全厚式夜光路面关键材料和混合料设计研究.pdf

结合近年来参与的上海市慢行休闲道工程建设中的新型全厚式发光路面试验段的研究，对夜光路面中的石料、透明结合料、夜光材料等主要关键材料以及混合料的设计及性能进行分析和总结，以期为今后的相关工程提供一些经验借鉴。关键词：慢行休闲道；夜光路面；透明结合料；夜光材料0引言随着社会经济水平的不断提高，社会民众对精神生活的追求也越来越高。城市慢行休闲道作为城市生态景观建设的重要组成部分，在城市整体规划建设中，有着不可或缺的地位与作用。城市慢行休闲道是连接开空间、自然保护区和历史遗迹、连接景观要素的绿色景观廊道，具有线性外形轮廓、连通性和多功能性，且可与其他非线状的重要风景园林系统形成综合性的整体 。在慢行休闲道的使用调研中发现，城市居民，特别是上班的工作人群，其锻炼、休憩、休闲等活动主要集中在节假日，以及工作日的1 7：0 0 到2 1:0 0 之间。因此，慢行休闲道除满足白天的使用和视觉需求外，还需满足夜间局部时间段的使用需求。而城市慢行休闲道一般建造在绿化环境较好的公园或景区，可能存在一定程度的灯光不足。因此，新型夜光路面就成为了一种有效的补光手段，在缺少夜间照明区域的慢行休闲道中，具有较好的应用前景。目前，国内外对于夜光路面已有一些研究和应用。本文结合近年来参与的上海市慢行休闲道工程建设中的新型全厚式发光路面试验段的研究，对夜光路面中的石料、透明结合料、夜光材料等主要关键材料以及混合料的设计及性能进行分析和总结，以期为今后的相关工程提供一些经验借鉴。1主要关键材料研究及分析1.1石料对于全厚式夜光路面，石料的选择是其原材料选收稿日期：2 0 2 3-0 1-0 3择的一个重要方面。因石料是该类型路面的结构主体，占其质量比的9 0%左右。本次选择了多种石料进行研究，包括白色卵石、黄金石、玄武岩、黑色卵石等。白色卵石石料见图1。图1 白色卵石石料选择研究发现，采用白色卵石，夜光路面的效果最好，浅色的黄金石等效果次之，黑色石料等深色石料对夜光路面的夜光效果影响最大。以白色卵石和黑色卵石混合使用的夜光路面的夜光强度为例，相同夜光材料掺量的情况下，其夜光强度变化情况见表1。表1 石料对夜光强度的影响黑色石料占比%0102030夜光强度剩余%/(1 0 min）100796353考虑到综合设计效果等因素，有时添加部分黑色石料，能使路面美观程度增加。但从表1 结果可以看出，深色石料的占比越大，对夜光路面整体的夜光强度影响越大。当黑色石料比例达到3 0%，夜光强度降低接近5 0%。因此，建议全厚式夜光路面以浅色石料（白No.22023112上语2 络材料与试验SHANGHAI HIGHWAYS-色、灰白、淡绿、黄白等）为主，且深色（黑色等)石料的添加比例不宜超过3 0%。1.2透明结合料1.2.1热塑性透明结合料根据热塑性透明结合料色泽和性能的要求，我们在研究中选择SBS、透明基础油、树脂和辅剂作为原材料。借鉴黑色沥青评价的习惯和经验，我们采用测试黑色沥青的方法来测试自然色铺装结合料的指标性能，在大量室内结合料和混合料实验的基础上，总结制定了热塑性透明结合料的评价标准，见表2。这种评价标准能够满足结合料的生产要求和路用性能要求。表2 热塑性透明结合料性能要求软化点/延度针人度/运动黏度/(5 )/mm(0.1 mm)(Pas)253045135大于1.5,小于5901152555304560120 小于1 5其中,SBS、透明基础油、树脂和辅剂等各结合料原材料的配方比例范围见表3。在评价标准的基础上，我们进行了部分试验，选择了两组不同配方来进行混合料性能的验证,进一步确定其性能指标,见表4。表3 各项结合料的原材料配方比例范围项目树脂基础油SBS辅剂比例/%507020403120.52.5表4 部分配方的结合料性能软化点/延度/针人度/运动黏度/项目mm(0.1 mm)(Pas)25361353.8配方111037305212011.82536135 2.5配方210234.5305412010.3采用表4 中配方1 的自然色铺装结合料，以排水路面级配，成型排水标准试件（空隙率为2 0.7%），其飞散结果为1 8.1%。在同样的级配下，采用添加1 2%RST-P的改性沥青成型排水标准试件，其飞散结果为14.5%。采用配方2 的自然色铺装结合料成型单粒径（玄武岩，粒径5 1 0 mm，1 0 0%）混合料标准试件，飞散为7 5%。采用9 7.5%的粒径5 1 0 mm的玄武岩，2.5%矿粉，其飞散为4 5%。根据热塑性透明结合料的性能以及生产设备的具体情况，重点考虑升温的速率、控制温度与实际温度滞后、剪切功、溶胀的效率与程度、原材料的投放、树脂输送设备发热堵管、状态观测与检测等问题，并制定了其工业化生产工艺 2 ：配料罐进油，加热至1 0 0 1 2 0；加入约1/3 的树脂，持续搅拌加热至1 5 0 1 6 0 后，继续加入约1/3 的树脂，搅拌并加热至稳定，温度升至150160；待树脂完全融化后，加人剩余树脂，加热至1 6 0 1 7 0，待树脂完全融化后，加人SBS和剩余的树脂及油；加热至1 6 5 1 7 5 后，循环剪切约3 0 min；取样检测。1.2.2热固性透明结合料根据热固性透明结合料的性能及施工的需要，选择了环氧树脂、固化剂、溶剂等作为其生产原材料。该透明结合料主要适用于冷拌施工、人工摊铺、道路不规则或修补的道路工程。根据夜光路面对结合料色泽的要求，选取无色透明的树脂、固化剂和溶剂，并要求其反生反应后的结合料也为无色透明。根据热固性结合料的性能及路面使用性能的要求，制定热固性透明结合料各原材料的配方比例范围，见表5。