基于AFM力曲线的温拌沥青混合料抗水损害性能评价

为了研究温拌剂对沥青及沥青混合料抗水损害性能的影响,研究基于原子力显微镜(AFM)力曲线,利用表面自由能理论测试了4种修饰改性后探针与3类沥青(1种原样沥青、2种温拌沥青)冻融处理前后的粘附功(内聚功),并结合试验路劈裂试验进行对比分析。结果表明:AFM力曲线能有效地表征沥青与微粒之间的粘附性能。不同探针测试结果显示:温拌剂的掺入并未使沥青抗水损害性能受到较大负面影响。同时劈裂试验也表明Sasobit温拌沥青抗水损害性能明显优于合成沸石类温拌沥青。     

温拌沥青及其混合料水稳性能评价分析

为评价温拌技术对沥青及沥青混合料水稳性能产生的影响，选取不同岩性的石料，采用拉拔试验、Vialet试验和冻融劈裂试验分别测试沥青-矿料黏附性能和混合料抗水损害性能，并分析沥青-矿料黏附性能指标与沥青混合料TSR值的相关性。结果表明，温拌技术的应用降低了沥青-矿料黏附性能和沥青混合料抗水损性能，沥青与矿料的黏附性能优劣为：基质沥青>Evotherm温拌沥青>Sasobit温拌沥青>Advera温拌沥青，沥青混合料遭受多次冻融循环后抗水损害性能优劣为：基质沥青混合料>Evotherm温拌沥青混合料>Advera温拌沥青混合料>Sasobit温拌沥青混合料；沥青-矿料黏附性能评价仅能反映沥青混合料初期的抗水损害性能，沥青混合料遭受1次冻融循环后的TSR值与沥青-矿料黏附性能的拟合关系较好，相关系数普遍在0.8以上。研究成果为温拌沥青黏附性能评价、温拌沥青混合料耐久性的认识提供参考。     

基于表面能理论的改性沥青-集料界面黏结性

为系统探究沥青特性、集料岩性及老化条件对沥青-集料界面黏结性的影响，选取SK-70号基质沥青、胶粉改性沥青、SBS改性沥青(两种掺量)、高黏改性沥青共5种沥青，选用石灰岩、玄武岩2种集料，测量各沥青与集料的表面能参数，计算得到各体系黏附功、剥落功及能量比ER值，分析得到沥青-集料黏结性规律。结果表明：5种沥青在干燥条件下与石灰岩之间的界面黏附功均要大于玄武岩，且集料种类对黏附功的影响要大于沥青种类的影响。改性剂的加入可以提高沥青-集料的界面黏附性与抗水损坏性能，且SBS改性沥青、高黏改性沥青与集料的黏附性最优，胶粉改性沥青与集料的黏附性次之。老化效应降低了沥青与集料的黏附功和ER值，削弱了沥青-集料界面的抗水损害性能；高掺量SBS改性沥青由于聚合物的部分降解使其浸润性得到一定恢复，较普通改性沥青(胶粉与高黏剂)表现出更好的黏附性。     

高黏改性沥青的低温性能及黏附特性研究

高黏沥青的低温与黏附特性是保证透水沥青路面服役功能的关键性能。为准确表征高黏改性沥青的低温抗裂与黏附性能,采用劲度模量、m^-值、综合柔量参数J_c对比评价了高黏沥青的低温松弛与黏弹特性。基于表面能(SFE)理论开展了高黏沥青、集料的接触角试验,以黏附功、剥落功、能量比为指标评价了高黏沥青-集料体系的黏附特性与水稳定性。从微观尺度进行原子力显微镜(AFM)试验,分析高黏沥青的形貌特征及粗糙状况,结合微观黏附力描述其黏附特征。结果表明：大掺量高黏改性剂导致沥青的黏性成分减小,松弛能力降低,低温性能大幅降低,J_c值、劲度模量和m^-值表现出一致性规律;SBS与HVA-U的复合改性作用大幅改善了沥青的黏附性能,但相对降低了沥青-集料体系的水稳定性;高黏沥青的AFM高度图呈现数量多、尺寸小、高度差小的蜂状结构,其微观黏附力与黏附功具有强相关性。     

