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        道路用透光混凝土膠結(jié)料優(yōu)選與性能研究

        2021-01-28 11:02:36
        山東交通科技 2020年6期
        關(guān)鍵詞:AB型收縮率透光率

        宋 志

        (山東高速股份有限公司,山東 濟(jì)南 250101)

        引言

        光伏技術(shù)的日益完善拓寬了道路工程領(lǐng)域清潔能源供給的新途徑,但目前研究與實(shí)踐表明,光電路面仍存在光-電效率低、路用性能差等問(wèn)題,該技術(shù)的研究與應(yīng)用尚處于探索階段[1]。

        1 透光混凝土膠結(jié)料調(diào)查與評(píng)價(jià)

        1.1 膠結(jié)料技術(shù)要求

        光電路面作用原理為太陽(yáng)光通過(guò)路表透光層傳導(dǎo)至路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的俘能模塊中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換后通過(guò)匹配電路進(jìn)行電能的收集與利用,可見(jiàn)路表透光層性能是影響其光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素。膠結(jié)料是透光混凝土制備的重要成分,兼顧路用性能與透光效率。

        透光混凝土膠結(jié)料需滿足的技術(shù)要求:(1)滿足基本路用要求,具備良好的承載、抗磨以及耐候?qū)傩?。?)具備良好透光性能,且抗光照老化性能良好,透光率穩(wěn)定。(3)與透光性集料黏結(jié)性良好,且可加工性強(qiáng),滿足試驗(yàn)需求。

        1.2 膠結(jié)料調(diào)查與評(píng)價(jià)

        考慮樹(shù)脂材料固化后呈現(xiàn)高透光性,故確定樹(shù)脂類(lèi)材料作為透光混凝土膠結(jié)料制備原材,梳理總結(jié)其常見(jiàn)種類(lèi)及相關(guān)屬性特點(diǎn)[2-3],見(jiàn)表1。可知兼顧各類(lèi)透明樹(shù)脂屬性特點(diǎn)和透光混凝土膠結(jié)料技術(shù)要求,選取雙組份聚氨酯樹(shù)脂與AB型環(huán)氧樹(shù)脂作為透光混凝土膠結(jié)料,其相關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2、表3。

        表1 透明樹(shù)脂類(lèi)原材相關(guān)屬性

        表2 AB型環(huán)氧樹(shù)脂技術(shù)參數(shù)

        表3 雙組份聚氨酯技術(shù)參數(shù)

        2 透光混凝土膠結(jié)料優(yōu)選與性能研究

        2.1 試件制備

        兩種膠結(jié)料試件宜為相同制備條件,以AB型環(huán)氧樹(shù)脂為例,制備流程為:(1)取10 g至專(zhuān)用器皿中,按摻配比例將兩組份混合;(2)均勻、緩慢攪拌至混合物完全透明時(shí)停止;(3)在25 ℃環(huán)境中靜置24 h至完全固化,完成制備。

        2.2 功效性能測(cè)試

        2.2.1 測(cè)試方法

        透光混凝土膠結(jié)料功效性具體表征為在抵抗陽(yáng)光照射條件下的透光水平,采用WGT-S透光率霧度儀通過(guò)耐黃變測(cè)試表征試件透光率。采用LX-HB-151數(shù)顯式耐黃變?cè)囼?yàn)箱為試驗(yàn)儀器,內(nèi)置碘鎢燈為照射光源(300 W,220 V),設(shè)置試驗(yàn)溫度為路表最大溫度70 ℃以模擬最不利條件下的實(shí)際道路環(huán)境。為保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性,每種試件分別制備3組進(jìn)行14 d測(cè)試,取平均值作為測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。

        2.2.2 結(jié)果分析

        透光混凝土膠結(jié)料試件功效性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。可知,兩種膠結(jié)料試件均發(fā)生了不同程度的透光率衰減,且隨著照射時(shí)間的增長(zhǎng),兩種試件透光率差異逐漸增大。(1)聚氨酯膠結(jié)料試件透光率衰減為27.4%,且呈現(xiàn)前7 d較大幅度衰減而后逐漸放緩的趨勢(shì),表明其功效受照射時(shí)間影響程度較大。(2)環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)料試件透光率衰減僅為10.6%,且并未發(fā)現(xiàn)前后過(guò)程中衰減規(guī)律的差異性,表明其性能相對(duì)穩(wěn)定,具備良好的耐黃變特性,初步可認(rèn)為AB型環(huán)氧樹(shù)脂更適合作為道路用透光混凝土膠結(jié)料制備基材。

        圖1 透光混凝土膠結(jié)料試件功效性能測(cè)試

        2.3 耐久性能測(cè)試

        以質(zhì)量損失率和體積收縮率為表征指標(biāo),從耐久性能角度對(duì)兩種膠結(jié)料進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試,據(jù)此確定道路用透光混凝土膠結(jié)料最佳制備基材。

        2.3.1 測(cè)試方法

        透光混凝土膠結(jié)料試件質(zhì)量損失率表征經(jīng)持續(xù)照射后試件質(zhì)量損失程度,用百分?jǐn)?shù)表示,測(cè)試儀器選用精度為0.01 g計(jì)量設(shè)備;體積收縮率表征試件持續(xù)照射前后試件表觀體積的變化程度,用百分?jǐn)?shù)表示,采用排水法進(jìn)行測(cè)試。

        2.3.2 結(jié)果分析

        分析圖2可知,兩種試件均發(fā)生了不同程度的質(zhì)量損失和體積收縮。(1)聚氨酯膠結(jié)料試件變化較為明顯,質(zhì)量損失率為19.6%、體積收縮率為31.7%,表明其耐久性能受照射影響程度較大,且試件固化后試件質(zhì)量為9.12 g,說(shuō)明固化過(guò)程中已出現(xiàn)了物質(zhì)揮發(fā)。(2)環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)料試件制備后物質(zhì)揮發(fā)可基本忽略,且質(zhì)量損失率僅為3.6%、體積收縮率僅為1.7%,表明其性能穩(wěn)定,具備良好的耐久特性。

        圖2 透光混凝土膠結(jié)料試件耐久性能測(cè)試

        綜合測(cè)試結(jié)果可知,基于AB型環(huán)氧樹(shù)脂制備的膠結(jié)料具備良好的功效特性及耐久特性,符合道路環(huán)境應(yīng)用技術(shù)要求,為道路用透光混凝土膠結(jié)料最佳制備基材。

        3 結(jié)語(yǔ)

        基于AB型環(huán)氧樹(shù)脂制備的透光混凝土膠結(jié)料試件透光率衰減僅為10.6%,功效相對(duì)穩(wěn)定,具備良好的耐黃變特性;經(jīng)14 d持續(xù)光照后質(zhì)量損失率僅為3.6%、體積收縮率僅為1.7%,具備良好的耐久特性,更適合作為道路用透光混凝土膠結(jié)料制備基材,為光電路面技術(shù)相關(guān)研究提供科學(xué)依據(jù)。

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