集料化学成分对沥青胶浆高温流变特性的影响

为研究集料化学成分对沥青胶浆高温流变特性的影响,分别将5种氧化物粉末与克拉玛依70#沥青混合并制备成沥青胶浆。利用动态剪切流变仪(DSR)测试沥青胶浆的复数剪切模量和相位角,并以车辙因子G*/sinδ表征沥青胶浆的高温流变特性。结果表明:5种氧化物粉末均能提高沥青胶浆的车辙因子,改善高温性能。在65℃下,掺加氧化镁的沥青胶浆车辙因子提高4.5倍,掺加二氧化硅或氧化钙的沥青胶浆车辙因子提高3倍,掺加氧化铝或氧化铁粉的沥青胶浆车辙因子略有提高。     

温度及荷载频率对沥青-集料交互作用能力的影响

以参数B为表征沥青-集料交互作用能力的评价指标,利用动态剪切流变仪对2种沥青与4种集料在不同粉胶比条件下相互作用后的沥青胶浆进行了流变性能研究,分析了沥青-集料交互作用能力随温度及荷载频率的变化规律,确定了评价沥青-集料交互作用能力的外部条件。结果表明：随着温度的升高,沥青-集料交互作用能力的增大幅度呈现先小后大的特点;高温和低温下,加载频率对沥青-集料交互作用能力的影响恰好相反。     

考虑矿物各向异性的地聚物/集料界面静动态交互特征模拟

地聚物作为一种低碳环保、应用潜力广阔的无机结合料，其与不同表面构造集料的界面交互作用直接影响地聚物混凝土的力学性能和耐久性。充分考虑集料矿物晶向的各向异性，采用分子动力学模拟(Molecular Dynamics， MD)从原子分子层次的作用模式和强度分析，模拟了地聚物主要水化成分N-A-S-H、C-A-S-H和集料矿物化学成分SiO₂、CaCO₃不同晶面的静态界面相互作用，并采用单轴拉伸方法从纳米尺度下讨论了不同界面交互的动态力学行为。模拟结果表明：CaCO₃各晶面表现出比SiO₂更强的表面能和表面浸润性，并与C-A-S-H、N-A-S-H的界面相互作用势和拉伸应力更强，但CaCO₃晶面各向异性明显，性能稳定性不及SiO₂。地聚物与集料矿物的相互作用势主要由静电势提供，由于矿物界面静电作用及浸润特征，交互区水分子聚集，氢键作用明显，同时水分子与Ca²⁺、Na⁺进行配位形成水合离子，有助于离子在矿物表面迁移、沉淀与成核生长，增强界面空间位阻效应。在单轴拉伸模拟中，地聚物与集料矿物界面拉伸失效机制包括2个阶段：第1阶段(0 nm＜界面位移d＜0.15 nm)主要克服界面交互的静电作用，第2阶段(0.15 nm≤d≤0.3 nm)主要克服氢键作用。MD模拟有助于从分子尺度揭示地聚物与集料界面作用机制，为进一步研究地聚物混凝土材料优化、交互界面强化及损伤等提供了新方法和理论依据。     

集料表面状态对沥青混合料界面结合性能及抗水损害性能的影响

采用多应力蠕变恢复(MSCR)试验和线性振幅扫描(LAS)试验分析细粒土掺量对沥青胶浆高温性能和应力应变响应的影响，利用黏附性试验(水煮法)和接触角试验分析研究水分、细粒土掺量对沥青集料界面结合性能的影响。同时，研究细粒土掺量变化和集料温度变化对沥青混合料性能影响。结果表明：当细粒土掺量超过1%时，沥青高温抗变形能力逐渐增加，沥青混合料抗水损害能力逐渐降低。集料表面的水分比沥青有更高的润湿性，能严重阻碍沥青与集料的黏附与黏结，降低沥青混合料的抗剥落性能。随着集料温度升高，沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比先增大后减小，并在180℃时达到最大。     

