性cacl2将与水泥浆体中的c3

12、a反应生成氯铝酸盐结晶，如下式： cacl2+c3ac3a·cacl2·10h2o该复盐具有膨胀性，但其造成的破坏不严重或破坏速率慢。 2.2.2其他非化学融雪措施 其他不使用融雪剂的融雪方法对路面损害较小，但相对均较复哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 杂、昂贵。目前由于受能量来源的限制和利用清洁环保、循环再生能源的需要，土壤源（地能）热管和太阳能热管的融冰雪技术正面融雪，这种方式不仅节约资源、干净环保，而且混凝土导热快，比热容大，蓄热能力较强，其融雪效果也较有保障，但这种方法存在初期建设投资较大的问题。对于现在出现的多逐步成为研究热点。利用太阳能转换系统加预埋热

13、管加热的方式给水泥混凝土路种抑制路面积雪结冰的方法汇总如下：人工和机械除雪方法、热力融冰雪方法、自应力路面抑制冰雪技术、导电铺面融冰雪技术、能量转化型融冰雪技术等。 3.本课题的研究内容及技术方案 本文针对高原寒冷地区冰雪路常见的安全隐患问题，主要讨论冰雪条件下沥青砼路面的损害机理：冰雪本身对沥青砼路面造成的损害，即水损害，主要为春季冻融期冰雪反复融化对沥青砼路面造成的物理损害；为防滑防事故而开展的各种融雪措施对路面造成的损害，主要是使用化学融雪剂对路面造成物理、化学和生物方面的损害；继而研究讨论其他各种新兴融雪方式的利弊以及可行性。同时从路面结构、融雪方式以及交通管控三个方面提出预防、改善冰

14、雪损害的措施。 3.1砼本身的性质 砼自身的抗冻融能力和强度、密实度等内在质量及外观质量。包括砼所处的温湿度、绝对温度，温度变化频率，被冰雪、水覆盖情况等。从路用性能、经济性、实用性等各功能要求出发，对各种面层材料及组成进行试验，对其导热性能及力学性能进行系统试验分析和优化研究。同时根据力学强度、导热性能推荐融雪化冰路面最佳材料类型和组成。 3.2各种主要融雪化冰方式的优缺点、可行性3.2.1撒布融雪药剂和砂石材料 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 通过在路面上撒布化学药剂来降低冰雪融点，使冰雪融化，进而达到清除积雪的目的，它是国内外较常用的一种路面除冰雪方法。（1）融雪剂（盐）对砼

15、的损害 论述盐类让那个血迹对沥青砼盐冻破坏的物理和化学机理，对比评价国内外几种常用的盐冻试验方法，详细探讨了沥青砼抗盐冻性能的影响因素，并对其产生原因进行分析。（2）预防方法及措施a.采用抗冻、抗腐水泥，提高砼自身的抗冻融能力。b.严格控制砼的内外质量。 c.在砼表面喷涂保护性材料，提高近体表面防盐水渗透的能力。d.采用服压混凝土新工艺，推广碾压混凝土路面新技术。e.科学合理用盐，减少用盐量。 3.2.2人工和机械除雪方法 人工铲雪、清扫积雪等方法，应用大型机械清除冰雪的方法。 3.2.3热力融冰雪方法 此种方法利用热水、燃气、电等产生的热量使冰雪融化，如喷洒热水法、喷洒融雪剂法、汽车加热一机

16、械融化法等。 3.2.4自应力路面抑制冰雪技术 此类技术主要是通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性颗粒材料，改变路面与轮胎的接触状态和路面的变形特性，利用弹性材料局部变形能力较强的特性，通过路面外荷载的作用而产生自应力，使路面冰雪破碎融化，从而有效抑制路面积雪和结冰。 3.2.5导电铺面融冰雪技术 该项技术是在路面铺装材料中掺入聚合物类、碳类或金属类导电掺合料，使高绝缘性的路面铺装材料具备热和电的感知和转换能力，将电能转变为热能，热能通过铺面材料与冰雪的接触面向上传导，冰雪吸收热量后温度逐渐升高，实现融雪（冰）的目的。 3.2.6能量转化型融冰雪技术 能量转化型融冰雪技术是通过能量转化设备，将

17、其他形式的能量转化为热能达到融雪（冰）的目的。 3.3冰雪条件下道路交通管理与控制研究 利用交通规划、管控方式严格控制冰雪覆盖路段车流量、行车速度、车辆超载等问题。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告3.4提出改善冰雪条件对沥青砼路面损害的具体措施 结合沥青砼的用料、配比、施工方式的改进与先进融雪方式的创新以及交通规划管控措施三方面相结合来解决冰雪条件下沥青砼路面损害的问题。 项目前期准 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告 4.本设计的特色 4.1冰雪路面材料性能试验研究 从路用性能、经济性、实用性等各功能要求出发，对各种面层材料及组成进行多水平试验，对其导热性能及力学性能进行

18、系统试验分析和优化研究。同时根据力学强度、导热性能推荐融雪化冰路面最佳材料类型和组成。 4.2冰雪路面结构模拟试验 建立多种路面结构方案，在室内进行多水平条件下的实验。完成力学性能试验，提出并完成路面结构板的模拟试验，为比选和优化融雪化冰路面结构方案提供依据。 4.3对融雪特殊路面的力学响应进行数值计算和仿真分析 建立融雪化冰特殊路面结构有限元模型，结合现行规范，从温度、荷载、藕合三个方面完成计算和分析，以室内结构试验作为衡量依据，得出路面能承受的极限温度、极限荷载等.4.4各融雪方式及路面结构方案比选和优化 选取试验和数值计算的衡量指标，对不同方案的融雪方式方法及路面结构的组合进行决策分析和有效性评价，从而掌握方案的优劣程度和可行性。为冰雪路面方案的选取提供科学依据和工程指导。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）开题报告4.5将交通管理与控制措施加入冰雪路面的改进研究 加入合理的交通管理与控制手段最大限度发挥公路承载力与通行能力，需兼顾设计通行量、设