表5 热固性结合料配方比例范围项目树脂固化剂溶剂比例/%60802030120针对该结合料的耐温性,以(0,1 h）、（0,3 h）、（4 0，1 h）、（4 0，3 h）四种不同条件，分别测试该结合料的色泽、强度和弯曲率的变化情况，其结果见表6。表6 热固性结合料耐候性测试测试条件0,1 h0,3 h40,1 h40,3 h色泽变化无变化无变化无变化无变化拉拔强度变化-1.1%-1.1%+3.0%+3.5%弯曲率变化0%-0.4%-0.2%-0.4%从表6 的结果可以看出，该热固性透明结合料具2023No.2上语么路1 1 3SHANGHAIHIGHWAYS材料与试有较好的高低温稳定性，在高低温环境下，色泽不会发生变化。并且在高低温环境的作用下，其强度和弯曲率的变化较小，耐温性较好。热固性透明结合料的温度敏感性高，结合料的固化时间随温度变化较大，见表7。且结合料在混合料中的分布状态（即混合料级配)会对结合料固化时间产生影响，见表8。表7 不同配方下温度对固化时间的影响测试条件10203040树脂6 0：固化剂3 0：溶剂02h1.8h1h0.2 h树脂6 0：固化剂3 0：溶剂2 03.5 h3.1h2h0.7 h树脂7 0：固化剂2 0：溶剂2 04h3.9h2.8 h1.3 h表8 结合料存在状态对固化时间的影响状态烧杯中SMA混合料中大空隙混合料中固化时间/h60802030120表7 和表8 的结果表明，热固性透明结合料的固化时间受温度变化和混合料级配影响，温度越高，固化时间越短。主要是由于温度越高，物质各项热运动越激烈，反应越迅速。且固化反应是一个放热反应，产生的热量会使各项温度进一步升高，促进反应的反生。试验结果也表明，由于各项原材料的比例不同，会造成反应的时间不同，进一步造成其固化时间的差异。因此，在生产中，结合料各项相互比例应根据施工环境温度、施工环境日照、施工时间要求、路面结构以及路面性能设计要求等情况确定，实际操作时，可根据现场施工情况做调整。1.3夜光材料根据夜光路面的使用要求，选择夜光材料宜按照夜光强度高、余光辉时间长、耐候、环保等主要因素。本次选择了表9 所示的夜光材料。考虑到夜光路面的应用环境，开展了该夜光材料的耐候性测试。测试结果表明，该夜光材料在冻融条件下和热氧环境下，质量没有发生改变，说明其在该条件下结构稳定。在试验条件下，发光强度和余光辉时间没有发生变化，说明该材料在试验条件下，结构和光学性能稳定。测试结果表明，该夜光材料具有优异的耐候性。针对该夜光材料的环保性能，采用外委检测的方法，验证其优异的环保性能。检测结果表明，该材料无辐射，具有优异的高标准环保性能。表9 夜光材料项目参数成分铝酸盐、硼酸盐、稀土元素（Eu,Dy等）夜光颜色天蓝、翠绿、橘红、紫色等白天颜色黄绿、淡绿、淡黄、灰白等光学性能吸收光能、储存光能、释放光能溶解性不溶于有机溶剂耐温性-20400粗细粒径545 m密度3.43.6 g/cm堆积密度1.21.5 g/cm激发光源可见光和紫外线发光波长波峰5 2 0 5 nm余辉亮度10min发光亮度 3 7 0 mcd/m余光辉时间强度 1 h;强度 1 h安全性能无毒无害无放射性使用寿命反复使用超1 0 年2混合料设计及性能研究2.1大空隙结构设计及性能研究大空隙结构路面在渗水、抗滑等方面有显著的优势。因此，对同等夜光材料掺量下的大空隙结构和密级配结构混合料的夜光性能进行研究，其均以白色卵石（破碎成各需要的粒径)和白色矿粉（以白色卵石为材料磨制而成）为原材料，见表1 0。表1 0 不同空隙结构的夜光性能空隙3%SMA20%0GFC32%超大空隙光强(1 0 min)/(mcdm-)85145178余辉时间(1 0 min)/10(mcdm)0.81.82.6在采用每平方米同等夜光材料用量的情况下，超大空隙结构的全厚式路面于夜光涂层的夜光性能见表1 1。表1 1涂层与全厚式夜光性能夜光涂层全厚式结构(厚0.2 mm)(厚1 cm)光强(1 0 min)/(mcdm2)285178余辉时间(1 0 min)/10(mcdm)2.42.62023No.2114上涵2 路材料科与读SHANGHAIHIGHWAY从表1 0 和表1 1 的结果可以发现，相对密级配和普通排水路面，超大空隙结构的混合料的夜光强度和余辉时间都更高，且空隙越大，其光强和余辉时间差值越大。这是由于大空隙的结构，使光能深人混合料内部，夜光材料接受到光照射的比例更大，储存的光能更多，因此光强更大。并且，由于是大空隙结构，空隙内部混合料间相互的夜光能一部分被吸收，储存的光能在释放过程中得到了少量的补充，因此光能完全释放所需的时间更长，余辉时间有所增加。全厚式夜光路面相对于夜光涂层，初期夜光强度较低，是由于涂层在道路表面，在一定夜光材料用量的情况下,其初期利用效率最高，因此初期夜光强度大。而全厚式夜光路面比夜光涂层余辉时间略长，也是由于光能在释放过程中相互补充的作用。通过对大空隙结构光学性能的研究发现，大空隙结构更适用于全厚式夜光路面。夜光路面的空隙率经研究后，确定其范围为2 0%3 5%。2.2级配及结合料用量研究夜光路面级配设计和结合料用量的研究方法参照了沥青路面级配设计和用油量确定的方法。考虑图2 不同石料白天效果2.3.2颜色设计不同颜色的夜光材料，其材料性能和光学性能相似，可以采用相同的施工工艺和评价方法。研究发现，夜光材料白天的颜色和夜间发光的颜色常常存在差异,且储存光能的多少，也会在颜色上存在差异。故在设计中，应兼顾白天和夜间的颜色2.3.3形状组合设计研究研究发现，夜光路面不仅适用于大面积整路段铺到生产施工的和易性，研究得出了夜光路面的级配和用油量，见表1 2。