乳化沥青胶浆对RAP裹覆程度的量化评价

针对乳化沥青与再生集料RAP黏附性不足而导致沥青与集料界面黏附性能薄弱，引发沥青路面耐久性差、服役年限短等问题，以不同掺量水泥作为外掺剂，制备乳化沥青胶浆，利用布氏黏度计测试其黏度，动态剪切流变仪（DSR）测试胶浆复数模量G^*和相位角δ，Zeta电位仪测定胶浆电位变化特性，确定了水泥和乳化沥青合理掺量；通过改进水煮法、光电比色法以及FTIR-ATR，GPC等微观分析手段研究了乳化沥青胶浆对RAP的裹覆特性，构筑了乳化沥青胶浆对RAP的"接触-裹覆-破乳-胶结"四阶段裹覆模型，并提出裹覆评价指标RCD，从而量化分析了乳化沥青胶浆对RAP的裹覆程度。研究结果表明：固定乳化沥青含量，随着水泥掺量增加，乳化沥青胶浆黏度增大直至凝固；最佳水泥与沥青质量比（30：48）能够提高乳化沥青胶浆黏度，增加复数模量G^*并延缓相位角δ增长速度，提高胶浆抵御高温变形能力；水泥加入不利于保持乳化沥青胶浆体系稳定性；改进水煮法和光电比色法都能有效评价乳化沥青胶浆对RAP的裹覆性能，其中，纯乳化沥青对RAP裹覆程度最低，合适的水泥掺量利于增强乳化沥青胶浆对RAP裹覆程度，当水泥与沥青质量比为30：48时达最佳；GPC测试结果和改进水煮法及光电比色法的结果具有一致性，且RCD能够从微观角度定量地评价乳化沥青胶浆对RAP裹覆程度。     

基于界面剪切试验的沥青混合料集料切向弹性刚度研究

目前仍缺乏沥青混合料颗粒接触界面参数的有效获取方法，导致基于离散元法的沥青混合料数值分析手段无法精确模拟材料的力学行为。针对"切向弹性刚度"参数无法准确获取的难题，基于自主开发的"沥青混合料颗粒剪切分析系统"开展沥青混合料的颗粒界面剪切试验研究，确定合理试验参数。在此基础上开展3种级配和3种集料的沥青混合料单轴贯入试验，分析不同试验方法得到的剪切模量相关性。试验结果表明：在60℃试验温度和0.02 mm·s^-1剪切速度条件下可获得较为稳定的试验结果；剪切应力曲线表现出典型的"预剪切阶段"、"剪切稳定阶段"和"剪切破坏阶段"三段式增长；级配对界面剪切力有显著影响，AC-13、SMA-13和OGFC-13混合料的峰值均值分别约为100，50，90 N；同一级配下，采用玻璃珠和铁珠的混合料的界面剪切力分别为75，70 N；集料的材料类型是影响界面切向弹性刚度的关键因素，采用玻璃珠和铁珠的界面切向弹性刚度分别是0.17×10⁶ N·m^-1和0.22×10⁶ N·m^-1，而花岗岩集料则达到0.66×10⁶ N·m^-1以上；贯入试验结果表明级配和集料类型决定了混合料的剪切模量大小，采用花岗岩集料的AC-13型混合料的剪切模量达到18.88 MPa，OGFC-13混合料最小，仅为8.95 MPa；界面剪切试验得到的剪切模量与贯入试验结果的相关系数达0.89。所提出的集料接触界面剪切试验可分辨级配和集料类型对切向弹性刚度的影响。     

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。     

粗集料接触参数对沥青混合料损伤演化的影响

为了揭示沥青混合料内部细观损伤对宏观性能的影响，基于DIC方法与四点弯曲疲劳试验，对不同粗集料接触状态的混合料细观损伤尺度效应进行研究。首先以颗粒堆积理论与粒子干涉理论为基础，提出可表征细观主骨架结构状态的颗粒接触主力链配位参数（n_pfc）计算方法。采用SAC设计方法，通过控制关键筛孔2.36~4.75 mm的分计筛余质量百分比，设计4组可反映不同粒径尺寸集料组合形式的SAC16级配（B60S00~B60S15），计算不同级配沥青混合料对应的npfc。其次，结合DIC方法与四点弯曲疲劳试验，分析疲劳荷载作用下沥青混合料小梁试件水平应变场演化特征，并提出混合料疲劳损伤因子定量分析方法。最后对不同粗集料接触参数的沥青混合料的细观损伤演化特征、疲劳损伤因子D_FD及表征宏观抗疲劳性能的K_m进行分析。研究结果表明：随着疲劳荷载作用次数的增加，4种不同n_pfc混合料的水平应变量逐渐增大，各D_FD也均显著增加；随着n_pfc的增大，D_FD明显减小，当n_pfc=7.73~9.55时，D_FD较小，混合料的疲劳细观尺度损伤叠加效应较小；同时，随着n_pfc增加，K_m呈先增大后略微减小的趋势；当n_pfc=7.73~9.55时，对应的宏观抗疲劳性能较好；因此，选取合理的n_pfc可优化沥青混合料内部主骨架细观结构状态，减少细观尺度损伤叠加效应影响，提高沥青混合料的宏观抗疲劳性能。     

