微胶囊冷拌沥青修补料的制备及其性能研究

冷拌沥青修补料主要用于冬季坑槽的修补,在应用中发现坑槽修补后常常出现二次病害。采用脲醛树脂为囊壁,沥青再生剂为囊芯材料,经合成得到改性微胶囊,将其加入到沥青冷补料中,能够提高沥青的自修复性能。制备的微胶囊性能稳定,粒径分布均匀,制备的微胶囊改性沥青愈合率达34.6%,微胶囊冷拌修补料的路用性能满足规范要求。     

沥青混合料疲劳自愈合特性研究

沥青混合料具有疲劳自愈特性.通过室内四点弯曲疲劳试验,采用“疲劳-愈合-再疲劳”的试验方式和单因素对比分析的方法,探究了养护时间、温度、集料级配及沥青胶结料种类对沥青混合料的自愈合特性的影响,并建立愈合指标函数.结果表明：沥青混合料自愈合效果呈时间依赖性,即随养护时间的增加,自愈合效果增强,且初期愈合速度较快;在一定温度范围内,随温度提高,沥青混合料自愈合效果增强;70#基质沥青混合料的短期自愈合能力优于SBS改性沥青混合料;PA-13型沥青混合料自愈合能力优于AC-13型沥青混合料.同时,从混合料组成特点及沥青微观结构等方面剖析了各因素影响机理.     

相变微胶囊对沥青混合料温度场的调节作用研究

使用工业级正十五烷作为相变微胶囊的囊芯材料,制成定形相变微胶囊。将相变微胶囊浇筑成圆柱形试件,发现其在升温过程中存在明显的"平台期"。将相变微胶囊掺入到沥青混合料中,发现相变材料能减缓沥青混合料温度上升速率,降低沥青混合料温度,且掺量越大,作用效果越显著。     

沥青自愈合阶段组分扩散的分子动力学研究

为了研究沥青在自愈合时各组分的扩散行为,采用分子模拟的方法,利用沥青四组分分析法建立沥青分子模型,并用沥青分子建立裂缝模型。模拟了不同温度、压强和老化条件下沥青四组分在愈合时的扩散过程,得到愈合模型的密度和均方位移曲线,并模拟计算了各组分的扩散系数。结果表明:沥青裂缝模型愈合分为3个过程,分别是密度恢复阶段、结构恢复阶段和愈合后分子自扩散阶段;沥青在愈合过程中的扩散系数从大到小排列分别为:饱和分、芳香分、沥青质、胶质;在沥青愈合时,升温升压能够促进沥青分子运动;相同条件下,老化沥青愈合时的扩散系数明显小于未老化沥青的扩散系数;在沥青四组分当中,胶质在愈合时的扩散系数受环境变化影响最小。     

硅灰对钢纤维-水泥石界面黏结强度影响

通过自制模具实现了对钢纤维从水泥石基体中拔出的实验测试,得到基体混凝土中钢纤维体积掺量为0~1.2%、硅灰取代水泥质量掺量为0~12%时钢纤维拉拔荷载-位移曲线图,通过显微硬度和SEM试验,测试得到了钢纤维-水泥石界面纤维硬度及界面区微观形貌特征。在测试基础上,提出了界面黏结拉拔韧性概念,并计算得到了界面黏结强度和拉拔韧性,分析了硅灰对界面黏结强度、拉拔韧性、界面显微硬度和微观形貌特征的影响规律。研究结果表明,硅灰改善了钢纤维-水泥石界面黏结性能,使界面黏结强度提高了10.7%~44.2%;界面区显微硬度提高了7.4%~38.8%,界面最薄弱层与钢纤维表面的距离由普通混凝土的60μm缩小到40μm,且硅灰掺量越大,效果越好;硅灰使钢纤维拉拔时峰值荷载对应的位移下降了4.1%~25.9%;对于不同掺量的钢纤维混凝土,钢纤维拔出韧性的最佳硅灰掺量为6%~9%。     

