透水性沥青混合料热学行为研究

由材料观点针对透水性沥青混合料热行为进行研究,研究的热行为包括:材料本身吸、放热及热传导系数量测;本研究中以不同最大粒径透水性沥青混合料进行车辙试件制作,并于压实完成以K-type热电偶探测针进行降温量测,热传导系数的量测是以便携式热传导系数与比容量测仪进行量测,材料吸热试验是以卤素灯在实验室进行加热模拟,以各项试验进行综合热行为的探讨。从实验室量测结果得到,传统密级配沥青混合料热传导系数约1.3~1.8 W/m K,而透水性沥青混合料量测结果由于孔隙率增加至20%,使得热传导系数降低至0.4~0.9 W/m K,但透水性沥青混合料与密级配沥青混凝土都由相同材料组成,由于孔隙的增加使表面积增加,当获得热能时,温度会有迅速升高的情形,透水性沥青混合料表面温度较密级配沥青混凝土高约4℃~6℃,由于透水性沥青混合料热传导系数低,其热容量亦较低,因此吸收的热能量较少,降温放热时在高温阶段降温速率比密级配沥青混凝土快。     

碾压水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面中碾压水泥混凝土板的最大…

本文应用热传导理论建立碾压混凝土与沥青混凝土复合式层状路面结构的分层热传导方程，并通过总换热系数的反演分析，路表复合传热机理及材料热物理特性的研究，建立路面结构非稳态导热定解条件，再导出层状路面结构复合体的差分方程，求解瞬时温度场。     

路面材料辐射换热试验方法

太阳辐射是路基路面材料对外热交换的重要形式.该文利用自行开发的辐射换热试验机,考虑沥青混凝土与水泥混凝土两种不同路面材料类型、在3种太阳辐射强度条件下,对路面材料的辐射换热进行室内试验研究,分析了不同辐射强度对路面材料辐射换热的影响及其变化规律.试验研究表明,水泥混凝土的辐射吸收能力低于沥青混凝土,辐射强度对路面材料的辐射换热系数影响较小,水泥混凝土试件与沥青混凝土试件间辐射换热系数的比值基本保持恒定,保持在82%～84%之间.     

温拌再生沥青混凝土工作性研究

再生沥青混凝土在旧料用量较高时,常出现拌合困难的现象,因此探讨温拌添加剂应用于再生沥青混凝土有其重要性。针对温拌再生沥青混凝土,在较高路面旧料添加量与较低试件压实温度时,评估其工作性表现,以了解温拌添加剂对于再生沥青混凝土施工作业的影响。搜集国内外温拌沥青混凝土与再生沥青混凝土相关文献,以旧料添加量与试件压实温度为变量,采用车辙试验的车辙试件滚压设备,模拟现场沥青混凝土压路机的滚压过程,评估温拌再生沥青混凝土的工作性,可为国内推动温拌再生沥青混凝土的使用提供参考。     

双层多空隙沥青混凝土路面降噪性能研究

通过室内成型直径为100mm的圆柱体试件,采用驻波管法测定其吸声系数,采用正交试验法分析了上、下层厚度和上、下层空隙率以及级配对双层降噪沥青混凝土路面降噪性能的影响,并对各种多空隙沥青混凝土路面的降噪性能进行了预估。     

基于复合粘温曲线的热再生沥青混合料拌和温度研究

依托深圳市笋岗路的沥青路面热再生工程,测定了不同新、旧沥青掺配比例下的再生沥青粘度,建立并验证了再生沥青的复合粘温曲线;通过拌和模拟试验测定不同工况下再生沥青混合料的最终出料温度,分析得出废旧沥青混合料(RAP)预热及不预热2种工况下的热量传递系数,进而建立并验证了基于热传导的新集料加热温度计算式。结果表明:再生沥青的复合粘温曲线能计算确定任意RAP掺配率的再生混合料的最佳拌和温度,并具有计算简便、试验量小的优点;拌和过程中的热量传递系数与RAP的掺配率及含水量有关,随着掺配率的增大而增大,而随着含水量的增大而减小;基于热传导的新集料加热温度计算式能方便、快速、准确地确定新集料的加热温度,并具有很高的可靠性。     