盐浸和冻融循环作用下沥青-集料界面黏结性能研究

为研究在盐浸和冻融循环影响下的沥青-集料界面性质,根据路面所处环境,考虑盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环循环3个因素对集料-沥青界面拉拔强度和拉拔强度损失率的影响。在室内制备含沥青-集料界面的花岗岩黏合试件,采用万能试验机进行拉拔试验。利用数字图像处理技术对沥青-集料界面的失效模式进行分析。结果表明,盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环3个因素对吸湿率和拉拔强度有显著影响。在低、中、高温处理后试件的吸湿率和拉拔强度均有所下降。在经过盐溶液浸泡和冻融循环后,试件的拉拔强度损失率均高于纯水浸泡后试件的结果。通过图像识别分析得到盐溶液浸泡和冻融循环耦合作用会引起界面失效模式的变化。在低盐的质量分数(5%～10%)和冻融循环条件下,低温下试件的沥青-集料界面容易发生黏附失效。高盐的质量分数(15%～20%)溶液下的腐蚀效应使得中、高温下试件的沥青-集料界面易发生黏性失效。     

大掺量矿渣微粉的碱激发机理研究

为了揭示大掺量矿渣碱激发机理,该文立足于三因素三水平正交设计同时结合宏微观性能测试和微结构分析,通过探究Ca(OH)₂、Na₂SiO₃、Na2_SO₄、CaSO₄以单掺、双掺形式得到不同类型的激发剂对混凝土初、终凝、孔溶液pH值、强度的影响,可得如下结论：(1)对复合胶凝材料硬化浆体强度影响程度为：激发剂类型>掺量>双掺比例;(2)双掺最佳掺量4%,最佳组合为Ca(OH)₂和Na₂SiO₃,最佳比例为5∶1;(3)激发剂作用下复合胶凝材料的初、终凝时间均缩短,孔溶液pH值均大于空白组,宏微观结果表明：龄期28 d时激发剂类型为Ca(OH)₂和Na2_SiO₃、掺量为4%、双掺比例为5∶1时硬化浆体的水化结晶相紧密程度最高。     

高灰分岩沥青改性沥青混合料路用性能及其作用机理研究

为研究高灰分岩沥青(BRA)改性沥青混合料的路用性能,考虑到BRA中灰分对矿粉的替代作用,在粉胶比1. 2的条件下,制备了不同BRA替换比例的AC-25型沥青混合料进行路用性能试验。结果表明,随BRA替换比例的增大,混合料的高温性能、水稳性能显著提高,低温抗裂性能提升幅度较小,BRA的最佳替换比例为75%。采用扫描电镜(SEM)和荧光显微镜分析BRA改性机理。结果表明,BRA对沥青胶浆的界面起到修饰作用,改善沥青胶浆的热储存稳定性,增加沥青胶浆与集料之间的粘附性。     

PEG/SiO_2相变颗粒对沥青混合料降温效果研究

为探究复合定形相变颗粒对沥青及沥青混合料路用性能及降温性能的影响,将自制的PEG/SiO_2复合定形相变颗粒掺入到基质沥青中制备相变沥青胶浆,通过动态剪切流变仪及模拟升温试验对不同相变材料掺量的沥青胶浆的高温抗车辙性能及温度敏感性进行试验对比研究,最后将其以等体积方式替代FAC-13级配中的0.075,0.15,0.3 mm集料,制备出相变储热沥青混合料,并研究0%,3%,5%相变颗粒掺量下沥青混合料比热容、室内外降温效果。研究结果表明,PEG/SiO_2颗粒表面的微孔结构能够吸附沥青中的轻质组分,从而间接增大沥青重质组分的相对含量,同时在测试温度范围内因发生固-液相转变而吸收部分热量,因此PEG/SiO_2颗粒能够起到储热降温的作用,还可以增强沥青胶浆的高温抗车辙性能;5%相变颗粒掺量下相变沥青混合料最大比热容达到1.35 J/(g·K),室内最高降温幅度可达5℃,室外最高降温幅度为6℃,经长期观测,相变沥青混合料相变循环可靠性高,具有较好的降温效果。     