自融雪剂对沥青混合料性能影响研究

为分析自融雪路面中的自融雪剂的添加对沥青混合料路用性能的影响,笔者分别对掺量为0%、30%、60%和100%的Mafilon(MFL)沥青混合料以及自研发的融雪剂(ZRX)沥青混合料进行车辙实验、小梁弯曲试验、水稳定性试验以及自制的降水冲刷试验,对比其高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。研究结果表明:融雪剂对于沥青混合料的高、低温性能均有不利影响,但都满足规范要求;在评价自融雪沥青混合料水稳定性时,有必要先动水冲刷48小时;融雪剂对于沥青混合料的水稳定性的影响较大,掺量为100%的MFL沥青混合料甚至低于规范要求,使用消石灰或抗剥落剂均能明显改善自融雪沥青混合料的水稳定性,且最佳添加量分别为1.5%或0.5%; ZRX沥青混合料的高、低温和水稳定性能与掺量为60%的MFL沥青混合料相似。     

基于BBR试验的纤维沥青低温性能研究

通过SHRP计划中的弯曲蠕变试验(BBR)研究纤维沥青的低温性能,选择纤维掺量为0%、1%、4%、8%,在-18℃和-12℃两种温度下进行BBR试验,分析了纤维掺量对于试验参数(劲度模量和m值)的影响。另外,在4%纤维掺量下选择3 mm、6 mm、10 mm三种不同长度的纤维进行试验,分析了纤维长度对于沥青低温性能的影响。     

HTC—08型透层油层间粘结性能评价

对HTC—08型透层油、煤油稀释沥青、掺加煤油高渗透乳化沥青以及慢裂乳化沥青四种透层油进行层间粘结力比较。由简单层间剪切试验、标准层间剪切试验以及拉拔试验结果分析可知:HTC—08型透层油兼具煤油稀释沥青的渗透性能以及乳化沥青的无污染性能,其层间粘结效果最优,并通过试验路芯样试验验证了其良好的层间粘结性能。     

形状记忆合金智能沥青路面的变形特性研究

利用形状记忆合金的形状记忆效应,制备具有自修复功能的沥青混合料。采用热分析、力学测试仪对形状记忆合金丝材的相变行为与形状恢复性能进行表征,用车辙变形恢复试验验证沥青混合料的自修复性能。结果表明形状记忆合金丝材显示出B2-R-B19’两步马氏体相变,记忆合金丝材在预拉伸应变为10%时显示出约7.8%的可恢复应变。将形状记忆合金丝材与沥青混合料复合能够显著提高车辙试样的变形恢复率,沥青混合料的形状恢复率还受形状记忆合金丝材的铺设方式影响,其中铺设双层相互垂直形状记忆合金丝材的车辙试样平均变形恢复率高于铺设单层形状记忆合金丝材的车辙试样变形恢复率。     

经济型低胶粉掺量橡胶沥青混合料路用性能研究

为了评价低胶粉掺量橡胶沥青对连续密级配混合料性能的影响,采用储存稳定性试验、车辙试验、低温弯曲试验、水稳定性试验和疲劳试验,分别对采用基质沥青、外掺7%和18%胶粉的橡胶沥青混合料工程特性进行了评价。结果表明:外掺7%胶粉制成的橡胶沥青混合料相比于18%胶粉掺量橡胶沥青混合料高温性能、低温性能和疲劳性能均有一定程度衰减,但比普通沥青混合料仍有明显提高;低胶粉掺量沥青混合料试件浸水残留稳定度高于普通沥青混合料和常规胶粉掺量沥青混合料,而冻融劈裂比略低于普通沥青混合料,但高于常规胶粉掺量沥青混合料试样;同时,低胶粉掺量橡胶沥青储存稳定性优于常规胶粉掺量橡胶沥青,且沥青用量降低,具有良好的技术经济性。     

内掺CCCW混凝土抗压强度和自修复性能研究

为了研究自制水泥基渗透结晶防水材料（CCCW）对混凝土抗压强度、自修复性能的影响，制备了基准混凝土、CCCW掺量0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的混凝土试件，通过抗压强度试验研究了不同掺量下自制CCCW对混凝土的抗压强度影响规律，通过抗压强度恢复率、抗渗恢复率研究了自制CCCW掺量为1%时对混凝土自修复性能的影响。结果显示：随着CCCW掺量的增加，混凝土的抗压强度不断增强，掺量达到1%后，强度增强效果趋于稳定；水泥混凝土自身具有一定的自修复能力，CCCW的加入可以明显改善混凝土自修复效果，且受损状态对后期强度恢复影响较大，受损越严重恢复率越低。     

