碳酸钙包覆石蜡复合相变材料在沥青混合料中的应用研究

选用碳酸钙为壁材,石蜡为芯材,采用原位聚合法制备碳酸钙-石蜡复合相变材料,通过综合热分析仪对碳酸钙-石蜡复合相变材料储热性能进行表征,复合相变材料的相变焓及相变峰温分别为120. 1J/g,相变峰温为54. 1℃。将碳酸钙-石蜡复合相变材料掺入沥青混合料后对其的路用性能和路面降温效果进行评价。试验结果表明:当复合相变颗粒掺量达到5%时可降低试件温度约5℃,复合相变颗粒掺入沥青混合料后对其低温抗裂性和水稳定性的影响不大,有利于沥青混合料的高温稳定性。     

高速公路相变沥青混合料路用性能及融冰雪效果分析研究

冰雪天气对高速公路的交通运输安全有较大影响，研究融冰雪材料对于解决冬季路面结冰问题具有重要意义。相变材料具备储能放热的特性，将相变材料掺入沥青混合料，可提高沥青路面融冰雪性能，抑制路面冻结，从而提高路面安全性和道路通行能力。文章依托河北省某重点高速公路项目，选定适用的相变材料后，针对相变沥青混合料的路用性能进行了车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验，检测了相变沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。综合考虑路用性能各项指标后，确定相变材料的最佳掺量为3.5‰。在冬季雪后试验段现场实测融冰雪效果，采用红外热像仪对试验段路面温度状况进行数据采集，发现相变沥青混合料路面温度明显高于普通沥青混合料路面，进一步证明了相变材料的添加提高了路面的保温能力，融冰雪效果显著。研究成果可为相变材料的推广应用提供参考。     

PEG/SiO2型控温相变沥青混合料的性能

为了解决沥青路面的高温病害,以相变材料等体积替代沥青混合料中的一部分细集料,希望通过相变材料自身的相变过程来调节路面温度。试验得出:掺入相变材料后,混合料的降温效果最大可达到6℃,持续时间约3 h。试验结果显示混合料的马歇尔稳定度下降,流值上升,低温性能及水稳定性均有一定下降,但是仍满足规范要求;进行的车辙试验效果不理想,高温稳定性下降较多。说明了掺入相变材料可以对沥青混合料进行温度调控,但是在一定程度上降低了混合料的性能。     

应用连续热驱法研析隧道水泥衬砌之拉力强度与破裂韧度受热的影响

隧道火灾可能毁损隧道衬砌支撑,造成隧道坍塌。通过对热损分布关系进一步了解,有助于在灾前提高材料的防火性能设计,并在灾后较精准的预测其损害范围,进而降低修缮成本。以往的研究都采用个别式热损试样准备法,无法准确预测没有试验数据的结果,故本研究提出连续热驱试样准备法,从而得出连续性的试验数据。本研究研析水泥砂浆受连续热损后,其拉力强度及破裂韧度与温度的相互关系。藉由试验结果,除可获得较为精确的预测方程外,并以Log Log交点法得到相对合理与准确的临界热损温度(540~550 ℃),以期为隧道火灾防范提供参考。     

相变材料聚乙二醇应用于沥青混合料可行性的研究

利用相变材料聚乙二醇对基质沥青以及AC-20沥青混凝土的基本性能以及温度敏感性进行试验研究.试验结果表明:随着相变材料掺量的加大,相变材料改性沥青的黏度变大,延度逐渐下降,温度敏感性下降.当相变材料掺量达到30%时,可使相变材料改性沥青在60℃停留5 h以上.用相变材料改性沥青配置的AC-20沥青混合料具有较好的高温稳定性,其动稳定度可达到3 210次/mm,是普通AC-20沥青混合料的2倍以上,其在39℃高温日照条件下可降低路面温度9℃,而对其低温性能影响不大.     