基于表面能理论的TLA改性沥青混合料抗水损害性能研究

叙述了悬滴法沥青试件、集料试件的制备方法,采用悬滴法测试已知液体与沥青、集料的接触角,得到6种TLA掺量改性沥青、3种集料的表面能参数;计算沥青-集料(-水)的黏附功,评价TLA改性沥青混合料的水稳定性和水敏感性,进而采用配伍比参数评定沥青混合料的抗水损害性能。研究表明:在无水条件下,沥青与集料界面黏附功均为正,表明沥青与集料的黏附能够自发地进行;随着TLA掺量的增大,沥青与3种集料的界面黏附功均增大;石灰岩与沥青的黏附功最大,表明其与沥青的黏附强度最大,水稳定性最好;玄武岩次之,花岗岩最小;随着TLA掺量的增大,TLA改性沥青与已知液体的接触角均降低,沥青-集料-水界面黏附功降低,沥青混合料水敏感性降低,TLA改性沥青与集料的配伍比增大,混合料抗水损害性能增强;推荐90#基质沥青的TLA适宜掺量为20%~40%。     

环氧沥青抗水损害性能综合评价与验证

为建立环氧沥青抗水损害能力评价方法,基于表面能原理构建了ER0指标表征环氧沥青与集料之间的黏附性能,并开展环氧沥青砂浆宽频域动态剪切模量试验,对环氧沥青砂浆的内聚性能进行补充评价,并采用沥青酸值试验、浸水前后拉拔试验进行了验证。ER0指标和环氧沥青砂浆试验显示,Shell基质沥青的环氧沥青相较于Esso基质沥青的环氧沥青具有更好的黏附性能和砂浆内聚性能。验证试验结果与ER0指标和环氧沥青砂浆试验具有一致性,证明了ER0指标和环氧沥青砂浆综合评价环氧沥青抗水损害能力的可行性,可将其作为环氧沥青抗水损害能力的评价方法。同时也发现环氧树脂不同程度地降低了基质沥青的酸值,与基质沥青之间存在配伍性问题。     

基于表面自由能的泡沫温拌沥青抗水损坏性能评价方法

沥青与集料间的黏附性不足是沥青混凝土路面水损坏的主要原因。通过室内发泡试验,探讨了泡沫沥青水分挥发规律,借助于视频光学接触角测量仪,采用淌滴法间接测量样品沥青在不同发泡阶段与两种不同岩性集料的表面自由能,提出以黏附功(Wadhesion,ij)与剥离功(Wwetadhesion,ijw)的比值ER作为泡沫温拌沥青混合料抗水损坏性能的定量评价指标,可为沥青黏附性评价提供方法借鉴。结果表明,沥青经过发泡处理后一定程度上提高了其抵抗水损害性能。     

基于表面能的沥青黏附机理与评价

湿热环境作用下沥青-集料界面的黏附性破坏,是路面结构损害的重要成因;而沥青和集料的表面能与界面黏附性能密切相关。用载玻片替代集料进行试验,根据表面能理论,利用接触角测量仪测定两种沥青和两种集料的接触角,通过接触角计算出各个集料的表面能,最后算出沥青-集料的黏附功,用黏附功来表征沥青-集料的黏附性;接着模拟湿热环境对沥青-集料的影响,用偏光显微镜对剥落部分进行拍照,用Image-Pro Plus(IPP)软件计算得出剥落率来评价沥青-集料的黏附性。结果表明:表面能理论分析和用IPP软件计算出来的结论一致,更能说明表面能理论中的黏附功可以用来评价沥青-集料界面黏附性能。     

SMA路面抗水损害研究

水损害是沥青混凝土路面主要破坏形式之一.以西安咸阳国际机场专用高速公路为依托,通过试验验证了SMA混合料良好的抗水损害性能,并对混合料中粗、细集料以及沥青用量对水稳定性的影响进行了分析.最后,结合SMA混合料骨架结构和脉动水压力理论,分析说明了SMA路面良好的抗水损害性能.     

