玄武岩纤维沥青混凝土优选及疲劳寿命预估

通过熵权法加权的灰靶理论,对6组不同长度、掺量的玄武岩纤维沥青混凝土路用性能进行综合评价分析,得到最优玄武岩纤维长度及掺量;对其最优组进行疲劳试验,以劲度模量及荷载作用次数为参数,建立BP神经网络模型。结果表明:经过玄武岩纤维改性的沥青混凝土其各项路用性能均得到提高,其中掺加0.3%的6 mm玄武岩纤维后,沥青混凝土路用性能综合评价最高;采用BP神经网络模型进行玄武岩纤维沥青混凝土疲劳寿命预测可得到较为准确的结果,最大误差小于1%,相比之下Levenberg-Marquardt训练算法收敛速度较快,泛化能力好,且误差平方和明显低于其他两种算法,最大相对误差为0.064%～0.485%。     

纳米SiO_2改性水泥混凝土抗盐冻性能研究

通过慢冻法试验以单位面积剥蚀量及相对动弹模量为评价指标研究不同掺量下纳米SiO_2改性混凝土抗盐冻融循环能力,并进行三点弯曲试验,研究其断裂韧度及断裂能损失率,基于此建立水胶比W/B=0.31时的盐冻融损伤回归方程。结果表明:经过纳米SiO_2改性的混凝土抗盐冻融性能明显提升,在60次冻融循环之内,2.0%掺量下最大可分别提升混凝土约70%单位面积剥蚀量、24.2%相对动弹模量、29.5%断裂韧度及10.9%断裂能,且纳米SiO_2存在最佳掺量范围1.5%～2.0%;在W/B=0.31时,纳米SiO_2改性混凝土单位面积剥蚀量、相对动弹模量、断裂韧度损失率以及断裂能损失率与其掺量、冻融次数之间存在较为显著的数学关系。     

纳米改性沥青混合料路用性能研究

介绍了纳米改性沥青混合料的原材料及配合比设计,分析了纳米改性沥青的改性机理;以4%、5%、6%3种纳米SiO_2和CaCO_3复合材料掺量作对比,通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验综合评价了纳米改性沥青混合料的高、低温性能及水稳定性,结果表明,纳米沥青混合料的高温性能及水稳定性较好、低温性能一般,整体上纳米改性沥青混合料的路用性能较优,最佳纳米SiO_2和CaCO_3复合材料掺量为5%。     

纳米碳酸钙对道路水泥混凝土性能影响的试验研究

选取纳米碳酸钙材料拌制水泥混凝土,通过试验研究改性后公路用水泥混凝土的和易性、抗折强度、抗压强度变化规律,综合路用性能确定了1.5%为纳米碳酸钙材料的最佳掺配比例。     

纳米改性路用混凝土抗盐冻性能试验研究

为改善路用混凝土抗盐冻性能,选取4种纳米材料SiO_2、TiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3,采用单掺方式(掺量均为水泥质量的1%),制备20组试件,配制浓度为3%的NaCl溶液,分别进行弯拉强度试验和冻融循环试验,测得混凝土的弯拉强度及不同冻融循环次数下混凝土的弯拉强度损失、质量损失和相对动弹模量。研究结果表明:(1)4种纳米材料均可有效提高路用混凝土的弯拉强度,改善混凝土的抗盐冻性能;(2)SiO_2增强混凝土弯拉强度效果最好,TiO_2改善混凝土抗盐冻效果最佳。     

RET与SBS复合改性沥青性能及改性机理

RET沥青化学改性剂在我国的工程实践中使用较少,基于室内实验和试验路铺筑,通过对RET与SBS复合改性沥青针入度指标性能和PG分级系统研究,确定了RET与SBS适宜的掺配比例,系统评价了不同RET和SBS掺量复合改性沥青混合料的路用性能,进而定性揭示了RET对低剂量SBS改性沥青混合料的改性机理。试验结果表明,RET与SBS复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,RET与SBS复合可以充分发挥SBS与RET各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。RET与SBS复合改性沥青中,RET的推荐掺量为1.0%~1.5%,SBS添加量为2.0%~3.0%;RET与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其高温稳定性和抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料。实体工程和试验段检测结果表明,RET与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。     

