添加钢棉的多孔沥青混凝土感应愈合性能研究

为了研究添加钢棉的多孔沥青混凝土在感应加热后的物理力学性能和愈合裂缝性能,测试了掺加不同钢棉的多孔沥青混凝土试件的电阻、感应加热速率、抗松散性能、间接拉伸强度,确定了最佳掺量。在此基础上,对比了基准多孔沥青混凝土与掺加钢棉的多孔沥青混凝土的间接拉伸疲劳强度和四点弯曲试验中的感应愈合效果。结果表明:添加钢棉有助于多孔沥青混凝土导电和感应加热;综合导电性、感应加热速率和飞散试验结果,钢棉的最佳掺量为2.54%;添加钢棉的多孔沥青混凝土试件的抗松散能力、力学性能均有改善;感应加热达到85℃时愈合效果最佳;经过感应加热,多孔沥青混凝土的自愈能力和耐久性将得到显著改善。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

基于黏弹原理的热再生沥青低温抗裂性分析

针对目前沥青低温性能评价指标的不足,从黏弹力学原理出发,对热再生沥青在不同温度及再生剂掺量下进行沥青弯曲蠕变试验,试验采用应力松弛时间、耗散能比及m/S值指标进行分析,结果表明:基于Burgers模型推导出的应力松弛时间、耗散能比、m/S指标均可以反映沥青的低温性能,虽然各指标所采用的黏弹性参数并不一致,但结果相一致.再生剂改变了沥青黏弹比例,使其蠕变行为及抗裂性能发生变化,随着温度降低,热再生沥青松弛时间增加,耗散能比减小,m/S值减小,沥青低温抗裂性变差;随着再生剂掺量的增加,沥青松弛时间减少,耗散能比增加,m/S值增大,沥青的低温抗裂性能显著增强.随着温度降低,再生剂对沥青m/S及耗散能比的影响随其掺量的增加而呈降低趋势,应当根据区域气候特点及经济性选择再生剂掺量.     

疲劳荷载对水泥乳化沥青纤维复合材料黏弹行为的影响及机理分析

为了研究疲劳荷载作用下,水泥乳化沥青纤维复合材料的黏弹行为,采用动态剪切流变仪(DSR),以耗散能和累计耗散能为主要评价指标,研究了A/C(沥灰比),玄武岩纤维掺量和应力水平等因素对试件黏弹行为的影响规律,得到黏弹性能最佳时的复合材料配比,并通过扫描电镜测试从微观角度分析了纤维对复合材料黏弹行为的作用机理。结果显示:耗散能随疲劳荷载的变化规律可分为快速增长期、缓慢增长期和急速增长期3个阶段。A/C越大,胶浆中的柔性成分比例越多,复合材料的耗散能和累计耗散能越大;增大应力水平,会使复合材料的耗散能曲线急剧上升,试件的破坏速度加快;玄武岩纤维的掺入能明显改善水泥乳化沥青胶浆的疲劳寿命和黏弹行为,延缓试件的破坏速度,当纤维掺量为2%时,疲劳寿命和累计耗散能达到最大值,复合材料的黏弹性能最佳;微观分析表明,玄武岩纤维能很好地分散在水泥乳化沥青基体中,形成触角状结构,起到了良好的吸附和加筋作用,改变了水泥乳化沥青胶浆的黏弹行为,延长了复合材料的使用寿命。     

泡沫沥青冷再生混合料MMLS3试验轮辙曲线特征及影响机理

对泡沫沥青冷再生混合料进行常温条件下的MMLS3加速加载试验，研究泡沫沥青冷再生混合料的长期使用性能，探讨泡沫沥青冷再生混合料的车辙变深度、变形速率及横断面轮辙曲线特征，给出泡沫沥青冷再生混合料车辙深度随加载次数的变化趋势，并对不同加载次数下轮迹处MMLS3试件进行X-ray无损扫描，分析不同加载次数下泡沫沥青冷再生混合料的空隙率分布特征及粗集料运动规律，揭示泡沫沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律。研究结果表明：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，可采用车辙深度R_DD=AN^B预估不同加载次数N下的车辙深度发展规律；MMLS3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和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。     

玻璃沥青混合料的制备与路用性能研究

将玻璃珠集料掺加在环氧沥青混合料中制备了玻璃沥青混合料,研究了玻璃珠掺量对玻璃珠集料环氧沥青混合料和玻璃珠集料SBS改性沥青混合料最佳油石比和路用性能的影响。结果表明,玻璃珠集料环氧沥青混合料和玻璃珠集料SBS改性沥青混合料的最佳油石比都会随着玻璃珠掺量的增加呈现逐渐减小的趋势;玻璃珠掺量的增加不会对玻璃珠集料环氧沥青混合料的稳定度产生明显影响,但是玻璃珠集料SBS改性沥青混合料的稳定度会随着玻璃珠掺量的增加而逐渐减小。密封处理(水)不会对混合料试件的稳定度产生显著影响;随着玻璃珠集料掺量的增加,混合料试件的马歇尔稳定度、残留稳定度MSR、冻融劈裂强度比TSR都呈现逐渐减小趋势,且环氧沥青混合料的TSR要高于SBS改性沥青混合料。随着玻璃珠集料掺量从0增加至26%,混合料的动稳定度呈现先增加后减小特征,4种玻璃珠集料掺量的混合料的动稳定度都满足GB/T 30598—2014标准要求。蚀刻后混合料试件的表面摆值都有不同程度减小,玻璃珠集料掺量为16%～26%的混合料试件的蚀刻前后摆值BPN_b和BPN_p都低于玻璃珠集料掺量为0的试件,蚀刻后摆值损失率则会随着玻璃珠集料掺量增加而增大。     

