浇注式沥青混凝土介电特性研究

对铺筑于钢桥的浇注式沥青混凝土(Guss)进行钻芯试验,将会造成钢桥桥面损坏及留下侵害的弱面,须以无损检测方法,进行路面质量控制。以电磁波原理应用于无损检测过程中,介电常数为影响电磁波行为的重要参数,研究使用网络分析仪搭配终端开路同轴探棒,量测Guss胶浆,粒料,和Guss试件的介电常数,以2.55GHz频率的介电常数数值探讨孔隙率,密度,以及温度变化对于介电常数的影响。另发展Guss沥青混凝土介电混合模型与介电常数预测密度模型,并且使用无核密度仪Pave Tracker量测Guss沥青混凝土密度,并以校正后的Pave Tracker数值与实验室密度加以比较。试验结果显示孔隙率和密度与介电常数呈线性关系,R2约为0.6。在温度量测范围90℃至60℃的降温过程当中,Guss试件介电常数随温度下降而减少。另由本研究所发展的Guss试件介电混合模型,以胶浆,粒料,石粉和空气的介电常数及所占的体积百分比,可推测Guss试件的介电常数。并且由所建立的密度预测模型,以Guss试件介电常数预测密度,密度预测值与实验室密度的相关性R2为0.78。最后以校正无核密度仪Pave Tracker读数,校正后Pave Tracker读数与实验室密度的相关系数R2为0.89。     

PAC试件含水量与介电常数的相关性研究

透水沥青混凝土(PAC)有较高粗粒料含量所构筑的高孔隙率,因此有高透水性能与降噪等优点,但较高的孔隙率也意味着更容易受到空气与水等进入路面内部而造成PAC的老化与水侵害。PAC试件含水率可以经由介电量测来评估内部含水量,可作为未来了解路面情况的无损检测方式。结果显示,对含水的PAC试件进行介电量测,由电磁波传递与反射,推估含水率与介电常数的相关性,并建立PAC的含水率预测模型,往后可以进一步作为现场路面含水率量测上的参考。     

不同压实度对上面层SMA-13介电特性的影响与评价研究

为探究不同压实度对沥青混合料介电特性的影响,采用武汉西四环项目上面层SMA-13的级配,通过控制轮碾次数成型5种不同压实度的车辙板试件,利用探地雷达进行介电常数值测定,评价其介电特性与压实度之间的关系,并通过数据拟合与实际工程数据对比验证其可靠性。研究结果表明:沥青混合料介电常数与压实度存在着一定的曲线关系,当满足压实度大于96%的要求时,其介电常数值大于10.29,为检测路面压实度质量判定提供了重要的参考依据;拟合关系曲线得到的数据与实测数据的平均相对误差为0.93%,满足规范要求,具有一定的实际意义。     

路面结构层材料介电常数模型研究

文章针对探地雷达应用技术存在的问题,研究了路面结构层材料介电常数模型。基于试验,对现有介电常数的线性模型和均方根模型的合理性和适应性进行了验证,并建立了适用于沥青混合料和水泥混合料的新的介电常数模型。计算及试验结果表明,采用本文所建模型计算得到的介电常数值与介电特性测量值之间误差相比于现有模型显著减小,从而验证了所建模型的合理性。     

基于介电特性的沥青混合料密度预估优化模型

为了提高沥青路面传统密度预估模型精度,开展了沥青混合料密度预估模型参数优化研究。基于混合材料的介电混合模型,引入散射体影响系数v和形状因子u,推导出沥青混合料密度预估理论模型的通用公式;采用Percometer介电常数仪测量不同类型沥青混合料试件及其组分（沥青和矿料）的相对介电常数,基于麦夸特法和通用全局优化算法,求解通用公式密度预估值与表干法实测密度值的误差最小值,确定了ISO（Influence Coefficient and Shape Factor Optimization）模型的v和u最优解,并对ISO模型进行了可靠性SW检验;最后通过不同密度预估模型对比分析,验证了ISO模型密度预估的优越性。研究结果表明：ISO模型的v和u值分别为5.1、-4.5,采用ISO模型预估沥青混合料密度有效可靠;密级配沥青混合料的公称最大粒径越小,ISO模型密度预估值与实测密度值的拟合优度越高,平均相对误差越小;相对瑞雷模型和ALL模型,ISO模型密度的预估效果最好,能显著提高空隙率偏大沥青混凝土的密度预估精度。研究为更加准确地预估沥青路面密度提供了新方法。     