聚合物改性天然沥青温拌再生混合料设计方法及其混合料性能

针对高RAP温拌再生沥青混凝土RAP掺量低,在使用过程中容易出现松散、开裂的问题,提出采用杂化纤维与聚合物改性天然沥青复配方案来确保高RAP掺量温再生混合料高低温性能与耐久性能的平衡。基于室内配合比的试验、路用性能试验、浸水汉堡车辙试验、四点弯曲疲劳试验研究了复合纤维与聚合物改性天然沥青温再生混合料室内配合比设计方法、路用性能及耐久性能。试验结果表明,以"等目标空隙率法"确定高RAP掺量温拌再生混合料的拌和压实温度是合理可行的。掺加BRA岩沥青、TLA湖沥青、青川岩沥青后,温再生混合料高温性能随天然沥青掺量增大而增大,疲劳性能和低温抗裂性能在3种天然沥青掺量达到8%~10%时出现峰值,天然沥青与杂化纤维复合添加剂可显著改善温再生混合料浸水后的抗剥落速率并显著降低车辙深度。室内试验和试验路铺筑结果表明,杂化纤维与聚合物改性天然沥青能够改善温再生沥青混凝土路面抗车辙性能、提高路面水损害及抗裂性能,对温再生混合料综合路用性能的改善效果优于SBS改性沥青,复合纤维与聚合物改性天然沥青对温再生混合料能够改善沥青混凝土路面的综合性能,可适用于高温多雨区重载沥青混凝土路面,具有推广应用价值。     

回收料掺量对温拌再生SMA沥青混合料性能的影响

为了优化出最佳的回收沥青路面材料(RAP)掺量(质量分数),通过室内试验研究了RAP掺量对Sasobit、Evotherm、Aspha-min三种温拌再生SMA沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及疲劳耐久性的影响,并将其与普通SMA和热再生SMA沥青混凝土进行了对比。结果表明:基于表面活性剂的温拌技术可使热再生混合料的出料温度降低20~30℃,采用温拌技术可将RAP掺量提高到50%;3种温拌再生SMA沥青混合料的高温稳定性随RAP掺量的增加先升后降,且在RAP掺量为30%~40%时出现峰值,水稳定性、低温抗裂均随RAP掺量的增加而逐渐降低,增大RAP掺量对温再生沥青混合料低应变水平下的疲劳寿命影响不大,但会大幅度降低高应变水平下的疲劳寿命;温拌再生沥青混合料的水稳定性、低温抗裂性较热拌再生沥青混合料差,高温稳定性和低应变水平下的疲劳性能优于热拌再生沥青混合料;在相同RAP掺量情况下,Evotherm温拌再生沥青混合料的综合路用性能最优,RAP掺量小于40%时温再生SMA混合料的各项路用性能均满足现行施工规范的要求,推荐用于温拌再生SMA混合料的最大RAP掺量为40%,工程实践中可根据道路所在气候分区特点综合考虑RAP掺量。     

聚酯纤维掺量对环氧沥青桥面铺装混合料技术性能的影响

为了提高环氧沥青混合料的低温抗裂性和抗疲劳性能,通过黏度、BBR、马歇尔、低温弯曲和三分点加载疲劳试验分析了1%~5%聚酯纤维掺量对环氧沥青及其混合料性能的改善作用。试验结果表明:掺聚酯纤维后,改性环氧沥青的容留时间缩短,且聚酯纤维掺量越大,改性环氧沥青黏度增长越快,容留时间越短;聚酯纤维的加入改善了环氧沥青及其混合料的低温抗裂性,且2%~3%纤维掺量条件下改性环氧沥青的抗疲劳性能最佳。综合考虑聚酯纤维改性环氧沥青混合料的路用性能和施工和易性,推荐最佳聚酯纤维掺量为2%~3%。     

SEAM与SBS复合改性沥青及混合料性能研究

为研究新型硫磺改性剂(SEAM)和SBS掺量对沥青及混合料综合路用性能的影响,变化4种SEAM和SBS掺量,采用177℃黏度、针入度、软化点、BBR、DSR试验确定了SEAM和SBS适宜的复配比例。采用车辙、低温弯曲、浸水马歇尔和冻融劈裂、四分点加载控制应变疲劳试验评价了复合改性沥青的综合路用性能和抗疲劳耐久性。试验结果表明:根据SEAM与SBS复合改性沥青的常规性能指标和PG分级试验结果,推荐SEAM与SBS复合改性沥青中的SBS添加量为2.0%~2.5%,SEAM合理掺量为15%~20%。SEAM与SBS复合改性沥青混合料具有优良的高温稳定性和抗疲劳性能,将SEAM与SBS复配有助于提高沥青混合料综合路用性能和耐久性。使用SEAM与SBS复合改性方案可替代18%~20%的沥青,同时降低了SBS掺量。试验路后期跟踪调查结果表明,采用SEAM与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著,推广应用前景广阔。     

