密实型沥青混合料裂缝感应热自愈合性能研究

为给沥青路面电磁感应自修复技术提供参考依据,通过掺加钢丝绒制备了可用于感应加热的密实型沥青混合料小梁,研究其裂缝感应热自愈合性能。对不同类型、不同掺量钢丝绒的混合料试件进行了电磁感应加热试验,研究了感应加热试件的升温速率,并进一步开展了裂缝自愈合能力试验以及混合料的路用性能试验,对混合料进行了综合优化设计。研究结果表明:电磁感应加热是对混合料中的沥青加热而非集料加热,热量由沥青胶结料转移到集料中,加热迅速,能耗低;加热温度不能高于100℃,否则混合料会膨胀松散;钢丝绒越长,掺量越高,密实型钢丝绒沥青混合料试件的电磁感应平均加热速率越高;2~#钢丝绒(6.5mm)掺量为4%的试件在顶面加热至90℃时表现出最佳的愈合率(96.7%),顶面加热至75℃时同样具有理想的愈合率(95.4%),且此温度下能够节约能耗和避免试件松散;2~#钢丝绒(3.5mm)掺量为2%的密实型沥青混合料具有最优良的路用性能;结合混合料路用性能和感应热自愈合能力分析,2~#钢丝绒(3.5mm)掺量为4%的密实型沥青混合料在顶面电磁感应加热到75℃时具有94.6%的理想自愈合率和良好的路用性能,且能耗经济。     

掺钢渣SBS改性沥青混凝土自修复性能研究

为研究钢渣在沥青路面感应热自修复技术中的可行性,利用电磁感应加热方式对掺钢渣SBS改性沥青混凝土的路用性能进行了系统的试验,分析了试件的膨胀温度和升温速率,得出了裂缝愈合的最佳时机。结果表明:掺钢渣沥青混合料的路用性能满足规范要求;感应加热温度不超过95℃,否则试件会膨胀松散;沥青混合料平均升温速率随钢渣掺量和粒径的增加而提高;75℃可作为感应加热的最佳修复温度;综合试验结果,粒径1.0mm、掺6%的钢渣具有较好的力学性能和修复效率。     

不同纤维对乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能的影响

为了提升乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能及耐久性能,并将乳化沥青冷再生混合料用于更高路面结构层位,基于力学性能试验,研究不同种类和掺量纤维对乳化沥青冷再生混合料力学性能的影响,采用3大路用性能试验、肯塔堡飞散试验和四点弯曲疲劳试验研究掺加纤维的乳化沥青冷再生混合料路用性能、抗松散性能与耐久性。结果表明,掺加纤维有助于提高乳化沥青冷再生混合料的力学性能、路用性能、抗松散性能和耐久性能,但随着纤维掺量增大乳化沥青冷再生混合料力学性能呈先增大后减小趋势,对纤维乳化沥青冷再生混合料的力学性能而言,存在一个最佳的纤维掺量;对乳化沥青冷再生混合料综合路用性能与疲劳特性的改善效果排序为玄武岩纤维聚丙烯晴纤维聚酯纤维聚丙烯纤维。掺加纤维能够显著改善乳化沥青冷再生混合料高温时在持续荷载作用下的长期稳定性。研究成果为甄选适用于乳化沥青冷再生混合料的纤维种类和合理的纤维掺量提供借鉴。     

钢砂沥青混凝土感应加热简化模型构建及仿真分析

为研究沥青混凝土自愈合性能，为沥青路面养护技术中的自愈合方向提供理论及数据支撑。基于有限元方法，分别考虑了感应加热系统模型及感应加热数值计算模型，构建了多物理场下的钢砂沥青混凝土感应加热有限元简化模型，针对其感应加热自愈合过程进行了仿真分析，分别研究了电流强度、钢砂掺量及加热方式对感应加热的影响特性与能量分析，探究了不同情况下感应加热的机理及规律，并对耗散功率、耗散能以及能源利用率做分析。定义了两个新参数：有效愈合深度指数E₁与感应加热时间指数E₂,并结合有效愈合深度，联合评价感应加热的综合效益以优化参数配置。结果表明：电流强度越大或试件的钢砂掺量越大时，感应加热速率越快，由此形成的层间温度梯度越大，而钢砂产生的耗散能却会减小；感应加热停止时，有效愈合深度随加热时的电流强度与试件钢砂掺量的降低而减小，感应加热效果变差；处于自然散热阶段的试件的温度场在横向上呈现“翘曲分布”现象，即试件温度中心高而边缘低，层间温度梯度向着趋于零的趋势逐渐减小；可通过增大感应加热电流强度或钢砂掺量，采用较大循环加热时间、较短加热间隔的间歇式加热提高感应加热的综合效...     

