酸性骨料水工瀝青混凝土性能及其對細觀損傷機理的影響 閆小虎 李明霞著 9787549291809 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書以酸性骨料瀝青混凝土為研究對象，提出了用於水工瀝青混凝土的聚合物抗剝落劑的技術要求，建立了適用于水工瀝青混凝土耐久性的試驗方法，揭示了酸性骨料水工瀝青混凝土細觀損傷破壞的作用機理。本書共分為7個章 節，第1章 “酸性骨料基礎”，第2章 “水工瀝青混凝土防滲原材料”，第3章 “酸性骨料瀝青混凝土配合比設計及基礎力學性能研究”，第4章 “酸性骨料水工瀝青混凝土三軸性能研究”，第5章 “酸性骨料瀝青混凝土耐久性能研究”，第6章 “酸性骨料瀝青混凝土長期浸水細觀損傷機理”，第7章 “酸性骨料水工瀝青混凝土性能研結與展望”。

目錄

第1章 緒論
1 1酸性礫石骨料瀝青混凝土研究背景及意義1 2水工瀝青混凝土國內外研展
1 2 1鹼性骨料瀝青混凝土
1 2 2酸性礫石骨料瀝青混凝土
1 2 3目前研究存在的不足
1 3酸性礫石骨料瀝青混凝土研究內容及技術路線1 3 1主要研究內容
1 3 2技術路線
第2章 瀝青混凝土原材料
2 1石油瀝青
2 1 1瀝青生產工藝
2 1 2瀝青的組成與物理化學性質
2 1 3瀝青的流變性
2 1 4瀝青的耐久性2 1 5瀝青的品質結果
2 2骨料
2 2 1人工灰岩骨料
2 2 2天然骨料
2 3填料
2 4抗剝落劑
2 4 1摻剝落劑瀝青老化性能
2 4 2摻抗剝落劑瀝青與酸性骨料的黏附性
2 4 3摻抗剝落劑瀝青混凝土水穩定性性能
2 4 4比選試驗結果
2 4 5酸性礫石骨料瀝青混凝土用抗剝落劑質量控制參數
2 5本章 小結
第3章 酸性礫石骨料瀝青混凝土配合比設計及力學性能研究
3 1試驗方法及條件
3 1 1礦料級配的選擇
3 1 2填料摻量的選擇
3 1 3瀝青用量的選擇
3 2初步設計配合比
3 2 1試驗方案的確定
3 2 2孔隙率
3 2 3馬歇爾穩定度及流值
3 3力學性能研究3 3 1水穩定性
3 3 2劈裂試驗
3 3 3直接拉伸試驗
3 3 4小梁彎曲試驗3 3 5單軸壓縮試驗
3 3 6滲透試驗
3 4本章 小結
第4章 瀝青混凝土三軸性能4 1靜三軸
4CT圖像差值法
6 5本章 小結
第7結與展望
7 結
7 2創新點
7 3研究展望
主要參考文獻