其中，根据路面的厚度和设计要求,石料可选择3 5 mm、4 6 mm、6 9 mm、8 1 0 mm,或采用各档料的掺配。根据夜光强度设计要求，在满足要求的前提下，可用部分卵石磨制石粉，替代夜光材料。表1 2各材料的占比各项材料石料夜光材料结合料占比/%80922183.58.52.3混合料组合设计研究针对夜光路面混合料的组合设计研究，主要从不同石料的组合设计、颜色设计和路面夜光形状的组合设计进行了研究。2.3.1石料组合设计不同石料组合的夜光路面，在白天和夜间均会产生不同的效果，见图2 和图3。其核心要素在于满足白天与环境的协调、白天的美学设计以及夜间的夜光强度的要求。图3 不同石料夜间效果装，也适用于点缀的、单独设计的形状或小品等3结语本文结合试点工程，开发了新型全厚式夜光路面，并对夜光路面中的石料、透明结合料、夜光材料等主要关键材料以及混合料的设计及性能等方面进行了研究。主要研究成果和创新点如下：（下转第1 2 3 页）2023No.2上么路1 2 3上接第1 1 4 页SHANGHA3.3.2路面病害调研为评价半柔性路面抗开裂效果，采用开裂率进行评价。开裂率为裂缝总面积除以路段总面积。其中，裂缝总面积计算过程中，裂缝的宽度按照影响宽度0.2m来计算。表1 1 为试验段服役0.5 年、1 年、2 年的开裂率调研统计结果。可以看出，采用以前常规技术的半柔性路面服役2 年的平均开裂率为0.4 3%，而采用改性技术的半柔性路面服役2 年的开裂率为0.1 6%。采用改性技术的半柔性路面开裂率与之前技术相比，降低了6 3%，；抗裂性能与之前技术相比，提升了2.6 倍以上，效果非常显著。更长服役时间的开裂情况则需要持续跟踪。表1 1 半柔性路面试验段裂缝调研结果服役时间/年0.512常规半柔0.090.350.43开裂率/%改性半柔0.020.130.164结语在引人增黏增韧改性剂的基础上,研究了掺人不同类型增韧材料的灌浆料对半柔性路面材料高温抗车辙和抗裂性能的影响规律，并进行了工程试验段的对比应用，研究结果表明：(1)乳化沥青和丁苯乳液均能改善水泥基灌浆材(1)研究得出了热塑性和热固性两种新型透明结合料，并分别研究得出了其评价方法、评价标准、生产工艺和使用方法。(2)研究选择了光学性能良好、高耐候性、环保型的夜光材料。(3)研究得出了一种全厚式夜光路面成体系的设计方法。料的柔韧性。综合灌浆料的多种性能，当单掺乳化沥青时，其适宜掺量范围是5 1 5%；当单掺丁苯乳液时，其适宜掺量为5%左右。(2)掺加1 5%乳化沥青的灌浆料使半柔性路面材料获得了高低温性能平衡兼顾的效果，其高温抗车辙性能7 0 动稳定度为1 4 5 1 0 次/mm，-1 0 低温弯曲应变可达2 3 3 7 8，2 5 半圆弯曲断裂能密度可达2536J/m，实验室抗裂性能评价相比以前技术，提升了4 5%。在国道平交路口服役2 年的改性半柔性路面开裂率仅0.1 6%，实际抗裂性能相比常规半柔技术，提升了2.6 倍以上。参考文献：1郝培文,程磊,林立.半柔性路面混合料路用性能 J.长安大学学报(自然科学版),2 0 0 3(0 2):1-6.2邓成,黄冲,洪锦祥,等.超早强半柔性路面在市政路口的应用研究 J.公路工程,2 0 1 6,4 1(0 1):1 1 6-1 1 9+1 3 8.3胡曙光,张荣,丁庆军,等.半柔性路面灌注水泥胶浆的性能研究 J.公路,2 0 0 9(0 7):1-6.4凌天清,董强,董营营,等.橡胶沥青在灌人式半柔性路面中的应用 J.长安大学学报(自然科学版),2 0 0 9,2 9(0 6):2 4-2 7.5黄冲,洪锦祥,刘至飞,等.乳化沥青对半柔性路面材料的性能影响研究 J.石油沥青,2 0 1 2,2 6(0 3):2 1-2 5.6钟科,刘国强,魏小皓,等.乳胶水泥砂浆灌人式沥青混合料性能试验研究 J.公路交通科技,2 0 1 7,3 4(1 0):1-5+5 0.相关研究成果可为今后的相关工程提供一些经验借鉴。参考文献：1汤子春.城市绿道生态设计的意义与实践方法 J.现代园艺,2 0 2 2,4 5(2 0):1 5 8-1 6 0.2汤子春.城市绿道生态设计的意义与实践方法 J.现代园艺,2 0 2 2,4 5(2 0):1 5 8-1 6 0.ZHUJi(97)A Bridge Intelligent Collision Avoidance System Based on Multi-Dimensional Fusion and Digital Twin TechnologyAbstract:By using multidimensional perception and fusion technology,the passing ship status around bridges is monitored and ana-lyzed 24/7 in real-time with a 360 ocoverage.If there are ships that may endanger the safety of the bridge,warning information willbe issued in advance and matched with digital twin technology to generate a visualized digital model of the bridge.Feedbacks will beprovided to maintenance personnel in a timely and