微波与感应加热对沥青混合料自愈特性影响研究

为了研究微波与感应加热对沥青混合料自愈特性的影响,采用裂-愈循环前后三点弯曲试验强度之比对愈合率进行表征,通过试验与计算对两种加热方式下沥青混合料加热特性进行分析,采用微观观测并辅以其他试验方法对混合料加热前后理化特性进行探讨。结果表明:钢棉可以增强沥青混合料抗松散性能,但混合料设计时应考虑钢棉的掺入使混合料空隙增大的影响;沥青混合料自愈机理在于混合料内部空隙的重组;微波加热具有较感应加热更好的愈合效果,但微波加热易导致温度过高造成沥青损伤,建议微波加热时间不大于40 s,有条件时应优选感应加热技术。     

聚合物纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响

废旧玻璃代替部分集料在减少道路建设对自然资源消耗的同时,还影响沥青混合料的力学性能。为提高掺有玻璃集料的沥青混合料的力学性能,在沥青混合料中添加聚丙烯纤维,通过标准马歇尔试验、间接拉伸刚度模量试验和动态蠕变试验研究了聚丙烯纤维和玻璃对沥青混合料力学性能的影响。结果表明:在一定掺量范围内聚丙烯纤维或玻璃单独掺加均可提升沥青混合料稳定度,二者对沥青混合料的稳定度最大提升效果分别为11.29%和12.10%。沥青混合料间接拉伸刚度模量与玻璃掺量正相关,但随聚丙烯纤维掺量的增加而先增加后降低,0.2%为聚丙烯纤维最佳掺量;在聚丙烯纤维掺量为0.2%时,玻璃最佳掺量为6%。     

沥青混合料裂缝自愈合修复技术

综合国内外最新研究成果对沥青混合料自愈合修复技术展开了全面地分析,介绍了沥青自愈的机理、沥青自愈合行为特征,综述了引入间歇期与环境温度的前提下沥青材料随时间自然愈合的相关研究。介绍了以升高温度来促进沥青自愈的感应加热技术、以再生剂辅助沥青自愈的微胶囊技术。添加微胶囊的沥青混凝土在产生裂缝时释放出胶囊内的再生剂,自愈效率快,但其成本高昂、技术要求高且只具备一次愈合功效。感应加热技术向沥青混凝土内添加导电纤维(如钢丝绒)并直接对沥青加热,愈合迅速且能够多次修复,相对于微胶囊技术具有较低的技术要求,具有更好的实用前景和价值,但仍需对该复合材料的力学性能、温度变化速率以及感应加热时机等方面进行研究。     

掺加高吸水树脂(SAP)的混凝土孔结构及其耐久性

针对西北干旱地区混凝土外养护效果不佳，且养护试件极易开裂、耐久性较差的现状。采用自制高吸水树脂(SAP)作为内养护材料，通过核磁共振分析测试了不同掺量的SAP对混凝土孔结构的影响，并基于抗裂圆环试验评价不同掺量的SAP对混凝土试件抗裂性能的影响，此外通过抗冻性能试验和抗氯离子渗透试验探讨了不同掺量的SAP对混凝土试件耐久性能的影响。结果表明：掺加适量的SAP会使得混凝土内部的凝胶孔隙和毛细孔增多；掺加SAP并在内养护条件下可有效改善混凝土试件的耐久性能；SAP掺量越多，混凝土开裂现象改善效果越显著，抗氯离子渗透性能越强；抗冻性指标不同，SAP最佳掺量不同。     

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。     

纤维加固沥青混合料的路用性能试验研究

为研究石棉、尼龙和聚酯纤维对沥青混合料长期性能的改善效应,开展了沥青混合料物理及力学试验。首先,针对不同纤维沥青混凝土开展了试验设计;其次,研究了纤维掺量对沥青物理特性的影响;再则,开展了马歇尔试验明确纤维沥青混合料的最佳配比;最后,通过间接拉伸试验研究了纤维沥青混凝土的长期性能。研究表明:随着掺入纤维量的增加,沥青的软化点提高而渗透度降低;纤维掺入量为0.2%~0.6%的情况下沥青混合料的各项指标都能满足设计标准;掺入纤维后所有样本的拉伸强度和干湿韧性都得到提高,说明掺加纤维使混合料稳定、开裂减少、水损害降低,耐久性提高。石棉、尼龙和聚酯等纤维的最佳比例分别为0.6%,0.4%和0.4%,鉴于聚酯纤维成本较低,建议使用聚酯纤维用于沥青路面,以提高长期性能。     

纤维沥青混凝土动态模量与路用性能研究

采用动态模量试验、间接拉伸疲劳试验和车辙试验研究了掺加木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩矿物纤维的沥青混合料的路用性能。结果表明,各种纤维掺入后能增大纤维沥青混合料的动态模量,其中聚酯纤维的增强作用最为显著;同时,掺加各种纤维后沥青混合料的疲劳性能和高温抗车辙性能也得到明显改善。     

聚丙烯纤维和引气剂对冻融后混凝土力学性能的影响

通过水泥混凝土试件的冻融循环试验,研究了聚丙烯纤维掺量和引气剂掺量对冻融作用后混凝土基本力学性能的影响,探讨了聚丙烯纤维和引气剂对混凝土抗冻性能的作用机理,为改善水泥混凝土路面的抗冻融耐久性能提供了资料。     

玻璃纤维增强浇筑式沥青混凝土性能试验研究

针对浇筑式沥青混凝土高温稳定性相对较弱的缺点,将不同长度的玻璃纤维按不同掺量添加到浇筑式沥青混凝土中进行试验,以确定玻璃纤维的种类和最佳掺量.试验结果表明,玻璃纤维增强浇筑式沥青混凝土复合材料流动性能满足施工要求,高温性能得到改善,且低温性能得到较大提升.     