基于相变与液冷耦合的电池热管理系统研究

电池组在高环境温度下以高倍率放电时,电池组温度过高、温差大,极易引发安全问题。笔者针对这一问题设计了一种新的耦合式电池热管理系统。以采用纯石蜡冷却模型作为初始模型,首先探讨不同膨胀石墨质量分数的复合相变材料对于电池组热性能的影响,得出:在30℃的环境温度下,电池组以4C倍率放电时,采用EG质量分数为12%的复合相变材料对电池组进行冷却最优。在最优复合相变材料的基础上引入液冷系统,构建克里格近似模型,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对耦合系统寻优,得出的预测结果精度较高误差最大仅为0.21%。利用算法寻优得出的最优解与初始模型相比,电池组最高温度下降5.29℃降幅为11.46%,最大温差下降0.12℃降幅为54.09%。结果表明:相变材料与液体冷却耦合热管理系统对电池组控温效果显著。     

相变微胶囊填充水泥基复合材料的制备及性能研究

研究以水泥为基体,将微胶囊相变材料掺入其中,从而得到一种由水泥为主、相变微胶囊掺合在其中的复合材料。对相变微胶囊材料在复合材料中分布的微观结构以及复合材料热学性能进行了研究,并进一步研究了在不同掺量下,复合材料的力学性能变化。研究结果表明,相变微胶囊材料颗粒在复合材料中分布均匀,微胶囊颗粒的整体形状较为完整;随着相变微胶囊材料掺量的增大,复合材料的储放热性能增大,复合材料的力学强度呈下降趋势。综合分析后可知,相变微胶囊材料掺量为30%时,复合材料的储热性能最好,具有一定的力学强度,可应用于某些建筑领域。     

聚氨酯固-固相变材料改性沥青的流变性能与改性机理

为评价聚氨酯固-固相变材料(PUSSPCMs)作为沥青改性剂的潜力，确定PUSSPCMs对沥青流变性能的影响及作用机理，以不同质量分数的软段制备了PUSSPCMs(P70、P75、P80、P85和P90)及PUSSPCMs改性沥青，采用沥青调温性能、动态剪切流变(DSR)以及弯曲梁流变(BBR)试验测试了热性能和流变性能，并借助差示扫描量热(DSC)、红外光谱(FTIR)和原子力显微镜(AFM)分析了改性机理。结果表明：PUSSPCMs改性沥青较基质沥青的调温性能、抗变形和高温性能提高，低温性能降低；PUSSPCMs软段质量分数增加，PUSSPCMs改性沥青的调温性能和低温性能明显提高，抗变形和高温性能降低，其中P90沥青具有最好的调温性能和低温性能，而P70沥青的抗变形和高温性能最好；PUSSPCMs的储能放热性能优良，P90焓值较高而P70相变起始温度较低，焓值与PUSSPCMs改性沥青的调温性能高度相关。PUSSPCMs与沥青之间未产生新的官能团，为物理改性；PUSSPCMs对沥青微观形貌影响显著，弹性模量增大，但随着软段质量分数增加，沥青“蜂状结构”增多而周边相态差异降低，弹性...     

PEG/SiO_2相变颗粒对沥青混合料储热及高温性能的影响

利用相变材料物相转变时吸收或释放大量热量而本身温度保持不变的特性,用溶胶-凝胶法制备PEG/Si O2相变颗粒,并将其以等体积替代法替代粒径小于0.6 mm的细集料应用于沥青混合料中。考察了PEG/Si O2相变颗粒对4种不同级配的沥青混合料温度敏感性及高温稳定性的影响。结果表明,PEG/Si O2相变颗粒的掺入可降低沥青混合料的温度敏感性,并且掺量越大效果越明显,当其掺量达到5%时,可在自然光照条件下降温5℃以上,而级配对沥青混合料的温度敏感性影响不明显。PEG/Si O2相变颗粒对沥青混合料的高温稳定性影响与相变颗粒的掺量及沥青混合料的级配类型有关。相变颗粒的掺入在降低沥青混合料最高温度的同时,可降低沥青混合料发生高温车辙病害的可能性。     