基于DIC技术的老化作用下温拌胶粉改性沥青胶浆低温抗裂性能研究

沥青胶浆对沥青混合料性能具有重要影响。为研究热氧老化作用对温拌胶粉改性沥青胶浆（WCRM）低温抗裂性能的影响，以热拌胶粉改性沥青胶浆（HCRM）作为对比试件，采用数字图像相关（DIC）技术对单边切口弯曲梁试验（SENB）中2种试件的开裂全过程进行图像采集，利用Vic-3D软件计算加载过程中试件的水平应变，从宏细观相结合的角度定量分析沥青胶浆的抗裂性能。对比分析沥青胶浆的荷载-位移（L-D）曲线和水平应变-时间（E_xx-t）曲线，通过在细观尺度下胶粉改性沥青胶浆裂纹萌生和发展的规律来解释沥青胶浆宏观力学行为。通过弯曲梁流变试验（BBR）分析老化前后WCRM和HCRM的低温流变性能，并对沥青胶浆低温性能评价指标进行相关性分析。结果表明：随热氧老化程度的加深，HCRM和WCRM的水平应变密度D_E值（细观层面）和临界断裂韧度J_IC值（宏观层面）均减小，证明热氧老化会降低2种胶粉改性沥青胶浆的抗裂性能；相同条件下，WCRM的D_E值和J_IC值均大于HCRM，即与HCRM相比，WCRM具有更好的抗开裂和抗老化性能；在沥青胶浆开裂过程中，微裂纹形成时的荷载、峰值荷载及最大水平应变对应荷载并非同一荷载值；老化后，2种胶粉改性沥青胶浆的低温流变性能降低，同一条件下，WCRM具有更加优异的低温流变性能；沥青胶浆低温流变参数（S/m）与宏细观开裂指标（J_IC，D_E）均具有较好的相关性，即将DIC技术应用到SENB试验来分析老化作用及温拌剂对胶粉改性沥青胶浆宏细观开裂特性的影响具有较好的可靠性。     

基于MMLS1/3试验泡沫沥青冷再生混合料轮辙曲线特征及粗集料运动规律

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS1/3加速加载试验,探讨了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征,分析给出了泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势;对不同加载次数下轮迹处MMLS1/3试件进行X-ray无损扫描,分析了不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的轮辙曲线特征及粗集料运动规律。结果表明,对于未掺加水泥的泡沫沥青冷再生混合料试件,轮迹处车辙沿横断面分布呈U形,掺加1%~2.5%水泥后泡沫沥青冷再生混合料试件横断面车辙分布呈W形,可采用RDD=A×NB预估不同加载次数(N)下的车辙深度(RDD)发展规律;MMLS1/3加载试验过程中泡沫沥青冷再生混合料车辙发展规律可分为3个阶段,即压密阶段、蠕变稳定阶段、剪切破坏阶段;重复疲劳荷载作用下轮辙变形主要来源于泡沫沥青砂浆压密变形、集料受荷载作用产生的竖向位移及粗集料自身由不稳定状态转变为"平躺"状态所发生的水平转动位移,粗集料取向角随加载次数增大呈指数函数关系减小。MMLS1/3试验过程中压密变形主要是由车辆荷载的进一步压实作用引起,主要造成泡沫沥青冷再生混合料中大孔数量减少,微孔数量增多;试件破坏阶段泡沫沥青冷再生混合料内部微孔数量减小,大于1mm3空隙数量增多。掺加适量水泥可约束泡沫沥青冷再生混合料集料产生水平转动位移,具有维持加载过程中泡沫沥青冷再生混合料空隙形状和孔级配变化不大的作用。     

粉胶比与集料级配对开级配沥青混凝土性能的影响

试验研究了粉胶比和集料级配对开级配沥青混凝土(OGFC)力学性能和透水性的影响。结果表明,上限级配的力学性能随着粉胶比增大而增强,中值和下限级配的力学性能随着粉胶比增大先增强后减弱。在粉胶比保持不变的情况下,中值级配和下限级配沥青混合料形成骨架-空隙结构,上限级配的混合料形成骨架-密实结构。从兼顾力学性能和透水功能的角度出发,粉胶比1∶1的中值级配和粉胶比0.8∶1的下限级配的OGFC为级配与粉胶比的最佳组合。     