纤维沥青碎石封层基于汉堡车辙仪的路用性能研究

为了验证纤维沥青碎石封层的技术优越性,结合了纤维沥青碎石封层的材料组成、结构特点以及实际使用状况,提出基于汉堡车辙仪的疲劳抗裂性能、高温性能、抗水损害能力的评价方法,并以此对纤维沥青碎石封层、同步碎石封层和微表处的路用性能进行对比分析。结论表明:纤维沥青碎石封层的疲劳抗裂性能、高温性能、抗水损害能力均优于同步碎石封层和微表处。     

基于原子力显微镜的沥青微观损伤机理分析

为揭示微观尺度下沥青的损伤机理，采用原子力显微镜（AFM）对基质沥青及SBS改性沥青进行了测试分析。首先设计了一款AFM原位拉伸试验装置；然后，结合AFM原位拉伸试验测试了拉伸荷载作用下沥青表面不同微观结构及其力学性能；基于形貌测试结果和ABAQUS软件建立了沥青的二维有限元模型，分析了拉伸荷载作用下沥青表面的应力分布；最后，结合AFM测试结果和有限元模拟结果分析了沥青的微观损伤机理。研究结果表明：所研究的基质沥青表面存在3种微观结构，即蜂状结构、蜂壳结构和间隙结构，SBS改性沥青无明显蜂壳结构；间隙结构抗变形能力最弱，蜂状结构抗变形能力最强；SBS改性剂的加入降低了沥青表面的应力，且使应力分布更均匀；拉伸荷载作用下，沥青表面会出现相分离，随着荷载增大相分离现象加剧，相分离出现在沥青表面应力最大处；拉伸荷载作用下沥青的损伤演化过程中，沥青应力较大的间隙结构首先出现相分离，随着荷载增加，相分离不断加剧直至微裂纹产生。     

水泥混凝土桥复合结构环氧沥青粘结层性能研究

桥梁结构与柔性铺装层之间的粘结层,对桥面结构起着至关重要的作用。因此,有必要对水泥混凝土桥面用环氧沥青粘结层的性能进行研究。该文阐述了其剪切试验和拉拔试验。通过试验,证明其具有优异的力学性能,能提高水泥混凝土桥面和沥青混凝土之间的粘结,有效地抵抗路面行车的影响,从而提高整个桥面的铺装质量。     

聚氨酯固-固相变材料改性沥青的流变性能与改性机理

为评价聚氨酯固-固相变材料(PUSSPCMs)作为沥青改性剂的潜力，确定PUSSPCMs对沥青流变性能的影响及作用机理，以不同质量分数的软段制备了PUSSPCMs(P70、P75、P80、P85和P90)及PUSSPCMs改性沥青，采用沥青调温性能、动态剪切流变(DSR)以及弯曲梁流变(BBR)试验测试了热性能和流变性能，并借助差示扫描量热(DSC)、红外光谱(FTIR)和原子力显微镜(AFM)分析了改性机理。结果表明：PUSSPCMs改性沥青较基质沥青的调温性能、抗变形和高温性能提高，低温性能降低；PUSSPCMs软段质量分数增加，PUSSPCMs改性沥青的调温性能和低温性能明显提高，抗变形和高温性能降低，其中P90沥青具有最好的调温性能和低温性能，而P70沥青的抗变形和高温性能最好；PUSSPCMs的储能放热性能优良，P90焓值较高而P70相变起始温度较低，焓值与PUSSPCMs改性沥青的调温性能高度相关。PUSSPCMs与沥青之间未产生新的官能团，为物理改性；PUSSPCMs对沥青微观形貌影响显著，弹性模量增大，但随着软段质量分数增加，沥青“蜂状结构”增多而周边相态差异降低，弹性...     

沥青混合料破坏阶段的黏弹性行为

采用基于连续破坏力学和功势原理的模型对沥青混合料破坏阶段的黏弹性行为进行研究.该模型中利用虚应变来描述沥青混合料的时间依赖性,利用破坏参数和虚劲度模量的关系描述沥青混合料的破坏特性.通过不同条件下的复数模量试验确定了沥青混合料的线黏弹性力学参数,进行了不同条件下的恒应变率压缩试验来确定沥青混合料的破坏特性.确定了破坏参数、应力的勒贝格范数和虚劲度模量之间的关系,进而用线性分段法计算了沥青混合料的黏弹性应变.利用该模型对不同条件下的恒应变率压缩试验结果进行了分析.结果表明:预测值和实测值吻合良好.     