沥青混合料分子模拟技术综述

分析了沥青混合料分子模拟技术的基本原理、主要实现手段和模拟流程, 研究了沥青分子模型构建的2类主要方法, 总结了不同时期的沥青质结构模型与不同应用场合中的集料模型, 探讨了沥青扩散现象、外加剂对沥青性能的影响机理、沥青与再生剂的融合、沥青-集料的界面作用模拟影响因素以及水、沥青老化等因素对沥青-集料黏附性的影响等问题, 展望了沥青路面材料分子模拟技术的未来研究方向。研究结果表明: 分子模拟技术可以从微观角度探究道路工程材料的性能变化与内在机理, 为材料的精确设计和定量分析奠定基础; 分子组装法是目前沥青分子模型构建的重要思路, 能够有效表征沥青材料的物化和力学特性; 集料模型的构建思路主要是根据集料的化学成分来选择构建相关晶胞, 进而代表集料的宏观特性; 分子模拟技术动态展现了沥青的扩散过程, 体现了内部各组分的扩散速率; 利用分子模拟技术可以分析沥青自愈行为的过程, 并提出不同指标来表征了各个阶段的愈合速率; 借助分子模拟技术, 可以从微观角度解释和分析沥青内部组分和外加剂对沥青性能影响; 在沥青-再生剂融合研究中, 分子模拟技术可表征再生剂扩散深度、掺入时机与再生机理等问题; 在沥青-集料界面作用研究中, 分子模拟技术可表征材料的化学组成、加载模式、模型参数与界面接触等因素的影响; 水、温度与沥青的老化等因素将会对沥青-集料界面作用产生重要影响, 通过构建含水模型可将微观模拟与宏观试验联系起来。      

基于表面能理论的石灰改性沥青黏附性研究

为从机理上研究石灰[Ca(OH)2]对沥青黏附性的改善作用,基于表面能理论,分析了石灰改性沥青与花岗岩之间黏附功变化,并研究了石灰掺量和细度对沥青黏附性的影响.为了进一步验证基于表面能理论的分析结果的正确性,进行拉拔试验,并与黏附功进行相关性分析.结果表明:石灰的加入能提高沥青极性,增加沥青表面能,进而提高沥青与集料的黏附功,改善黏附性;沥青的黏附性随石灰细度的提高而增大;当石灰掺量约为沥青质量的10％时,沥青与花岗岩具有最好的黏附性;拉拔试验结果与表面能理论试验结果的相关系数为0.900,具有较高的相关性,说明利用表面能理论评价石灰改性沥青效果是可行的.     

粗粒硫酸盐渍土区高速铁路水泥固化级配碎石变形特性

为了探究粗粒硫酸盐渍土区高速铁路路涵、桥梁等过渡段的水泥固化级配碎石在不同工况下的变形特征及其机理，基于固化路基填料的材料特点，采用0~2.5%含盐量的级配碎石，掺加不同种类及含量的水泥，开展常温下有(无)毛细水上升的变形特性试验；针对固化路基段的基床，开展基础冻融循环模拟试验，同时结合XRD试验分析变形机理；在试验的基础上，选取典型试验材料，开展冻融循环工况下的路基-构筑物模拟试验。试验结果表明:在无毛细水上升工况中，普通水泥配制的含盐级配碎石试样产生的变形可达5%特种水泥掺配试样变形的4.2倍；在有毛细水上升工况中，普通水泥配制试样产生的变形最高可达5%特种水泥掺配试样变形的33.0倍；在不同含盐量条件下，3%~5%特种水泥固化级配碎石对相应普通水泥工况产生变形(毛细水上升导致)的最低抑制率为60%~80%；在6次基础冻融循环条件下，添加普通硅酸盐水泥试样产生的最终变形是添加特种水泥试样最终变形的16.0倍；路基-构筑物冻融循环模拟试验中特种水泥固化级配碎石的最大膨胀变形率仅为0.2%；在粗粒硫酸盐渍土地区，虽然水泥固化路基填料可以减少路基其他变形，但是对于高速铁路等对变形控制要求较严格的工程，周围介质中的盐分因素较难避免，普通水泥无法满足盐渍土地区的路基工程需求，需要采取特种水泥固化等工程措施。      

无机修复剂对混凝土裂缝自愈性的影响研究

采用机械包覆方法制备了一种新型无机的海泡石基混凝土裂缝自修复剂,在优选修复剂掺量的基础上,分别从力学性能、裂缝修复效果和抗裂性等角度对混凝土自愈合进行了研究,同时利用XRD技术对修复机理进行探究.试验结果表明:当修复剂掺量为6％或8％时,所制备胶砂试件的力学性能较优,且在此掺量下初始宽度为0.2 mm左右的预制裂缝能够...     