基于机器学习算法的沥青路面原位密度预测模型

利用探地雷达(GPR)进行沥青路面原位密度检测时，回归模型和电磁混合理论模型通常被用来建立密度和介电常数的关系，然而现有的模型对精确的参数校准要求较高且精度有限。为了进一步提升沥青路面原位密度预测精度，研究基于机器学习算法的密度预测模型，首先搭建了GPR测试平台，采用2.2 GHz探地雷达天线采集室内沥青混合料试件及现场沥青路面的电磁波反射信号；进而基于平均减法算法和有限冲击响应带通滤波器消除了信号零偏和部分环境噪声，基于反射振幅法对介电常数进行计算；收集了来自文献调研、室内试验、现场检测的124组密度数据，基于极限梯度提升(XGBoost)算法建立了密度预测模型，采用5折交叉验证对数据集进行深度学习，并利用贝叶斯超参数优化(BHPO)获得了最优的模型超参数组合；最后利用现场检测数据对模型进行测试，并对各输入参数进行重要性分析。结果表明：对信号进行消除零偏和环境噪声处理后，密度预测百分比误差显著下降，室内试验误差达到了2.9%,现场检测误差达到了3.0%;不同沥青混合料反射信号的主要差异在于峰值振幅的位置和数值大小，密级配沥青混合料介电常数值要大于开级配沥青混合料；BHPO有效提升了X...     

透水性沥青混合料热学行为研究

由材料观点针对透水性沥青混合料热行为进行研究,研究的热行为包括:材料本身吸、放热及热传导系数量测;本研究中以不同最大粒径透水性沥青混合料进行车辙试件制作,并于压实完成以K-type热电偶探测针进行降温量测,热传导系数的量测是以便携式热传导系数与比容量测仪进行量测,材料吸热试验是以卤素灯在实验室进行加热模拟,以各项试验进行综合热行为的探讨。从实验室量测结果得到,传统密级配沥青混合料热传导系数约1.3~1.8 W/m K,而透水性沥青混合料量测结果由于孔隙率增加至20%,使得热传导系数降低至0.4~0.9 W/m K,但透水性沥青混合料与密级配沥青混凝土都由相同材料组成,由于孔隙的增加使表面积增加,当获得热能时,温度会有迅速升高的情形,透水性沥青混合料表面温度较密级配沥青混凝土高约4℃~6℃,由于透水性沥青混合料热传导系数低,其热容量亦较低,因此吸收的热能量较少,降温放热时在高温阶段降温速率比密级配沥青混凝土快。     

RAP在排水沥青混凝土中的应用研究

用20%、30%、40%的回收沥青路面材料(RAP)取代部分天然砂石,并以高粘改性沥青为胶结料,同时添加矿物纤维及矿粉等进行马歇尔配合比设计试验,以评估再生沥青混凝土排水路面的各项路用性能。结果表明:RAP添加比例越高,试件稳定度就越高,残留强度比随着RAP掺量的增加而降低,RAP掺量为20%或30%的再生沥青混凝土排水路面符合规范要求;使用RAP对排水沥青混凝土路面的孔隙率基本无影响,排水沥青混凝土的孔隙率仅与粒料级配、粒型及颗粒大小密切相关;RAP添加比例越高,混合料拌和过程中需添加的沥青量就越低。由此可知,排水沥青混凝土路面添加30%的RAP,其各项工程性质均可满足规范要求。     