水泥乳化沥青混凝土路用性能研究

为研究水泥乳化沥青混凝土的路用性能。本文对不同水泥掺量的乳化沥青混凝土高温性能、低温性能、水稳性能和抗渗性能进行了试验研究。结果表明:将1%~4%的水泥添加到乳化沥青混凝土中后,其高温稳定性、水稳定性和抗渗性能都得到了较大的提升,而低温性能变化不大;水泥水化产物对乳化沥青混凝土内部微小空隙的填充作用及水泥水化产物和乳化沥青胶浆相互穿插对胶结料与集料界面粘结的改善作用是其上述性能得到改善的主要原因。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/Li4Ti5O12全电池的制备及电化学性能测试

为了提高LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/Li₄Ti₅O₁₂全电池的电化学性能,本文通过对比实验,研究了在不同的N/P比以及充放电电压区间下的全电池性能表现。经对比数据发现,当正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(NCM111)和负极材料Li₄Ti₅O₁₂(LTO)的N/P比为1.0:1.0,充放电电压区间为0.5～3.2V时,电池具备较好的比容量、库伦效率和循环稳定性。本文为后续LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/Li₄Ti₅O₁₂全电池的工业化制造提供了帮助。     

基于Ⅰ法的沥青砂浆组成设计方法

随着交通的不断发展,沥青路面早期破坏显现日趋严重,提升沥青混合料性能刻不容缓。沥青混合料可以分为沥青砂浆和粗集料两部分,其中沥青砂浆主要起填充、粘结作用,为了提高沥青混合料的性能,有效防止沥青路面的早期破坏,通过动态剪切流变试验、旋转粘度试验、低温弯曲试验、车辙试验和冻融试验,对沥青砂浆进行配合比设计。结果表明:当粉胶比为1.4,用I法确定细集料级配I值取0.65,沥青胶浆与细集料质量比为3∶2时,得到的沥青砂浆抗车辙性能最优,水稳定性最好。     

基于流变特性的消石灰改性油污泥热解残渣沥青胶浆稳定性研究

为探究油污泥热解残渣沥青胶浆性能，实现其在道路工程中的应用，开展了消石灰改性油污泥热解残渣沥青胶浆稳定性与改性机理研究。通过扫描电镜和红外光谱试验分析油污泥热解残渣的理化性质；在此基础上通过沥青胶浆三大指标和黏度试验，解析消石灰改性油污泥热解残渣沥青胶浆的掺配比；通过沥青弯曲蠕变劲度(BBR)和动态剪切流变(DSR)等试验评价了消石灰改性油污泥热解残渣沥青胶浆水稳定性能及高低温流变性能；最后通过微观试验解析消石灰改性油污泥热解残渣沥青胶浆的微观界面特性和改性机理。结果表明：油污泥热解残渣存在以中大孔为主、微小孔为辅的多孔体系，经消石灰改性后的油污泥热解残渣与沥青之间存在较强的物理吸附作用与化学吸附作用，提高了油污泥热解残渣与沥青之间的黏结力；消石灰掺量占填料总质量的30%时，其对油污泥热解残渣沥青胶浆的改性效果最佳；当粉胶比为1.0,消石灰掺量为30%时，与普通矿粉沥青胶浆相比，其水煮后的质量损失率减小了18.2%;-6℃、-12℃、-18℃时的蠕变劲度分别降低18.3%、16.5%、5.4%;64℃、70℃、76℃、82℃时的抗车辙因子分别降低6.9%、7.4%、3.3%、1.4%。...     

粗集料对排水沥青混合料性能的影响

排水沥青混合料为骨架空隙结构,其粗集料的骨架结构对排水沥青混合料的稳定性和耐久性至关重要。为了研究粗集料类型对排水沥青混合料体积特性的影响,选择3种岩性的粗集料(S10、S12),1种TPS改性沥青,通过粗集料骨架间隙率VCA、马歇尔试验、车辙试验、间接拉伸试验、冻融劈裂试验,分析了3种不同粗集料对VCA、满足排水沥青混合料设计空隙率20%时各矿料级配组成的影响,结果表明,为满足排水沥青混合料的骨架结构和高温、低温、水稳定性能要求,2种粗集料S10和S12的相对用量比例应在40∶60~50∶50之间。