前言/序言
瀝青混凝土心牆因其抗水滲透性能、適應壩殼料和過渡科變形能力，產生裂縫後自我修復能力、抵抗地震破壞性能、環境適應性強、性能高，採用保溫措施後在嚴寒條件下也行施工以及整個心牆無須設置結構縫等優點，正為越來越多的工程所接受，並且逐步成為土石壩築壩技術應用的主要壩型之一。國際大壩委員會於1992年第84號公報中表明，瀝青混凝土心牆壩是未來土石壩領域新的發展方向之一。我國水利水電事業在21世入大發展時期，隨著西部大開發戰略的不斷，一批大型水利水電工程在、、、貴州、四川等地區開工建設。這些壩址附近大多交通不便、地質條件複雜、地震烈度高、壩體壩基沉陷大、缺乏適用的土料、自然條件相對惡劣、施工困難較多，基於上述原因，設計者通過比對會選用適應性較強的瀝青混凝土心牆土石壩。
工程師們從科研和生產實踐中發現，在水工瀝青混凝土防滲結構中，酸性瀝青與鹼性骨料界面有很好的黏附性，瀝青與酸性骨料界面黏結力差，在長期浸水環境中，瀝青與酸性骨料界面易被水逐漸置換而從骨料表面剝離，無法保證瀝青混凝土的耐久性。
然而許多瀝青混凝土壩的壩址附近不易找到滿足工程要求的鹼性骨料，有些鹼性骨料料源較遠導致骨料開採、運輸成本高。如何合理開發利用當地築壩材料是水工瀝青混凝土發展中的一個瓶頸。典型的如、等地區鹼性骨料匱乏，很多河流發源于高山冰川區，卵石、礫石等冰積物在融雪、暴雨、洪水、泥石流的作用下被帶入上游河道而在徑流中、淺山地帶，礫石被泥石流推移、輸送至河流沖積扇段沉積。這些地區的水電工程壩區附近戈壁廣闊，山澗河灘眾多，天然砂礫石資源極為豐富，且分佈範圍廣、儲存量大、便於開採及加工運輸、成本低。然而，由於礫石骨料種類較多，且酸性岩石居多，酸性骨料水工瀝青混凝土尚存在築壩材料抗剝落劑缺乏技術控制指標，築壩材料耐久性特性沒有針對性的試驗方法，築壩材料長期浸水運行細觀破壞機理尚未研究等問題。因此，開展酸性礫石破碎骨料瀝青混凝土的應用研究，對於充分利用當地骨料資源、降低能耗和材料成本、指導水電工程合理選擇骨料品種一步推廣水工瀝青混凝土材料和技術在水利水電工程建設中的應用具有重要的社會效益和濟效益。
本書以酸性礫石破碎骨料瀝青混凝土為研究對象，將鹼性骨料瀝青混凝土作為比對，出與酸性骨科相適應的抗剝落劑，提出了用於水工瀝青混凝土的聚合物抗剝落劑的技術要求，建立了適用于水工瀝青混凝土耐久性的試驗方法，揭示了酸性骨料水工瀝青混凝土細觀損傷破壞的作用機理。主要內容如下點，本書以瀝青混凝土心牆土石壩為主題，系統地介紹了大壩的設計與建設現狀，對酸性骨科與鹼性骨料瀝青混凝土心牆壩的理論研究發展狀行分析論述，對選用的骨料、瀝青、填料等原材行了品質檢驗。為提高酸性骨料與瀝青的黏結力，對瀝行了改性處理，試驗結果表明，不同品種的聚合物類抗剝落劑在改善不同種類酸性骨科黏附性的效果上均存在差異。以此為基礎，本書提出了用於水工瀝青混凝土中聚合物類抗剝落劑的技術要求。
第二點，針對酸性礫石骨料瀝青混凝土配合比設計結果，本書對酸性骨科與鹼性骨料瀝青混凝土力學性能、變形性能以及室內靜力、動三軸性行了研究。試驗結果表明，酸性礫石骨料瀝青混凝土在強度上大於鹼性骨料瀝青混凝土，但二者在變形性能上相差不大。建立了適用于水工瀝青混凝土耐久性的試驗方法。酸性礫石骨料瀝青混凝土在長期浸水作用下，其瀝青膜會因水的置換從骨料表面剝離而發生結構破壞，本書對兩種骨科瀝青混凝土行了80*C-3750h的浸水穩定性試驗及浸後劈裂試驗。此外，為了研究瀝青混凝土凍融耐久性問題，對行了凍後單軸壓縮試驗和劈裂試驗。試驗結果表明，摻入抗剝落劑酸性礫石骨料瀝青混凝土能夠滿足耐久性要求。
第三點，基於細觀損傷力學相關理論、數字圖像技術，採用CT掃描方法，對酸性與鹼性骨料瀝青混凝土在長齡期浸水與負荷作用下的細觀損傷劣化機行分析，提出了施工過程應注意的事項。結合兩種骨料瀝青混凝土力學性能、耐久性性能以及細觀損傷機理的對比分析結果可知，酸性礫石破碎骨料瀝青混凝土在水利工程中的應用是可行的。
全書共分7章，由閆小虎和李明霞共同編寫，並書的統稿工作。
瀝青混凝土是一種力學性能複雜的混合料，其耐久性及細觀損傷問題複雜。編者水平有限，書中難免存在不足與疏漏之處，敬請各位讀者批評指正，

