原子力学显微镜AFM图像沥青蜂状结构特性研究综述

通过原子力学显微镜下AFM图像中蜂状结构的组成、生长机理,沥青AFM分析试件制备方法以及蜂状结构对沥青力学性能、抗老化性能、自愈合性能的影响分析,并对AFM力曲线推导沥青黏附功和沥青集料黏附功检测中沥青抗水损害性能进行分析,以此评价沥青混合料的抗水损害性能,有利于对沥青的选择。     

冷补沥青混合料结构组成和材料特性研究

冷补沥青混合料是一种路面坑槽常温修补材料。该文根据它的性能要求,分析了冷补料的结构组成特点和强度形成机理。分析了冷补液的各组成材料的特性,在此基础上研制了冷补液配方。分析了国内外冷补料的矿料级配,开发了4种冷补料的级配范围。     

嵌入式导电沥青混凝土路面结构热效应特性研究

利用普通混凝土的传热能力弱,而导电沥青混凝土传热能力强且粘合性能好的特点,将复合多相导电沥青混凝土嵌入槽形的外围混凝土中,组合成一种新型的路面结构。实验表明,同常规的单层导电沥青混凝土路面相比,该组合技术的传热效率提高26%,而散热损失降低80%。为提高道路冬季破冰及融雪效率并有效的降低能耗,提供了一定的参考依据。     

正交异性钢桥面沥青铺装结构特性的研究

利用直线式加速加载试验系统,对12种沥青铺装方案进行了大型直道足尺试验。研究了正交异性钢桥面板的受力特点和动荷载作用下的响应特性,分析了导致钢桥面沥青铺装层产生疲劳破坏形式的原因,指出了现行钢桥面沥青铺装设计存在的主要问题,并针对目前钢桥面沥青铺装设计提出建议。     

沥青道路表面构造分布的多重分形特性

为了全面分析沥青路面表面构造的分布特性,探索快速、准确的沥青路面表面构造分布的多特征参数表征方法,利用MATLAB软件数字图像处理技术获取AC、SMA及OGFC等6种不同的沥青道路表面构造的二值图像,验证了表面构造分布的多重分形特性,描述了表面构造分布多重分形谱参数的物理意义,分析了不同类型沥青路面的谱参数的变化规律。研究结果表明:多重分形谱参数能从不同角度描述表面构造分布的多重特征;多重分形谱峰值f_(max)(α)为表面下凹构造的分形维数D0,峰值f_(max)(α)越大,表面也就越粗糙;谱宽Δα整体反映了表面构造分布的不均匀程度,沥青道路表面构造粒径越大、级配越粗,其表面构造分布往往越不均匀,Δα也越大;同时,最大、最小奇异性标度指数的分形维数之差Δf也从下凹区域集中角度局部反映了表面构造分布不均匀程度,受集料粒径尺寸是否连续影响较大。沥青道路表面构造分布的多重分形特性能为分析表面离析状况及抗滑性能等提供一种新的方法与思路。     

基于颗粒堆积理论的沥青混合料细观结构特性研究

为研究颗粒级配对沥青混合料细观结构的影响,通过颗粒堆积理论建立颗粒级配评价指标干涉系数,采用计算机断层扫描(CT)技术对不同级配、不同压实次数和不同成型方式(马歇尔击实、旋转压实)的沥青混合料试件进行扫描并三维重构,结合数字图像处理技术,获取沥青混合料内部空隙空间分布和颗粒之间接触关系,采用分形理论计算三维空隙体积分布和空间位置分布分形维数,最后分析干涉系数与三维空隙分形维数和颗粒接触关系之间的联系。结果表明:在2种成型方式下,对于大孔和中孔,随着压实次数的增加,空隙数量呈现先增加后减少的趋势,并且大孔的平均空隙体积不断减小,中孔平均空隙体积不断增大;对于小孔和微孔,随着压实次数增加,空隙数量不断增加,平均空隙体积没有明显变化;空隙体积分布连续性随着干涉系数增加而降低,空间位置分布均匀性随干涉系数增加而增强,旋转压实成型沥青混合料空隙体积分布连续性较差,空间位置分布均匀性较好;主骨架颗粒接触点数量会随着压实次数增加而增加,开级配沥青混合料(OGFC)接触点数量最多,连续级配沥青混合料(AC)最少,沥青玛蹄脂碎石(SMA)居中,接触点数量随干涉系数增加而减小。     

沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法

为了弥补现有沥青混合料表面构造测试方法的不足,运用数字图像处理技术及频谱分析理论,提出了新型沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法。首先,运用二维数字图像处理技术从沥青混合料断面扫描数字图像中识取出混合料二维表面构造线;然后依据频谱分析理论,提出了表征沥青混合料表面宏观、微观构造水平评价指标L_(TX,0.5-31.5)和L_(TX,0.13-0.5)及表面构造分布特性评价指标L_(TX,m)。同时基于MATLAB,Visual Studio及Install Shield编程平台,开发了沥青混合料二维表面构造水平及分布特性测试分析软件。最后,分别将该方法与传统路面表面宏观、微观构造水平及其分布特性测试方法进行了室内对比测试试验。研究结果表明:该新型沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法,与传统路面表面宏观、微观构造水平及其分布特性测试方法所测结果之间具有良好的相关性,可准确测得沥青混合料表面宏观、微观构造水平及其表面构造分布特性。     

季冻区道路结构温度场分布特性研究

以试验测点近3年的路面温度跟踪观测数据为基础,开展了季冻区道路结构温度场分布特性的研究.研究结果表明:路面温度峰值出现在路表附近,随着深度的增加,温度波动幅度逐渐减小,道路结构内存在与气温变化相一致的日恒温点;气温骤变时温度梯度变化主要发生在沥青层内;在冰冻时期会有冰冻夹层存在,哈尔滨最大冻结深度为180 cm左右.     

再生沥青混合料特性研究

回收沥青混合料在技术、经济、环境等方面有重要的意义,再生沥青混合料比纯粹利用原状材料更具有应用前景。文章编译了美国在再生沥青混合料特性方面的研究成果,为我国再生沥青混合料的应用提供一定的参考。     

沥青燃烧特性的试验研究

由于沥青具有易燃缺陷,一旦引燃,会在短时间内释放出大量的热、烟和毒气,并快速蔓延,为逃生和救援带来困难。该文针对隧道沥青路面火灾的危害,研究两种形式存在的沥青,结合对比样,通过试验和分析,明确了沥青材料的燃烧特性,燃烧机理。论证了沥青及沥青混凝土火灾过程的危害因素。研究证实,沥青材料在火灾过程中放热及发烟剧烈,放热量及发烟量大,释放的烟尘会造成可见度低;而以混合料形式存在的沥青虽然一定程度上难以燃烧,但其燃烧依然剧烈并伴有大量烟尘和热量。该研究可为进一步研制无毒、抑烟以及低放热、低发烟速率的沥青阻燃材料,从而为火灾发生时的救援和逃生创造条件并争取时间,降低火灾损失提供理论依据,可改善和提高公路隧道沥青混凝土路面的运行安全。     

掺入石油沥青的环氧沥青混合料力学特性研究

为获得经济可行且路用性能优良的环氧沥青类材料,将环氧沥青(EA)与石油沥青进行调配,对掺配不同石油沥青种类与掺量的混合环氧沥青(MEA)混合料进行配合比设计,采用马歇尔试验、劈裂抗拉试验、小梁弯曲试验来评价MEA混合料的基本力学特性,并对MEA混合料的基本力学特性进行研究。研究表明:石油沥青的掺入,使得环氧沥青混合料强度特性有所衰减,但变形性能得到改善。     

多级嵌挤密实结构沥青混合料压实特性

从多级嵌挤密实结构沥青混合料的结构特性、压实特点、材料属性和施工中的压实要求出发,通过室内试验和理论分析,发现骨架结构强的沥青混合料存在压实困难的缺点,施工中易造成渗水。室内车辙板试验的压实度可以很好地反映嵌挤密实型沥青混合料的压实性能。结果表明:多级嵌挤密实结构沥青混合料的设计不能一味强调嵌挤,并且改进了具体的碾压施工工艺。     

沥青混凝土路面结构组合的特性和选用原则

介绍了国外常用的沥青混凝土路面结构组合及相关的使用经验,在此基础上按照基层材料类别进行归类,概括出沥青混凝土路面结构组合的3大类别。使用AASHTO2002、AI、Shell和South Africa等4种国外设计方法对归纳的典型结构进行分析,从而得出了不同沥青混凝土路面结构组合的使用特性和选用原则。     

沥青混合料冻融劈裂微观结构损伤特性分析

量化研究了沥青混合料冻融劈裂试件微观结构的损伤特性。基于冻融劈裂前后试件的CT图像,以CT值和损伤变量为基础,根据试件内部损伤特征,借助损伤力学基本概念,通过适当的数学假设,建立了冻融劈裂前后沥青混合料试件内部结构CT值分布规律的数学模型。利用CT值和损伤变量实现了对冻融劈裂前后试件内部微观损伤的量化。以损伤力学概念为基础,给出了沥青混合料损伤密度的定义,推导了以CT值表示的混合料密度损伤变量表达式,从而将CT值和损伤变量联系起来。利用损伤变量可以对混合料试件冻融劈裂前后内部微观结构的变化进行对比分析,实现了试件内部微观损伤特性变化的定量对比。对冻融劈裂前后试件上中下3个层位损伤变量的计算结果表明,冻融劈裂后试件各层位相应的损伤变量均有不同程度的增加,与CT图像表明的试件内部损伤明显加剧相吻合。     