主动降温型沥青混凝土制备及性能研究

为降低炎热季节沥青路面温度,提高沥青路面的高温稳定性,减少沥青路面高温车辙病害的产生,同时减少有毒的有机沥青改性剂或路面涂料的使用,采用无机矿质粉末负离子粉作为新型环保沥青改性剂,制备了具有主动降温功能的沥青混凝土(active pavement cooling asphalt concrete,APC-AC)。通过室内车辙板温差试验与室外光照试验,研究了不同负离子粉掺量对APC-AC路面降温性能的影响,并以降温性能为参考指标推荐了负离子粉最佳掺量;借助Hot Disk 2500S导热系数仪对APC-AC及普通沥青混凝土的导热系数、比热容及导温系数进行测试,研究了负离子粉对APC-AC的热学参数影响规律;对APC-AC及普通沥青混凝土进行路用性能试验,研究了负离子粉对沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性的影响。结果表明:与普通沥青混合料相比,APC-AC具有较明显的路面降温效果,当负离子粉掺量为沥青质量的16%时,APC-AC车辙板室内温差试验表面降温幅度为5.9℃,室外光照试验表面温度可降低7.4℃;APC-AC的导热系数、导温系数相较于普通沥青混凝土分别降低9%和20%,比热容则提升14%;与普通沥青混凝土相比,APC-AC的动稳定度提高16%~42%,负离子粉对沥青混凝土的水稳定性与抗裂性能基本没有不良影响。     

利用APA对改性沥青和SMA混合料疲劳试验的研究

应用有限元方法分析了APA（沥青路面分析仪）疲劳试验模型，力学计算结果表明试件受力状态与实际路面接近，可以反映沥青混料合的实际路用性能，模拟实际施工过程制作了双层沥青混凝土试件，利用APA分别对采用改性和未改性的两种结合料的AC型，SMA型双层沥青混凝土试件的疲劳性能进行了对比试验分析，试验表明改性沥青和SMA不仅具有优良的高温和低温性能，而且具有优良的抗疲劳耐久性能，为沥青混合料生产设计中沥青，级配选择及优化设计提供了参考。     

冻融循环对季冻区隧道衬砌混凝土导热系数影响研究

为研究冻融循环作用对衬砌导热系数的改变，将混凝土简化为多孔介质模型，利用Hamilton and Crosser理论计算模型和COMSOL仿真软件对不同孔隙率的混凝土试件导热系数进行计算和分析。研究结果表明： 1）通过对混凝土随机分布模型的有效导热系数进行逆运算，得到不同冻融循环作用下不同孔隙率的混凝土模型的有效导热系数，进而确定混凝土试件有效导热系数与冻融循环次数之间呈非线性函数关系； 2）衬砌导热系数在冻融循环作用下，初期导热系数随着冻融循环次数的增加而下降，中期随着冻融循环次数的逐渐增加，导热系数出现较小程度的增大。     

孔隙率对沥青混合料水稳定性影响研究

沥青混凝土路面水敏感性一直为路面工程界所重视的重要问题。影响沥青混凝土水敏感性的因子有很多，包括材料性质、沥青混合料性质、施工质量及交通与环境条件。水的扩散及沥青混合料空隙率为重要影响因素。许多实验室以不同试验方法评估沥青混凝土水侵害的行为，较常用试验方法包括煮沸试验、马歇尔抗拉强度试验、浸没试验、修正 Lottman试验等。以上这些试验方法简单操作，而其有效性仍无法提供沥青混凝土水侵害破坏的机制。研究目的是在实验室分别制作8％及11％空隙率的密级配沥青混凝土试件，并施予70％～80％饱和度，进行动态模量试验及获得动态模量主曲线，再以相同试件进行力学试验获得疲劳破坏圈数，借以了解沥青混凝土孔隙率对动态模量及疲劳破坏的影响，并探讨在不同空隙率下沥青混凝土的水敏感性。试验结果表明，空隙率与水饱和越小，模量衰减程度较大，表示应力松弛较快，抗裂性较佳，水敏感性较佳；反之模量衰减程度较小表示应力松弛较慢，较容易产生开裂，水敏感性较差。     

贫混凝土基层沥青路面温度应力数值分析

为了探讨贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度应力状况,利用三维有限元数值方法,分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量以及基层缩缝宽度对沥青路面温度应力的影响。结果表明:沥青面层厚度对路面温度应力有显著影响,但沥青面层模量对路面温度应力影响不明显;贫混凝土基层厚度和模量对温度应力影响不显著;基层缩缝宽度对路面温度应力有显著影响。适当增加沥青面层厚度对延缓反射裂缝十分有效,适当增加沥青面层模量对延缓反射裂缝只起到较小的作用;改变贫混凝土基层的厚度、模量对延缓反射裂缝作用不明显;适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著。     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。     