摘要
第1章 緒論
1 1酸性礫石骨料瀝青混凝土研究背景及意義
據史料記載，埃及人在5000多年前已開始將瀝青作為一種膠結材料應用在尼羅河護岸砌石工程中。公元前3000多年，底格裡斯河(Tigris)的1500m堤防便應用黏土和瀝青的拌和物作為砌縫膠結材料，並採用河砂和瀝青的混合料瀝青砂漿作為修材料建成護坡。隨著瀝青研發技術的提高以及人們對瀝青及瀝青混合料性能更加深人的認識和瞭解，瀝青不僅廣泛應用于道路路面、機場、水利工程中，還廣泛應用於工業、農業、建築業等領域。在道路工程中，瀝青的性能使其得以迅速發展，目前已成為公路尤其是高速公路修建的材料。瀝青應用方面的新技術和新工藝層出不窮，具有美化效果的彩色路面及施工方便快捷的冷施工技術目前已得到廣泛應用。
瀝青因其良好的柔性、不透水性和黏附性，很早便應用於水利工程中。瀝青的混合物一一瀝青混凝土，是一種由瀝青、適當級配的粗細骨料以及填料組成的混合物。這種混合物不僅柔性及塑性良好，而且防滲性和耐久性，因此適合作為水工結構的防滲體。土石壩的歷史，是世界上大壩工程建設中應用為廣泛、發展快的一種壩型。我國水利水電事業在21世入大發展時期，隨著西部大開發戰略的不斷，一批大型水利水電工程在、、、貴州、四川等地區開工建設。這些壩址附近大多交通不便、地質條件複雜、地震烈度高、壩體壩基沉陷大、缺乏適用的土料、自然條件相對惡劣、施工困難較多。基於上述原因，設計者通過比對往往會選用適應性較強的瀝青混凝土心牆土石壩。
1949年，葡萄牙建成了早的瀝青混凝土心牆壩一一瓦勒多蓋奧(Vale De Co)大壩，其壩高為45m。由於對瀝青材料的認識尚淺，瓦勒多蓋奧大壩的心牆設計較薄且設置在壩體內部，不便於檢查，如發生滲漏，修復較為困難。除此之外，施工機械和施工工藝的落後也是導致瀝青混凝土心牆壩早期發展比較遲緩的原因。隨著水工瀝青混凝土現代化技術的逐步發展，瀝青加工質量顯著提高，機械化施工程度不斷加深，以及心牆處於壩體的壩殼料和過渡料之間具有良好的穩定性和耐久性，不易老化，受外界自然條件影響小，能夠適應壩基和壩體的變形，通常基礎處理工作量較小，且心牆施工工藝簡單等來瀝青混凝土心牆壩發展迅速。
瀝青混凝土心牆因其抗水滲透性能、適應壩殼料和過渡料變形能力，產生裂縫後自我修復能力、抵抗地震破壞性能，環境適應性強、性能高，採用保溫措施後在嚴寒條件下也行施工以及整個心牆無須設置結構縫等優點，正被越來越多的工程師接受，並且逐步成為土石壩築壩技術應用的主要壩型之一。國際大壩委員會於1992年第84號公報中表明，瀝青混凝土心牆土石壩是未來高壩適合的壩型之一。據International Journal onWater Power & Dams 14年年報，已註冊的瀝青混凝土心牆土石壩有156座一一國外81座，國內75座;建壩較多的國家有中國、和挪威。
自葡萄牙建成瓦勒多蓋奧瀝青混凝土心牆壩之後，國外水工瀝青混凝土技術發展迅速，瀝青混凝土心牆防滲體在、挪威、澳大利亞、、、埃塞俄比亞等一大批國家得到了廣泛應用。其中具有代表性的是奧地利於1980年建成的芬斯特塔爾(Finstertal)瀝青混凝土斜牆壩，其高150m，斜牆高96m;挪威于1997年建成壩高128m的 Storglomvatn瀝青混凝土心牆壩之後，國外開始修建壩高150m以上的瀝青混凝土心牆土石壩，其括土耳其壩高165m的切延(Cetin)壩、阿爾巴尼亞壩高155m的莫格裡斯(Moglice)壩、埃塞俄比亞壩高150m的紮雷馬(Zarema)壩。相比之下，水工瀝青混凝土技術在我國的發展較為緩慢，早建成的是1974年壩高25m的吉林白河瀝青混凝土心牆壩。世紀70年代初至80年代初，由於建設瀝青混凝土心牆壩驗不足，水工瀝青混凝土多用於中小型工程。世紀80年代中後期，《水工瀝青混凝土施工規範》水工瀝青混凝土設計標準》和《水工瀝青混凝土試驗方法》等系列技術標準的規定和專業技術論結的出版，在指導我國水工瀝青混凝土應用於水利工程的發展中起到了關鍵的作用。21世紀以後，隨著我國西部大開發，水工瀝青混凝土工程應人了新的階段，如目前已建成的去學水電站瀝青混凝土心牆堆石壩和大石門水利樞紐。
影響水工瀝青混凝土性能的因素較多，瀝青混凝土中的骨料的品種、骨料的級配指數、瀝青的品種、瀝青的摻量、試驗溫度等因素都直接影響水工瀝青混凝土的力學和變形性能。然而從科研和生產實踐中發現，在水工瀝青混凝土防滲結構中，酸性瀝青與鹼性骨料界面能產生化學反應，有很好的黏附性;酸性瀝青與酸性骨料界面黏結力差，在長期浸水環境中，瀝青與酸性骨料界面易被水逐漸置換而從骨料表面剝離，無法保證瀝青混凝土的耐久性。

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