盐渍土地区混凝土结构的耐硫酸盐腐蚀研究

盐渍土中含有浓度较高的腐蚀性盐离子,对埋置其中的混凝土构件有着很强的破坏性,威胁混凝土工程的安全与质量。论文以高性能混凝土作为基准混凝土,初选单掺1%纳米CaCO_3、复掺1%纳米CaCO_3+1%纳米SiO_2、复掺1%纳米CaCO_3+3%纳米SiO_2、复掺1%纳米CaCO_3+1%纳米TiO_2、复掺1%纳米CaCO_3+3%纳米TiO_2制备6种类型的混凝土试件。在硫酸钠溶液中进行干湿循环试验,并对腐蚀后的试件进行微观结构扫描,观察不同类型之间的差异,结果表明:在半浸泡情况下,复掺1%纳米CaCO_3+3%纳米SiO_2的混凝土具有最佳的耐硫酸盐腐蚀性能。     

玄武岩纤维沥青混合料疲劳特性试验研究

选用3种不同纤维长度及6种不同纤维掺量进行正交组合掺配方案设计,共18组,对Sup-20沥青混合料的路用性能及疲劳性能进行试验研究,并重点研究了混合料的疲劳性能特征并建立了疲劳寿命方程。结果表明:6 mm玄武岩纤维对高温稳定性和水稳定性增强效果最优,而9 mm玄武岩纤维对低温抗裂性和疲劳寿命增强效果更优;在低应变控制水平下（450 uε）,0.4 %掺量9 mm纤维长度的沥青混合料疲劳寿命最优。     

纤维微表处路用性能的影响因素

为了研究高寒高海拔环境下纤维类型及用量、改性乳化沥青类型对微表处路用性能的影响,采用3种乳化沥青和4种纤维制备纤维微表处混合料,并对其抗磨耗性能、抗水损性能、抗轮辙变形性能及低温抗裂性能进行试验研究。结果表明:掺量在0.1%~0.3%范围内时,纤维掺量越大低温抗裂性能越好;微表处中加入聚丙烯纤维或玄武岩纤维,其综合路用性能表现最优;SBS/SBR复合改性乳化沥青综合了SBS和SBR改性乳化沥青的优势。     

掺纳米SiO_2的高性能混凝土耐久性能及微观机理研究

研究了纳米SiO_2对高性能混凝土强度、抗冻、抗渗及碳化性能的影响,并采用压汞试验探讨了纳米SiO_2对混凝土孔结构的影响规律。结果表明,纳米SiO_2对试件早期强度的影响较为明显,并显著提高了试件的抗渗、抗冻及碳化性能,随着掺量的增加,试件强度及耐久性能出现先提高后降低的变化规律。通过对掺纳米SiO_2混凝土水化产物孔结构的分析发现,纳米SiO_2改善了试件的微观形貌,使得试件内部结构较为致密,优化了水泥石-集料之间的界面结构,并细化了混凝土孔结构,减少了混凝土中有害孔的含量。     

基于粒子群算法的增压柴油机神经网络模型

神经网络是建立柴油机性能实时计算模型的有效方法.当前柴油机神经网络模型的研究大多是针对稳态工况开展,为了实现对瞬态性能的合理预测,提出了预测全工况稳态及瞬态性能的通用神经网络模型构建方法.此外,为了解决传统BP神经网络无法保证得到全局最优解、泛化能力较差的问题,采用群体智能算法中的粒子群算法(PSO)进行优化.利用某型涡轮增压柴油机的稳态和瞬态数据作为样本对模型进行训练,并与传统的BP神经网络模型进行对比.研究结果表明,PSO-BP神经网络模型可以有效预测发动机的稳态和瞬态性能,稳态预测最大误差4.54％,瞬态预测最大误差4.93％,与传统BP神经网络模型相比,PSO-BP模型可以有效实现全局寻优,提升泛化能力.     