intuitive manner.This achieves comprehensive awareness of the bridge environmentand ensures the safety of the bridge.Key words:multi-dimensional perception;multi-dimensional fusion;digital twin;bridge collision avoidanceA Probabilistic-based Method for Controlling the Content of Stabilizer of Waste Soil.Abstract:Engineering waste soil is one of the main components of construction waste.Stabilization of waste soil for subgrade flling isan important direction for the utilization of waste soil.This paper combines the engineering practice of utilizing waste soil in the South-ern New Town of Nanjing,and proposes a method for controlling the content of stabilizer based on statistical theory and reliability anal-ysis,in order to deal with the variance of waste soil.Firstly,the approximate range of the content is determined through the CaliforniaBearing Ratio test,and then the distribution function is constructed by analyzing the distribution of the test results.The reliability of aspecific content is calculated through Monte Carlo simulation.Statistical analysis shows that this design method can minimize strengthredundancy and save costs while meeting strength requirements.Key words:waste soil;curing improvement;California bearing ratio;reliability analysis;Monte Carlo simulation;maximum likeli-hood estimationResearch on the Design of Key Materials and Mixtures for Full Thickness Luminous Pavement.PANG Xiaoming(111)Abstract:Combined with the research on the inspection section of the new full-thickness light-emitting road in the construction ofShanghai Slow Moving Leisure Road in recent years,the author analyzed and summarized the design and performance of the stone,transparent binder,luminous materials and other key materials in the luminous pavement,as well as the mixture,in order to providesome experience for future related projects.Key words:slow leisure road;luminous pavement;transparent binder;luminous materialFeasibility Analysis and Experimental Study on Mechanical Properties of Secondary Cold Regeneration MixtureKey words:At present,part of the cold recycled pavement in China has reached or is close to its service life.Whether the old cold re-cycled pavement can be recycled has become the focus of the highway industry.In this paper,the feasibility of secondary cold regener-ation is analyzed firstly.Based on the mix design results of