水泥灌浆半柔性路面混合料抗车辙性能研究

在大空隙(20%～30%)母体沥青混合料中灌入水泥砂浆,形成一种水泥-沥青复合半柔性路面材料。对其抗车辙性能和疲劳特性进行室内试验研究,结果表明,此路面材料具有良好的高温稳定性,在试验温度为70℃、轮胎接地压强为1.0 MPa非常规车辙试验条件下,其动稳定度均在6 000以上,与常规沥青混合料相比较,其更能适应高温和重载作用下的路面抗变形需要;温度对半柔性路面材料的抗裂性能有明显影响,断裂强度随着温度降低而增大。     

无机结合料-废弃泥浆复合胶结材料配合比及作用机制

针对盾构泥浆特有的胶结性能,采用Box-Behnken 响应面法,利用泥水盾构泥浆与水泥、粉煤灰2 种无机结合料掺配制备同步砂浆胶结材料的配合比进行研究,确定最佳配合比。通过XRD 和SEM 对无机结合料-盾构废弃泥浆复合胶结材料硬化机制分析结果表明,盾构废弃泥浆特有的微观结构加速了无机结合料水化硬化反应,提高了净浆强度,所提出的无机结合料-盾构废弃泥浆复合材料可作为类似工程泥水盾构同步砂浆的胶结材料。     

聚丙烯酰胺改性水泥砂浆的强度与工艺研究

通过抗压强度试验、抗折强度试验、凝结时间试验与水泥净浆和水泥砂浆的搅拌工艺试验,研究了聚丙烯酰胺改性水泥净浆和水泥砂浆的性能及改性机理。研究结果表明:聚丙烯酰胺对水泥砂浆的搅拌工艺和凝结时间有显著影响,而且对提高水泥砂浆的抗折强度与抗压强度有显著作用,并可降低压折比。     

多向搅拌法在高速铁路软土地基加固中的试验与应用

通过昆明铁路枢纽扩能改造工程K34+350～K37+700工程实例,介绍了多向水泥砂浆搅拌桩机加固软土地基的技术原理、设计要点、施工设备、施工工艺以及检测、试验与应用。实践证明:多向水泥砂浆搅拌桩的各项技术指标能够满足设计要求,能在高速铁路高填方软土地基加固中应用。     

不同面层组合形式下灌入式复合路面力学特性研究

针对灌入式复合路面结构设计中所需的路面应力和变形等情况,研究结合弹性层状理论体系,采用ABAQUS软件建立了不同面层组合形式下灌入式复合路面的力学仿真模型,包括:上中面层同为改性沥青混凝土或者水泥砂浆灌入式混凝土、上面层改性沥青混凝土+中面层水泥砂浆灌入式混凝土、上面层水泥砂浆灌入式混凝土+中面层改性沥青混凝土等,仿真计算出不同结构类型路面的层底应力、应变和路表弯沉等力学指标.结果显示,与普通路面结构相比,当水泥砂浆灌入层同时作表面层和中面层时,其层底拉应力和路表弯沉分别减少25.7%和50.9%;水泥砂浆灌入层作中面层时,相关力学性能也优于普通路面结构;水泥砂浆灌入层作表面层时,最大拉应力的影响范围要大于普通路面结构.研究结果表明,表面层和中面层均采用水泥砂浆灌入层的结构力学性能最优,为最佳的设计方案;中面层采用水泥砂浆灌入层的结构次之,不推荐采用水泥砂浆灌入层单独作表面层的结构方案.      