纤维沥青混合料特性的试验研究

通过对沥青混合料掺加纤维加筋稳定剂的研究,系统分析了纤维加筋稳定剂沥青混合料的路用性能,探讨了纤维加筋稳定剂增强沥青混合料的强度形成机理,并与普通密级配沥青混凝土进行了对比分析。结果表明:纤维能够增强沥青的粘滞性,加强力学性能;提高沥青混合料的耐老化性和水稳定性,增加沥青路面的耐久性和抗裂性能;纤维在沥青中起到加筋作用,增强沥青混合料的弹性恢复性能,显著改善其温度稳定性。沥青混合料掺加纤维加筋稳定剂具有较好的路用性能。     

橡胶沥青混合料吸声特性的研究

拌制密级配、多孔隙、沥青玛蹄脂碎石及开级配等橡胶沥青混合料(对照组)试件及一般沥青混合料(控制组)试件,探讨试件厚度、粒料级配、粒料粒径、孔隙率及表面纹理等对其吸声特性的影响。研究结果表明,橡胶沥青混合料及一般沥青混合料具有相同的吸声特性,孔隙率越大者其吸声效果越佳,但粒径大小对吸声效果影响不大。路面纹理深度会影响到吸声效果,纹理越深者吸声能力越好。吸声系数峰值的频率与试件厚度有关,当试件厚度越厚时吸声系数峰值的频率越低。就整体而言,橡胶沥青混合料的吸声特性优于一般沥青混合料。     

道路用沥青燃烧特性的研究

基于沥青的易燃缺陷,引燃后,会在短时间内释放出大量的热、烟和毒气,并快速蔓延,隧道内一旦发生火灾逃生和救援将十分困难.针对隧道沥青混凝土路面火灾的危害,采用两种形式存在的沥青,结合对比样,通过试验和分析,明确了沥青材料的燃烧特性和燃烧机理,论证了沥青及沥青混凝土火灾过程的危害因素.研究证实,沥青材料在火灾过程中放热及发烟剧烈,放热量及发烟量大,释放的烟尘会造成可见度低;而以混合料形式存在的沥青虽然一定程度上难以燃烧,但其燃烧依然剧烈并伴有大量烟尘和热量.该研究可为沥青阻燃技术的研究提供参考,以便为火灾发生时的救援和逃生创造条件并争取时间,为降低火灾危害的研究提供理论依据.     

环氧沥青的化学流变特性研究

黏度是影响环氧沥青混凝土施工控制的主要因素之一,利用Brookfield旋转黏度计测试了不同温度下环氧沥青随时间增长的黏度值,得到了各温度下的黏度—时间增长和增长率曲线,并分析了各温度下的黏度—时间增长与增长率之间的变化规律;而后,基于化学流变理论,采用双阿累尼乌斯方程建立了环氧沥青的黏度预估模型,对比研究了预估模型的黏度值与试验值之间的关系。研究结果表明,所提出的环氧沥青黏度预估模型能较好地预估黏度增长,黏度增长率曲线与黏度增长曲线形式类似。     

泡沫沥青发泡特性的试验研究

泡沫沥青作为泡沫沥青冷再生施工中的主要黏结剂和稳定材料,研究其发泡特性具有很重要的意义。文章介绍了泡沫沥青的发泡机理和评价方法,并对泰普克70#沥青进行室内发泡试验,通过对发泡特性曲线的分析,得到最佳发泡条件。     

沥青路面沥青层偏应力分布研究

基于线弹性层状体系理论,采用BISAR软件计算分析沥青路面不同温度区间沥青层偏应力沿深度方向的分布规律;并通过计算大量路面结构,分析总结出沥青层偏应力分布随行车速度、基层模量、基层厚度和面层厚度改变的变化规律。研究结果表明:全温域条件下,不同温度区间和不同轴载等级的沥青层偏应力分布呈现一定的相似性,均先增大后减小,且均在距路表0.06m~0.10m范围内出现最大偏应力,中面层是最大偏应力作用的主要集中区域。沥青层最大偏应力随泊松比的增大而减小,且随着温度的增大,泊松比对偏应力的影响有降低的趋势。在固定评价基准的情况下,给出了不同温度区间行驶速度、基层模量、基层厚度、面层厚度变化时沥青层偏应力变化系数。行车速度、基层模量和面层厚度在温度区间为(35~40]℃时的改变,对偏应力分布的变化幅度影响最大,分别达到7.74%、7.08%和25.76%。基层厚度在温度区间为(25~30]℃时的改变,对偏应力分布的变化幅度影响最大,达到12.92%。根据伽玛分布曲线概率密度函数建立了沥青路面沥青层偏应力分布预估模型,拟合得到不同面层厚度不同温度区间的偏应力分布预估模型参数,从而可以求出沥青层不同温度区间任意深度处的偏应力分布。