冻融循环对再生沥青混合料低温抗裂性能的影响研究

从沥青路面低温裂缝产生的原因入手,分析了裂缝类型和裂缝的影响因素及其对道路的危害。为了研究冻融循环对再生沥青混合料的低温抗裂性能的影响,采用小梁低温弯曲试验进行研究,再生沥青混合料的级配为AC-16和AC-20,研究的冻融试验方案是根据研究所在地气候特点及相关文献的冻融试验方法确定,冻融循环次数分别为0、6、9和12次。对比不同冻融循环次数对再生沥青混合料的弯拉应变试验结果的影响,结果表明,随着冻融循环次数的增加,再生沥青混合料的弯拉应变逐渐减小,并且随着旧料掺量的增加,再生沥青混合料受到冻融循环的影响越大;级配AC-20与级配AC-16相比,级配AC-20受到冻融作用的影响更显著;通过分析低温弯曲试验结果变化规律,AC-16的最佳旧料掺配率是19. 8%,AC-20的最佳旧料掺配率为16. 4%,这样既能够确保道路使用的寿命又能尽可能多地利用旧料。     

自融雪沥青混合料的融雪抗冻及路用性能评价

为对自融雪沥青混合料的融雪缓释和抗冻性能进行研究与评价，采用理论评价方法对掺量3%、5%、7%VPRSalt自融雪沥青路面进行研究。基于小雪等级建立模型，推算出降雪12 h后VPRSalt自融雪沥青路面氯化钠的析出量仅占原始蓄存量的0.57%、0.55%、0.50%，说明材料具备良好的缓释性能；同时，利用模型对抗冻温度和抗冻时间进行预估，在小雪情况下，沥青路面自融雪材料的掺量从3%上升至7%，其抗冻温度相对更低、抗冻时间更久，抗冻效果更好。对VPRSalt自融雪沥青混合料进行路用性能检测，随着VPRSalt掺量从3%上升至7%，自融雪沥青混合料的动稳定度、低温最大弯拉应变、冻融劈裂残留强度比、残留稳定度等性能逐渐下降，但仍符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）要求。     

掺水泥改性生物沥青及混合料性能研究

为降低沥青混合料中石油沥青的使用量,研究提出沥青中掺加生物油制备生物沥青,并对生物沥青进行改性,通过沥青三大指标试验、DSR试验、BBR试验,确定生物沥青的最优掺量;分析不同水泥用量下生物沥青混合料的路用性能。结果表明:当生物沥青掺量为16%(质量分数)时,改性生物沥青使用性能最优;生物沥青混合料的高温抗车辙性能、水稳定性能随着水泥掺量的增加明显提高,低温抗裂性能无显著影响;综合分析水泥掺量对沥青混合料整体路用性能的影响,建议水泥掺量为3%～4%。     

温拌橡胶复合改性沥青性能及微观机理研究

通过针入度、布氏旋转粘度、弹性恢复等试验研究了温拌橡胶复合改性沥青性能;然后利用扫描电镜观察了2种掺配工艺下橡胶粉在沥青中的分散情况和溶胀进程,以及掺加温拌剂前后橡胶粉分布情况和溶胀程度,并采用红外光谱仪分析了温拌橡胶复合改性沥青的微观结构特征。结果表明,温拌剂最佳掺量宜为3%,橡胶粉优选掺量宜为18%和20%2种,先加橡胶粉后加温拌剂的改性沥青制备工艺效果最佳;温拌剂的加入,改善了橡胶粉在基质沥青中的反应条件,使橡胶粉在基质沥青中分布更加均匀,溶胀进程得到改善。     

预拌-增强型沥青胶结料制备及性能评价

以辽河石化130#沥青为基质沥青,提出基于软质沥青预拌、岩沥青粉末复拌加强的沥青改性技术路线,研究不同细度岩沥青粉末和软硬沥青掺配比例等参数对预拌-增强型沥青胶结料性能的影响规律.试验结果表明：岩沥青掺量的增加会提高复合胶结料的高温性能、老化性能,且掺量越大,改善效果越明显;但是过高掺量的岩沥青会降低复合胶结料的低温性能.当新疆岩沥青（沥青含量85%）掺量为13%时,预拌-增强型复合沥青具有良好的性能,可以有效降低沥青的施工温度,制备的复合胶结料性能略优于70#基质沥青.