泡沫温拌再生沥青混合料回弹模量与动态模量的试验研究

为了研究不同RAP掺量对泡沫温拌再生沥青混合料模量的影响，明确泡沫温拌再生沥青混合料的力学性能和黏弹特性，对RAP掺量为0、20%、30%的泡沫温拌再生沥青混合料分别进行回弹模量和动态模量试验。利用回弹模量荷载～变形曲线及应力～应变曲线分别计算得到混合料的加载变形L₀、残余变形L₃以及耗散能W_i。此外，通过构建动态模量主曲线，预测55～70℃范围内动态模量。利用Cole-Cole曲线分析RAP对混合料玻璃态转化温度T_g的影响。研究结果表明，掺加RAP提高了混合料的回弹模量和动态模量，随着RAP掺量的增加，混合料的加载变形L₀、残余变形L₃以及耗散能W_i均有所降低。动态模量主曲线预测结果表明，当温度为70℃时，掺加30%RAP时动态模量比0 RAP和20%RAP分别提高了63.6%和52.3%。Cole-Cole曲线表明，添加RAP后混合料的玻璃态转化温度T_g由5℃向20℃偏移。上述指标均能够有效评价泡沫温拌再生沥...     

基于耗散能理论的沥青胶结料疲劳与自愈特性研究

采用动态剪切流变仪(DSR)对PG64-28与PG70-28两种沥青进行不同间歇时间下沥青疲劳与自愈试验,基于耗散能理论,选择耗散能(DE)和耗散能变化率(RDEC)描述基质沥青的损伤和愈合现象。结果表明,沥青的自愈有助于延长其疲劳寿命;建立的带有间歇加载程序的DSR试验与真实的交通荷载方式更相似;耗散能理论为评价胶结料愈合提供了更有效的方法和指标;平台值与间歇时间半对数曲线的斜率可表征沥青的愈合率,曲线斜率越高,自愈率越大,沥青的愈合能力越强;聚合物改性沥青具有比基质沥青更高的自愈率;随着初始应变的减小,愈合率逐步增加;应力标准与愈合影响没有明显的关联;胶结料在低温时愈合能力变差。     

沥青自愈合性能评价指标修正及应用

通过对比和分析现有沥青自愈合指标的不足，以模量下降速率重新定义自愈合指标，该指标值越小说明沥青材料的自愈合性能越优。采用动态剪切流变仪（Dynamic Shear Rheometer，DSR）对7种沥青进行不同间歇时间和不同损伤度下间歇加载式的自愈合试验，以毛细扩散理论下的自愈合行为方程对自愈合指标进行线性拟合，获得代表沥青瞬时自愈合和后期自愈合的参数，用以研究沥青的自愈合性能。结果表明：沥青的自愈合指标随着间歇时间的增大而减小，但其变小的速率趋于缓慢；7种沥青在不同损伤度下的自愈合指标值与间歇时间的0.25次方存在较好的线性正相关，判定系数R²均在0.85以上，无论是基质沥青还是改性沥青，新指标都具有较好的适用性；SBS改性沥青的瞬时自愈合优于基质沥青，随着添加到SBS沥青中改性剂掺量的增大，改性沥青的瞬时自愈合表现出先弱后强的趋势，而这7种沥青的后期自愈合性能与其瞬时自愈合性能正好相反，代表瞬时自愈合和后期自愈合的参数具有较好的负相关，说明瞬时自愈合性能优的沥青其后期自愈合性能较差。     

纤维掺量对沥青混凝土抗压回弹模量的影响分析

为了研究纤维掺量对沥青混凝土的抗压强度和回弹模量的影响,选用5种聚酯纤维掺量沥青混凝土的圆柱体试件在M TS810材料试验机上进行单轴静压试验,试验温度为20℃。分析了沥青混凝土的抗压强度和回弹模量随纤维掺量变化的规律以及纤维的作用机理,同时对回弹模量取值的合理性进行了探讨。结果表明,沥青混凝土的力学性能对纤维的掺量反映敏感,适量地加入纤维会改善沥青混凝土的抗压强度和回弹模量。根据试验分析结果确定纤维的合理掺量范围为0.2%~0.25%,纤维掺量为0.3%的回弹模量合理取值有待深入研究。     