具有柔性过渡层的沥青混凝土路面半刚性基层顶部温度状况的理论模拟

半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝产生的原因之一是半刚性基层温度变化引起的，半刚性基层和沥青混凝土面层之间加入柔性过渡层可有效地防止沥青混凝土路面出现反射裂缝。根据传热学原理，采用有限单元法对吉林省通化试验路3种路面结构半刚性基层顶部温度状况进行了对比分析，结果表明无论夏季或冬季，柔性过渡层都能有效地改善沥青混凝土路面半刚性基层的温度状况，从而减少或消除沥青混凝土路面出现反射裂缝。     

就地热再生技术加热等级和作业速度研究

加热技术是沥青路面就地热再生技术的关键,加热过程直接影响着施工的质量。基于热风循环加热方式的沥青路面就地热再生技术,使用一维非稳态导热模型,建立传热温度场,研究沥青路面就地热再生技术中加热的分级和作业速度的控制。通过实地温度测量,证实了加热等级和机群作业速度二者有着直接的联系。通过技术人员的实时温度量测和现场指挥,可以有效指导施工、提高作业效率、提高燃料利用率、节约成本。     

基于模糊理论的沥青路面热风加热多参数优化

为了优化就地热再生热风加热参数，提高热风加热沥青路面的加热效果，基于有限元方法，建立了热风加热装置加热沥青路面的模型，模拟计算了热风加热沥青路面的过程，通过试验验证了仿真模型及参数设置的正确性。采用正交试验设计方法研究了热风温度、热风速度、出风孔离地高度对加热效果的影响。提出了基于模糊理论的热风加热效果评价方法，引入综合模糊评价指标代替沥青路面温度场、对流换热系数和加热过程中的能量利用率等单一评价指标对沥青路面加热效果进行评价，采用独立性权系数法确定了各指标的权重系数，仿真分析验证了综合模糊指标评价方法的有效性。结果表明：在加热装置的设计参数范围内，热风温度对沥青路面表面温度及分布均匀性影响最大，热风速度对换热系数影响最大，出风孔离地高度对能量利用率影响最大。以沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率等单一指标为优化目标获得的最佳加热参数组合，仅能保证各自指标最优，但其他指标较差；以综合模糊评价指标E_CFI为优化目标得到的最佳热风加热参数组合，可以同时获得较好的沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率。研究方法和结论为沥青路面热风加热参数的选择和加热效果的评价提供了一种有效可行的途径。     

改进型骨架密实下面层沥青混凝土在湿热地区的应用

为提升华南地区沥青路面的抗水损性能与耐久性,采用改进型骨架密实沥青混凝土设计下面层结构。根据原材料的选择、目标配合比设计、生产配合比设计与验证,确定了优良的抗车辙、抗水损害、抗疲劳性能的混合料配比参数,介绍施工前的下封层、附属工程施工工艺与要点;对沥青混合料的拌和生产参数、运输料车的设置、混合料摊铺作业的机械参数设定、混合料碾压过程的方案对比以及施工温度动态监控进行明确;采用无核密度仪、三维探地雷达等无损技术手段评价沥青路面的施工离析、施工厚度均匀性。通过下面层的原材料控制、配合比设计、功能层与混合料施工等环节的精细化管理,可以明显提升沥青路面的平整度、压实度、厚度及其他路用性能,是一种较为经济有效的方式。     

冲击压实破裂稳固后对沥青混凝土加铺层结构影响的数值分析

采用有限元分析法,利用Ansys软件结合薄板理论和弹性地基板理论,建立板单元和连续半空间地基上的破裂后旧混凝土板块群与新加铺沥青混凝土路面的力学模型[1],计算分析加铺沥青混凝土面层厚度、基层强度及旧水泥混凝土路面破裂块度大小对加铺层结构的影响.     

海绵城市透水沥青路面结构力学响应分析

为了分析海绵城市透水沥青路面结构力学响应，运用有限元软件ANSYS建立三维有限元路面模型，计算在车辆荷载作用下路面各结构层力学指标的变化规律。结果表明:基层厚度为表层排水型和基层储排水型透水沥青路面最主要影响因素；多孔混凝土层厚度为全透型透水沥青路面最主要影响因素。采用均匀设计方法，通过回归分析得到透水沥青路面各力学指标的计算公式。     

微波加热沥青混合料特性研究

微波加热是一种全新的热能技术,现已逐渐应用到高等级公路沥青混凝土路面养护和维修中。为了评价沥青混凝土路面在微波辐射加热下的各项性能,利用微波加热设备,研究了微波加热沥青混凝土路面的均匀性和微波加热沥青混凝土路面的最佳厚度。试验结果表明,微波加热有着快速、穿透深度大以及受热均匀一致等优点,在沥青混凝土路面维修中的应用前景十分看好。