焚化炉底渣与RAP对沥青混凝土疲劳特性影响

研究中使用AC-10(黏度分级)为软化剂,控制目标黏度为2 000poise,根据再生配比设计计算沥青用量。接着对焚化炉底渣以及回收沥青混凝土进行基本物理性质试验,添加不同含量的焚化炉底渣和回收沥青混凝土,评估两者对于沥青混凝土松弛模量以及疲劳性能的影响。试验结果显示,回收沥青混凝土取代量高会使得松弛模量最大值提高,添加RAP的试件的最大值为未添加的1.5~2倍,推测为回收料所含的老化沥青使试件劲度提高所造成的影响。而天然粒料取代量高的情况下,试件松弛模量平缓值有下降的趋势,这可能受底渣本身多孔易碎性的结构特性影响。当RAP添加量20%以内及底渣添加量20%以内时,松弛速率影响较小。在试件疲劳寿命部分,以劲度曲线、累积消散能、能量比、消散能比等方式评估疲劳寿命,并比较其差异。回收料含量高的试件,微观裂缝发生的荷载次数有下降趋势,底渣含量增加至30%时较易生成微观裂缝;而底渣含量增加至30%以及RAP含量增加至40%时,疲劳寿命有下降的趋势。     

基于数字图像处理技术的VCAmix量测方法

沥青混合料试件粗集料骨架间隙率（VCAmix）是沥青混合料试件的重要体积参数之一。长期以来,VCAmix的量测主要依赖于利用密度将重量换算为体积的计算法。由于转换过程的误差,加之吸附沥青的影响。导致计算值与实际值存有一定偏差。本文介绍了一种利用数字图像处理技术直接量测VCAmix的方法。该方法使用彩色石料区分粗、细集料,并利用彩色阀值直接分割图像。结果证明该方法准确性好。     

温拌再生沥青混凝土工作性研究

再生沥青混凝土在旧料用量较高时,常出现拌合困难的现象,因此探讨温拌添加剂应用于再生沥青混凝土有其重要性。针对温拌再生沥青混凝土,在较高路面旧料添加量与较低试件压实温度时,评估其工作性表现,以了解温拌添加剂对于再生沥青混凝土施工作业的影响。搜集国内外温拌沥青混凝土与再生沥青混凝土相关文献,以旧料添加量与试件压实温度为变量,采用车辙试验的车辙试件滚压设备,模拟现场沥青混凝土压路机的滚压过程,评估温拌再生沥青混凝土的工作性,可为国内推动温拌再生沥青混凝土的使用提供参考。     

高聚物注浆材料介电特性及其与工程特性关系的研究

高聚物注浆材料介电性能分析研究是基于电磁波无损检测技术检测注浆质量和效果的基础。采用网络分析仪技术,对不同密度的试件在不同频率下的介电性能进行了试验研究和影响因素分析,研究了其介电特性和力学特性之间的关系。结果表明:高聚物注浆材料的介电常数较小(ε≤2)、介质损耗低;在700MHz~6GHz频率范围内,介电常数实部、虚部随测试频率增加而减小,随密度的增大而增大;电导率随频率增加而增加;弯曲强度、无侧限抗压强度随介电常数增加而增加,而劈裂抗拉强度随介电常数增加而下降,研究成果可为电磁波无损检测注浆质量和效果提供参考。     

大孔隙沥青混合料试件及芯样孔隙率测定方法探讨

多孔隙沥青混合料降噪防滑面层或多孔隙排水基层作为提高道路使用性能正在逐步得到人们的认识。准确测出或芯样的孔隙率显得非常关键。本文分析比较了常用沥青混合料孔隙率测试方法后，提出用薄纸密贴蜡封法测芯样或室内沥青混合料试件的孔隙操作简单、准确也较好，尤其对破损严重芯样的密度，孔隙率的测试不失为一种好方法。本文通过室内沥青混合料试件的孔隙率不同方法测试比较，验证了薄纸密贴蜡封法测孔隙率的准确性相对较高。     

路面雷达在沥青混凝土路面离析检测中的应用研究

对沥青混凝土路面级配离析的路面雷达检测技术进行了研究,通过试验得到了沥青混合料介电常数与密度、空隙率、沥青含量的相关关系以及密度与构造深度的相关关系;通过对芯样介电常数与级配、密度、空隙率之间关系的分析研究,得出了路面雷达检测判定沥青混合料级配离析的标准。     