混凝土箱梁温度梯度模式的地域差异性及分区研究

为了对混凝土箱梁温度梯度中温差取值的地域差异性和分区进行研究，对一混凝土箱梁桥开展长期温度场测试与有限元数值模拟，通过实测数据给出混凝土箱梁竖向温度梯度曲线形式，采用广义极值分布得到温度梯度中的温差代表值。建立有限元模型对中国34个主要城市混凝土箱梁温差进行计算，以地理、气象参数回归计算温差代表值的经验公式，在此基础上，对中国361座城市的混凝土箱梁温差代表值进行初步分区。研究结果表明：基于实测数据的混凝土箱梁竖向温度梯度曲线接近于新西兰规范推荐的"顶部5次抛物线"和"底部线性段"的形式；混凝土箱梁的顶部温差T₁和底部温差T₂分别服从参数为W（6.86，4.49，-0.42）和W（-0.32，1.46，-0.40）的Weibull分布，广东东莞地区混凝土箱梁顶、底部50年重现期的温差代表值分别为17.3℃和3.1℃；建立了以纬度l、海拔H和日温差T_V为参数的混凝土箱梁顶部温差代表值T_1，ref和底部温差代表值T_2，ref的经验公式，可以很好地反映中国混凝土箱梁温差取值的地域差异性，与已有研究成果亦可相互验证；基于经验公式，初步将中国划分为4个区域进行温差取值，4个区域T_1，ref的取值分别为18℃，20℃，23℃，29℃，T_2，ref的取值分别为4℃，5℃，6℃，7℃；提出的经验公式和温差代表值分区仅适用于100 mm沥青铺装的混凝土箱梁，研究方法和结论可为中国规范关于混凝土箱梁桥温度作用的完善提供参考。     

高掺量RAP厂拌热再生AC-13沥青混合料路用性能研究

基于室内试验对再生沥青混合料的拌和工艺进行研究，确定大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料的施工温度与拌和时间；采用马歇尔方法对再生沥青混合料进行配合比设计，并测试再生沥青混合料的路用性能。结果显示：延长拌和时间和提高拌和温度可以有效降低花白料现象，推荐SBS再生沥青混合料的拌和时间为180s，新料加热温度为220℃；随着RAP掺量的增加，再生沥青混合料的高温性能不断提高，低温性能和水稳定性降低。根据我国自然区划推荐RAP掺量为：冬严寒区RAP的掺量不宜超过40%；冬温区不宜超过60%。     

沥青混凝土路面耙松热传导试验与仿真分析

为了提高沥青混凝土路面就地热再生过程的加热效率,采取对试件进行热传导试验及FLUENT有限元仿真的方法,以不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件为研究对象,设计制作热传导试验装置,测量试件上下表面温度并计算导热系数;运用Solidworks软件对试验过程进行有限元仿真,模拟建立热传导温度场,对试验过程进行验证。试验和仿真的结果表明:不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件的导热系数基本相同,试件厚度显著影响沥青混凝土路面的底层加热温度,耙松改变路面结构后,热量更容易渗透到路面底层,从而提高热再生加热效率并降低能耗。     

温拌剂Sasobit对SBS改性沥青技术指标的影响分析

通过沥青的针入度、延度、软化点3大指标试验以及布氏旋转粘度试验对掺加Sasobit温拌剂的SBS改性沥青指标及粘度进行了试验研究。研究结果表明,Sasobit可以降低沥青针入度、提高软化点,有效改善沥青抗高温性能,但同时也会减小沥青延度,损害沥青的低温抗裂性能;Sasobit可以改善沥青耐老化性能,且在一定范围内其掺量越大,抗老化性能越好;Sasobit可以有效降低沥青高温粘度,改善沥青的高温流动性,且在一定范围内粘度随Sasobit掺量的增加而不断降低,但是降低幅度会逐渐减小,因此,在实际应用中应该确定一个最佳掺量。     

有机硅憎水剂对透水混凝土性能影响研究

选用3种有机硅憎水剂材料，分别将不同掺量(0、0.1%、0.3%、0.6%、1.0%,有效成分占水泥质量比)的憎水剂内掺到透水混凝土中，通过抗压强度、有效孔隙率、透水系数和吸水率试验，研究不同类型不同掺量有机硅憎水剂对透水混凝土性能的影响。结果表明：3种有机硅憎水剂均不同程度地降低了试件28 d龄期的抗压强度，且都存在最佳掺量；乳液型憎水剂较粉末型憎水剂对28 d龄期下试件的抗压强度影响更小，硅烷乳液在最佳掺量0.6%时，其抗压强度仅下降2.0%;内掺有机硅憎水剂均加大了试件有效孔隙率，最佳掺量下其透水系数显著增大，最大增长率为133.3%;憎水剂在透水混凝土孔隙中形成膜结构，对试件吸水率有较大影响，吸水率较对照组最大可降低50%。研究成果可以为有机硅憎水剂材料在透水混凝土领域的实际工程运用提供一定的技术参考。