泡沫沥青发泡特性及其冷再生混合料性能研究

选择3种沥青,采用沥青发泡试验就沥青品种、温度及发泡用水量对发泡效果的影响进行研究,并通过无侧限抗压强度试验、间接拉伸试验以及浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对沥青用量和RAP(沥青路面回收旧料)掺量对泡沫沥青冷再生混合料力学性能和水稳定性的影响进行研究。结果表明:在所选3种沥青中,相同条件下中海70#沥青的发泡效果最好,其最佳发泡温度约为160℃,最佳发泡用水量为2%;RAP掺量增加对混合料水稳定性能不利;随着RAP掺量增加,混合料无侧限抗压强度和间接拉伸强度逐渐降低;RAP掺量可达70%以上,但应严格控制。     

沥青马蹄脂碎石混合料抗裂性能研究

以间接拉伸试验为评价方法,研究纤维、沥青以及冻融循环次数对沥青混合料抗裂性的影响。试验结果表明:掺加聚丙烯腈纤维的沥青混合料的抗裂性能优于掺加玄武岩纤维和木质素纤维的沥青混合料;采用橡胶沥青的沥青混合料的抗裂性能优于采用SBS改性沥青和基质沥青的沥青混合料;不论冻融循环次数多少,破坏荷载和破坏应变随沥青类型的变化规律大致表现为:橡胶沥青SBS改性沥青基质沥青。     

玻璃纤维加强沥青混合料路用性能研究

在沥青混合料中掺入适量玻璃纤维,通过大量试验确定玻璃纤维的掺量以及沥青的最佳用量,并通过马歇尔试验、车辙试验以及冻融劈裂试验的试验指标,评价掺加玻璃纤维对沥青混凝土路用性能的影响。研究表明,加入玻璃纤维后沥青混合料动稳定度和水稳定性均有所提高、永久变形有所下降,改善沥青混凝土的高温抗变形能力和水稳定性。     

抗折剂对水泥混凝土抗裂性能影响研究

针对普通水泥混凝土路面易产生裂缝和断板的问题,研究了抗折剂对水泥混凝土力学性能的改善效果。对比分析了4种不同掺量抗折剂的混凝土与基准混凝土的抗折强度和抗裂性能。发现掺加抗折剂的混凝土的抗折强度和抗裂性能均有不同幅度的提高,在掺量为2.5%的情况下,水泥混凝土的抗折强度和抗裂性能提升效果最佳。抗折剂能有效延缓水泥混凝土路面裂缝和断板的产生,提高水泥混凝土路面的使用性能,降低工程成本。     

纤维沥青混凝土的蠕变特性试验研究

根据单轴静载蠕变试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的蠕变性能。采用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件在MTS810材料试验机上进行蠕变试验,试验温度为45℃。分析了纤维沥青混凝土的蠕变特性随着纤维掺量变化的规律,讨论了卸载后的回弹模量与纤维掺量的关系。结果表明,在沥青混凝土中掺加纤维,改善了沥青混凝土的蠕变性能,当纤维掺量在0~0.3%的区间内时,随着纤维掺量的增加,蠕变变形增量和卸载后的回弹模量表现出先减小、后增大的变化规律,由此分析给出合理纤维掺量约为0.2%。     

沥青混合料抗冰冻剂机理分析及路用性能研究

采取沥青混合料中添加抗冰冻剂,通过降低冰雪在路面上的冰点有效防止路面结冰,从而改善行车效果。本文分析了抗冰冻剂抗冻机理,以推荐掺量进行冻结试验,从而得出不同掺量时路面冰点的降低程度,以抗冰冻剂中的有效成分析出率分析了添加抗冰冻剂的有效时间,通过掺加与并未掺加抗冰冻剂沥青混合料路用性能比较分析了抗冰冻剂对沥青混合料路用性能的影响。     

纤维沥青混凝土的动态参数试验研究

通过动态抗压试验和动态劈裂试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的动态性能参数。选用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件和马歇尔试件,每种纤维掺量制作4个试件,在MTS810材料试验机上进行试验。通过试验确定不同纤维掺量沥青混凝土的动态抗压模量和劈裂回弹模量,对纤维沥青混凝土的动态性能机理进行了分析,并且讨论了动静态抗压模量之间的关系以及纤维掺量与动态模量之间的关系。结果分析表明,加入纤维后的沥青混凝土表现出与普通沥青混凝土相似的动态响应规律,沥青混凝土的动态模量与纤维掺量之间存在较好的相关性,适量的加入纤维会改善沥青混凝土的动态模量等主要动态参数,从而有效增强其综合路用性能。根据动、静态分析结果的基础上给出此种聚酯纤维沥青混凝土的合理纤维掺量在0.20%~0.25%之间。