添加底碴与RAP的沥青混合料疲劳性能研究

使用AC-10(粘度分级)为软化剂,对焚化炉底碴以及回收沥青混凝土进行基本物理性质试验,评估两者对于沥青混凝土松弛模量以及疲劳性质的影响。试验结果显示,添加RAP的试件的最大值为未添加的1.5至2倍。而天然粒料取代量高的情况下,试件松弛模量平缓值有下降的趋势,这可能受底碴本身多孔易碎性的结构特性影响。回收料含量高的试件,微观裂缝发生的荷载次数有下降趋势,底碴含量增加至30%时较易生成微观裂缝;而底碴含量增加至30%以及RAP含量增加至40%时,疲劳寿命有下降的趋势。各种评估疲劳寿命的方式差异不大,都可有效评估。     

短脉冲雷达测试系统应用研究

结合历年来短脉冲雷达无损检测经验,通过数理统计,给出了沥青路面介电常数的分布范围,通过相邻芯样标定方法对设备的稳定性进行技术确认;结合某工程实例,计算了介电常数偏差对检测数据的影响及介电常数值波动对厚度的影响,并就现场检测时如何保证检测数据的准确性提出了相关建议。     

混凝土密度和抗压强度预测模型的建立与应用

为了研究橡胶取代砂石对混凝土密度和抗压强度的影响,开展了不同橡胶取代比和不同水灰比下所得混凝土试样的密度和抗压强度试验。结果表明:橡胶混凝土的密度和抗压强度受橡胶含量和水灰比的影响:随橡胶含量的增加,混凝土的密度和抗压强度急剧降低。进一步根据试验结果建立混凝土的密度预测模型,得出当橡胶含量和水灰比在试验范围内时(橡胶含量为0～60%,水灰比为0.20～0.35),相关性系数R~2数值接近1,表明因变量(混凝土的密度)和自变量(橡胶含量和水灰比)之间存在很强的关联性,证明提出的模型能够准确预测所得混凝土的密度和抗压强度。     

冻融循环下改性沥青混合料的孔隙结构研究

隧道路面常出现水损病害，而沥青混合料的孔隙率与水稳定性密切相关。利用工业CT扫描技术，以基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和热固性沥青混合料为研究对象，分析冻融循环作用下沥青混合料孔隙结构的变化情况。结果表明：冻融循环使得整个试件内的孔隙孔径增大，部分孔隙连通；对比基质沥青混合料，SBS改性沥青混合料和热固性沥青混合料的冻融前后孔隙增长率显著降低，其中较小孔隙率的热固性沥青混合料孔隙增长率最低；冻融后较小孔隙率的热固性沥青混合料小孔径孔隙数量大幅增加，而其他沥青混合料主要呈现孔隙的扩大与融合。     

泡沫混凝土的强度特性及在路堤填筑中沉降分析

采用室内试验和数值模拟的方法,分别研究了泡沫混凝土的强度特性和在路堤沉降中的变形特性,结果表明:泡沫混凝土的抗压强度受体积参数和养护条件影响较大,试件湿容重为700 kg/m3时,其抗压强度值仅为湿容重为1 176 kg/m3试件的20%;随气泡群含量和气泡平均尺寸的增加,泡沫混凝土试件的抗压强度显著降低;浸水饱和状态和低温养护条件同样会降低泡沫混凝土的抗压强度。与堆载预压法相比,采用泡沫混凝土进行路堤填筑沉降量降低近50%,说明采用泡沫混凝土对于控制软土路基沉降具有明显的优势,研究结果可为实际施工提供参考和依据。     

击实温度对纤维胶粉改性沥青混合料性能的影响与改进

对不同沥青含量的纤维胶粉改性沥青混合料在不同击实温度下击实成型,研究击实温度与SMA改性沥青混合料各物理力学参数之间的相关关系。研究表明,击实温度对纤维胶粉改性沥青混合料孔隙率、沥青饱和度的影响,在135℃以上时较小;击实温度小于135℃时,纤维胶粉改性沥青混合料稳定度、流值、孔隙率变化速率加大。加入TOR后沥青混凝土要达到同样的孔隙率,击实温度可降低20～30℃。