隧道路面沥青常用阻燃剂改性技术研究方法

沥青路面是隧道路面铺装的主流,然而沥青易燃,易造成沥青路面隧道火灾事故。选择常用有效的阻燃剂,组成卤-锑-硼阻燃体系,实验研究了沥青路面阻燃改性技术。研究中采用极限氧指数、协同效率和EV等指标评价阻燃剂对沥青阻燃改善效果,通过正交试验确定最佳掺量,明确常用阻燃剂的改性技术方法和效果,并提出切实可行卤-锑-硼阻燃方案。     

新交通特点下沥青路面结构与材料的新思考

本文重点分析了新的交通特点下，沥青路面材料和结构的变化情况，从而提出相应的改善措施。     

基于细观尺度的沸石沥青结构分析

为了解沸石温拌沥青混合料的温拌机理,针对沸石-沥青的细观尺度结构体系开展研究。采用动态纳米粒度分析仪、扫描电镜和压汞法分析了3种沸石材料细度、细观形貌及孔道特征。采用体视显微镜和工业X-ray CT技术对3种沸石温拌沥青结构中气泡的二维及三维分布进行了定量分析,提出沸石沥青中气泡分布的特征参数,进而建立了沸石性质与气泡分布特性参数的关系。研究结果表明:合成沸石较天然沸石具有大孔隙数量多、孔容大和内比表面积小的特点;沸石水在沥青中产生的气泡呈现出"上多下少、上大下小"的分布特点;沥青温度升高,气泡数量减少,但体积百分率增加;中位孔径小、中孔和大孔多的沸石有利于温拌过程中气泡的形成,可提高温拌效果,而沸石中超大孔比例多则不利于气泡的形成,对温拌效果贡献较小。     

应用流变学研究沥青胶浆最佳粉胶比的确定方法

该文应用SHRP计划试验设备动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR),分别采用重复蠕变劲度的粘性部分Ev与劲度模量S研究了粉胶比对于沥青胶浆高低温性能的变化规律,研究表明其变化规律服从指数函数模型,通过将模型简化为双直线模型以及拐点粉胶比的计算,从沥青与矿粉交互作用的角度得到了最佳粉胶比的确定方法。     

级配对密级配沥青混合料体积指标的影响

沥青混合料的体积指标在评价沥青混合料性能时是必不可少的。尤其是对密级配沥青混合料而言,体积指标和路用性能紧密相关,特别是在抗车辙和水损害方面。笔者分析研究了6种体积指标,研究表明任意两个体积指标之间都有良好的线性关系。体积指标的变化主要是由级配的变化引起的,试验结果表明:体积指标对级配的变化敏感。结果同样显示随着级配的变化,空隙率的变化率最大。基于以上研究,选择空隙率的变化率作为评价密级配沥青混合料级配变化的典型指标。     

考虑触变性的沥青疲劳过程分析

为了深入研究沥青的疲劳机理,解决现有沥青疲劳机理中没有考虑触变性的影响这一关键问题,对4种沥青进行了稳态剪切试验、疲劳试验和愈合试验。根据试验结果建立了沥青的触变模型,分析了触变性对沥青疲劳过程的影响,并将触变性的影响从沥青的疲劳过程中分离出来。试验结果表明：指数触变模型可以较好地拟合稳态剪切试验下沥青粘度与剪切时间的关系;沥青抗剪切能力随着间歇时间的增加逐渐恢复;沥青的动态模量一相位角关系曲线可以较好地反映触变性对沥青疲劳过程的影响;触变性影响分离前后,沥青的疲劳曲线存在明显差别,因此仅依据损伤机理研究沥青的疲劳是不合理的,应综合考虑损伤和触变性在沥青疲劳过程中发挥的作用。     

沥青与矿料交互作用的影响因素

为了研究相关因素对沥青与矿料交互作用能力的影响,利用动态剪切流变仪(DSR)对沥青与矿料交互作用能力的影响因素进行了研究,并通过方差分析法对影响因素的显著性进行了排序,结果表明:在温度与荷载频率一定时,随着粉胶比的增大,沥青和矿料的交互作用能力呈先增大再减小的趋势,出现最佳粉胶比;胶质和沥青质含量高的沥青与矿料的交互作用能力强;石粉的碱性越强,粒度越小,表面积越大,与沥青的交互作用能力越强;各因素对沥青与矿料交互作用能力的贡献大小顺序是胶质+沥青质含量＞石粉粒径＞ SiO2含量＞粉胶比.     

滑板测粘系统的研制和开发

为了便于研究沥青低温流变特性，本文在回顾了早期滑板粘度计使用历史的基础上，综合了以往的研究成果，研制和开发了三块板式滑板测粘系统，分析了三块反试件测定结果的准确性；并通过试验结果的离散性分析说明测粘系统的稳定性。     

基于原子力显微镜的沥青微观损伤机理分析

为揭示微观尺度下沥青的损伤机理，采用原子力显微镜（AFM）对基质沥青及SBS改性沥青进行了测试分析。首先设计了一款AFM原位拉伸试验装置；然后，结合AFM原位拉伸试验测试了拉伸荷载作用下沥青表面不同微观结构及其力学性能；基于形貌测试结果和ABAQUS软件建立了沥青的二维有限元模型，分析了拉伸荷载作用下沥青表面的应力分布；最后，结合AFM测试结果和有限元模拟结果分析了沥青的微观损伤机理。研究结果表明：所研究的基质沥青表面存在3种微观结构，即蜂状结构、蜂壳结构和间隙结构，SBS改性沥青无明显蜂壳结构；间隙结构抗变形能力最弱，蜂状结构抗变形能力最强；SBS改性剂的加入降低了沥青表面的应力，且使应力分布更均匀；拉伸荷载作用下，沥青表面会出现相分离，随着荷载增大相分离现象加剧，相分离出现在沥青表面应力最大处；拉伸荷载作用下沥青的损伤演化过程中，沥青应力较大的间隙结构首先出现相分离，随着荷载增加，相分离不断加剧直至微裂纹产生。     

基于热管技术的机场道面融雪性能试验研究

为准确分析基于热管技术的机场道面融雪系统工作性能，综合考虑地热能、机场道面、热管间的传热特性，建立了热管加热融雪道面足尺试验系统；基于长期实测数据对融雪系统的道面融雪性能、温度场分布特性及其影响因素进行了分析；并在此基础上，通过研究融雪系统地下土壤热源热量长期消耗及回补特性探讨了融雪系统的可持续性工作性能。研究结果表明：基于热管技术的机场道面融雪系统可在冬季不改变道面温度分布特性的基础上，自动提高道面温度约15℃，有利于抑制道面结冰并融化道面积雪；在热管道面融雪过程中，当道面无雪率超过40%后，道面融雪过程将进入加速期；减少热管与道面表面的竖直距离，降低相邻热管间的水平间距均可改善热管道面温度分布规律，并有效提高道面融雪效率，而热管直径的变化对道面融雪性能影响相对较弱；随着气温降低，热管道面融雪效率逐渐下降，且当气温低于-9℃时，热管道面融雪性能受到较大限制；积雪经过适当压实作用，可缩短热管道面融雪时间；冬季地下热管的取热作用使得地下土壤温度约降低10℃，而夏季地下土壤温度逐渐恢复，随时间大致呈周期性变化，表明地下土壤可为热管道面融雪系统长期提供热量，持续保障热管道面融雪性能，实现机场道面冬季安全运行。