secondary cold regeneration mixture,the mechanical properties of secondarycold regeneration mixture are tested and studied.The results show that the crushing value of the old cold recycled pavement base mate-rial still meets the specification requirements,the CBR value is attenuated,and the grading is refined,so it is not feasible to use it alonefor the secondary recycled pavement(subbase)base;By adding new aggregate and cement stabilizer,the gradation and strength of thesecondary cold recycled mixture have been effectively improved.The 7 d unconfined compressive strength value can meet the technicalrequirements of the pavement(subbase)under heavy and extremely heavy traffic.The secondary cold recycling is feasible.Althoughthe mechanical performance test results are slightly inferior to that of the primary recycled mixture,the overall mechanical performancecan still meet the mechanical index requirements of the asphalt pavement base and subbase.Key words:secondary cold regeneration;mix design;mechanical properties;compressive strengthPerformance Research and Engineering Application of Semi-flexible Pavement with High Crack ResistanceAbstract:The influence of grouting materials mixed with different toughening materials on the high temperature rutting resistance,lowtemperature bending resistance and semi-circular bending crack resistance of semi-flexible pavement materials was tested and stud-ied,and the application in engineering test section was carried out.The research results show that the grouting material mixed with15%emulsified asphalt can make the semi-flexible pavement material obtain the road performance of balancing high and low tempera-ture performance.The laboratory crack resistance is 45%higher than the previous technology,and the actual road crack resistance ismore than 2.6 times higher than the previous technology.Key words:high crack resistance;semi-flexible pavement;toughening materials;emulsified asphalt;semi-circular bending frac-ture energy;pavement cracking rateApplication of High Polymer Grouting Technology in the Maintenance and Repair of Freeways in Anhui ProvinceAbstract:With the rapid growth of road,especially highway construction in China,the importance of maintenance is becoming in-RENQi(103):LIU Sijia,LI Yan(115):HUANG Yunbao,DENG Cheng,GONG Minghui,HONG Jinxiang,XIONG Zijia,LIU Ziyang(119)WANG Chongyang(124)