MAC与SBS复合改性沥青及其混合料性能及耐久性研究

为了解决MAC改性沥青混合料低温病害突出的问题,通过对MAC与SBS复合改性沥青针入度指标性能和PG分级系统研究,确定了MAC与SBS适宜的掺配比例,系统评价了不同MAC和SBS掺量复合改性沥青混合料的路用性能。试验结果表明,MAC与SBS复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,MAC与SBS复合可以充分发挥SBS与MAC各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。MAC与SBS复合改性沥青中,MAC的推荐掺量为2.5%~3.0%,SBS添加量为2.0%~3.0%;MAC与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料;实体工程和试验段检测结果表明,MAC与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。     

新料掺量对改性乳化沥青冷再生混合料性能的影响

在0%、10%、20%三种新集料掺量下,本文进行改性乳化沥青冷再生混合料的配合比设计,并定量评价不同新集料掺量对改性乳化沥青冷再生混合料性能的影响。结果表明,增加新集料掺量能够提高再生混合料的路用性能。     

季冻区Superflex与SBS复合改性沥青混合料性能及耐久性研究

为了解决季冻区公路沥青路面病害突出的问题,通过对Superflex与SBS复合改性沥青混合料性能的系统研究,基于季冻区的特殊要求,确定了Superflex与SBS适宜的掺配比例,系统评价了复合改性沥青混合料的路用性能。试验研究结果表明:Superflex与SBS复合可以充分发挥SBS与Superflex各自对沥青的改性作用,提高沥青混合料的综合路用性能。用于季冻区的Superflex与SBS复合改性沥青中,Superflex的推荐掺量为12%~15%,SBS推荐掺量为2.5%;Superflex与SBS复合改性沥青可大幅改善SMA以及AC沥青混合料的综合路用性能,其抗疲劳耐久性优于SBS改性沥青混合料;实体工程和试验段检测结果表明,Superflex与SBS复合改性沥青混凝土延长了道路的使用寿命,经济、社会效益显著。     

聚酯纤维和TB胶粉对高RAP掺量沥青混合料路用性能和自愈合性能的影响

为改善高比例RAP掺量(RAP掺量≥25%)热再生混合料的路用性能和抗疲劳耐久性,研究了不同TB胶粉掺量(14%、18%、22%)和聚酯掺量(0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)条件下纤维TB胶粉复合改性高RAP掺量热再生混合料的路用性能、抗疲劳耐久性能和自愈合性能。结果表明,SBS改性沥青热再生混合料在水温耦合作用下并未呈现出较好的抗车辙性能和水稳定性,热再生混合料的路用性能不仅取决于沥青、集料的性能,也受新旧料交融程度及新沥青与老化沥青的配伍性。掺加聚酯纤维与TB胶粉复合改性剂可显著提高热再生混合料的高低温性能、水稳定性,在0.3%~0.4%聚酯纤维和18%~22%TB胶粉掺量时高RAP掺量热再生混合料高低温性能达到最优。0.3%~0.4%聚酯纤维与18%~22%TB胶粉复合改性方案下热再生混合料低温弯曲应变可达到3 500~4 200με,克服了高RAP掺量热再生混合料低温性能差的技术缺陷。证明了TB胶粉对热再生混合料自愈合性能的改善效果,在14%~18%TB胶粉掺量范围内,热再生混合料的劲度模量恢复率可达67.6%~76.9%,疲劳寿命恢复率可达57.6%~74.3%,劲度模量恢复率为基质沥青、SBS改性沥青热再生混合料的2.9~3.1倍、1.9~2.2倍。     

基于GA--ELM的水性环氧乳化沥青黏结性能预测

水性环氧树脂改性乳化沥青原材料组分较复杂,其黏结性能评价往往需要综合考量多重影响因素,试验量繁杂且耗时较长。为快速精准预测水性环氧树脂改性乳化沥青的黏结性能,优选水性环氧树脂、固化剂、乳化沥青等原材料技术指标及测试温度范围作为输入因子、黏结拉拔强度作为输出因子,基于遗传算法(GA)优化后的极限学习机(ELM)算法,建立水性环氧树脂改性乳化沥青黏结性能预测模型,通过与传统单隐层神经网络算法进行对比分析,验证预测模型准确度。结果表明:GA-ELM模型具有更高的准确性和效率,可用来预测水性环氧树脂改性乳化沥青黏结性能,与BP、ELM模型相比,GA-ELM模型的误差分别降低了78.74%～79.67%和83.63%～87.41%。