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。     

基于无机复合材料的排气管路保温性能研究

重型商用车后处理系统排气管路的保温性能对整车排放性性能有着重要的影响,减小排气管路沿程热损失,提高后处理器内部反应温度和污染物转化效率,是整车实现排放性能升级的重要途径。应用新型无机复合材料包覆排气管路,降低排气管路的热损失,提高后处理器内部化学反应温度,能够有效提升后处理器内部载体的转化能力。在不同的环境温度条件下,进行不同材料规格的实车特定工况下的保温对比试验,找到既能达到温降性能要求,又具有性价比高、占用空间小的合适规格保温材料,对于满足国六排放温降指标要求以及储备未来排放法规进一步升级的保温技术,具有重要的意义。     

复合地基单元体的有限元分析

结合目前地基处理方法的优缺点,提出搅拌桩和塑料排水板联合处理的方法,即长板短桩工法。为了对长板-短桩工法复合地基的数值模型的合理性作探索和验证,实施了塑料排水板、长板短桩和水泥土搅拌桩试验,根据试验参数,将整个复合地基中的某个单元体分离出来作为研究的对象,采用复合地基单元体法进行数值模拟。以现场量测结果作为数值模型检验的依据,验证了采用复合地基单元体的有限元分析方法可以模拟搅拌桩复合地基、塑料排水板地基以及长板短桩工法地基的固结沉降特性。模拟结果显示,不同方案的沉降值模拟与实测值曲线基本吻合,而平均固结度的对比曲线中,长板短桩段的模拟结果最好,因此该方法更适合长板短桩工法的数值分析。     

灌入式半柔性路面用聚合物改性水泥砂浆的优选研究

以半柔性路面中的水泥砂浆为研究对象,提出符合要求的素水泥砂浆配合比。在此基础上分别掺加DL胶乳、YH树脂、BD乳液3种聚合物,测试其流动度、力学强度等各项指标。同时,对聚合物改性水泥砂浆的收缩性能进行研究,得到了3组综合性能最优的聚合物水泥砂浆。对灌注各种水泥砂浆的半柔性路面高温稳定性、低温抗裂性以及水稳性进行研究后认为,添加聚合物的水泥砂浆对半柔性路面各方面性能均有所改善,经综合比较认为性价比最高的方案为掺加聚灰比为4．7％的BD乳液水泥砂浆。     

基于分子动力学的相变微胶囊与沥青相容性及增强机理研究

微胶囊法是相变材料（PCM）封装的一种重要手段，为了改善加入相变微胶囊后沥青路面的低温性能，采用分子动力学方法，对相变微胶囊的相变机制、与沥青共混后的相容性和抗拉强度等进行模拟分析。对沥青四组分（As，R，S，Ar）、三聚氰胺甲醛树脂（MF）、沥青四组分与MF共混体系、沥青四组分与石墨烯（CG）共混体系、MF与CG共混体系、沥青体系、沥青与MF共混体系、沥青与CG共混体系等17个分子体系分别进行了溶度参数和内聚能密度计算，分析了MF，CG与沥青四组分之间的相容性变化规律，评价了MF，CG对沥青四组分抗拉强度的影响。对以MF为壁材、正十四烷为芯材的3种不同微观结构PCM分子模型和以石墨烯复合三聚氰胺甲醛树脂（CGMF）为壁材、正十四烷为芯材的2种不同微观结构PCM分子模型进行了升温过程相变性能模拟研究，分析了壁材厚度、芯材体积大小对PCM相变性能的影响，并比较了不同种类壁材PCM的热效率。通过对CGMF为壁材的PCM降温过程的相变性能模拟研究，进一步分析了CG对PCM热效率的影响。研究结果表明：采用CGMF为壁材制备PCM，可以提升PCM的热效率，CGMFPCM2031的能量效率比MFPCM2026平均增加141.15%，在沥青体系中加入CGMF为壁材的PCM，可以提高沥青组分之间的相容性和抗拉强度，有利于增强沥青体系的低温抗裂性能。     

茂湛铁路工程搅拌桩与CFG桩处理软土地基应用对比研究

依托茂湛铁路工程中两种不同桩体刚度的工程实例—水泥搅拌桩和CFG桩复合地基,进行室内试验及现场载荷试验,分析和探讨柔性桩复合地基和刚性桩复合地基受力特性及变形性能,归纳了两种软土复合地基处理的合理设计参数,为本地区其它工程地基处理提供参考。