面层模量对沥青路面结构受力特性影响分析

面层模量是沥青路面结构设计的重要参数。为分析面层模量对沥青路面结构受力特性的影响,采用有限元软件计算各面层模量变化、模量比对典型半刚性基层沥青路面结构层底拉应变、面层内部剪应力、基层层底拉应力和土基顶压应变等力学特性的影响。分析结果表明:各面层模量对沥青路面结构的受力有显著影响,路面结构设计时应综合考虑选择各面层模量及面层之间模量比。     

黏层洒布与沥青混合料摊铺一体机技术层间黏结性能研究

为研究一体机技术在沥青路面层间黏结性能,运用ABAQUS有限元模拟分析不同超载和刹车工况下的层间拉应力和剪应力,并研究了沥青路面层间黏结的技术需求,对比了传统黏层施工技术3种状态(未受破坏、受到破坏、受到污染)下的黏结强度.结果 表明:超载和刹车对层间应力均有一定的影响,其中刹车对层间应力影响更为明显;提出了超载+刹车...     

CT技术在沥青胶结颗粒材料内部结构分析中的应用

沥青胶结颗粒材料是由沥青、集料和孔隙组成的特殊复合颗粒材料,被广泛地应用于交通基础设施建设中。其性能既受沥青、集料和孔隙的体积含量影响,也受这些因素的空间分布影响,具有结构性、各向异性及不连续性等特点。本文提出了利用CT技术定量评价沥青胶结颗粒材料内部结构性的方法,通过不同扫描参数下的CT扫描,从CT数和CT图像两方面分析了试件内部的初始结构,着重对比了试件内部不同层面孔隙的分布,为评价沥青胶结颗粒材料初始损伤奠定了基础。     

水泥混凝土桥面铺装防水黏层材料优选与性能评价

针对桥面铺装防水黏层渗水、黏结力不足引起的沥青铺装层过早脱落、耐久性不足的问题,选取SBS改性沥青碎石封层、环氧沥青碎石封层、水性环氧乳化沥青三种防水黏层材料,分别研究黏层材料类型、掺量、适用温度对防水黏层斜剪强度、直剪强度和拉伸强度的影响,并优选油-脂比、防水黏层撒布量和防水黏层类型。结果表明:环氧改性沥青最佳油-脂>比为9 %,水性环氧乳化沥青最佳油-脂比为6 %;SBS改性沥青碎石封层、环氧沥青碎石封层和水性环氧乳化沥青最佳撒布量分别为1.6、1.2、1.0 kg/m2。在常温环境下,优先选用环氧改性沥青碎石封层作为桥面铺装防水黏层,而在高温条件下可优先选用水性环氧乳化沥青,此时防水黏层具有优异的剪切强度和拉伸强度。     

沥青路面线性疲劳损伤特性及应力状态演变规律

为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性及应力状态演变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及二次开发平台,建立考虑路面材料线性疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤以及路面结构内部水平正应力的空间分布与演化规律。结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,随着荷载作用次数增加,基层层底与底基层层底损伤度均增加,但增加幅度逐渐减小;双轮中心线下靠近层底区域,考虑损伤的路面结构相比无损路面结构,水平拉应力均有所减小,且随荷载作用次数增加,水平拉应力逐渐减小,但减小的幅度逐渐趋缓。研究结果可用于路面维修养护中路面破坏区域及程度的判断,以及路面设计研究中设计指标的确定。     

Establishment of Model for Tire Steady State Cornering Properties using Experimental Modal Parameters

Modeling of tire cornering properties using experimental modal parameters is studied. With tire lateral experimental modal parameters, the distribution of side force and lateral deformation under total adhesive and sliding conditions are obtained. Side force, self-aligning, cornering stiffness and relaxation length under different loads and friction coefficients are also calculated. The calculated results are in correspondence to experimental results in the references qualitatively. The non-dimensional side force obtained from the calculated results is compared with the Fiala model, its modified expression by experiments and also the widely used empirical Magic Formula model. The calculated results tally well with the fitted results obtained using Magic Formula model. It can be seen that the tire steady state cornering model using experimental modal parameters proposed in this paper is better for an in-depth study of tire natural characteristics, and the labored experimental work can be avoided.