基于表面能评价沥青-石料界面黏结性能的研究

沥青-石料的界面黏结性能直接决定了沥青混合料的强度、耐久性、稳定性等路用性能.根据表面能理论建立沥青-集料界面的黏附模型,通过黏附性模型计算了3种沥青与3种石料的黏附功,并以此为指标评价沥青-石料的界面黏结性能;然后通过室内石板材抗剪强度试验验证了表面能理论分析的正确性;最后利用灰关联理论分析黏附功、黏度、酸值、碱值等因素与抗剪强度的关联程度.结果表明:抗剪强度试验与表面能理论分析结果相一致;在众多影响因素中表面能理论指标黏附功与抗剪强度的关联性最好;进一步说明了表面能理论作为一种定量评价沥青-集料界面黏结性能的方法和标准是可行的.     

沥青混合料动态模量温度修正研究

为分析和评估沥青路面的承载能力,以及研究在车辆荷载的反复作用和环境影响下沥青层模量的衰减规律,需对沥青层反算模量进行温度修正,在相同的温度条件下进行比较。为了得到沥青层反算模量或沥青混合料动态模量温度修正系数,通过室内成型沥青混合料试件或现场路面取芯,应用简单性能试验机(SPT)测试沥青混合料试件的动态模量,回归沥青混合料动态模量与温度关系模型,建立沥青混合料动态模量温度修正模型。结果表明:指数函数能较好地拟合沥青混合料动态模量与温度的关系,推荐的沥青混合料动态模量温度修正模型能很好地反映沥青混合料在标准温度下的模量值。     

测量与微观力学分析预测HMA断裂能密度

该文阐述以断裂能密度作为沥青混合料开裂临界值,通过半圆形弯曲试验(SCB)测定断裂能密度.采用位移间断性边界元法模拟SCB试件沥青混合料微观结构,并预测了断裂能密度.     

基于耗散能理论的老化沥青混合料疲劳方程

为了分析不同老化程度对沥青混合料疲劳性能的影响,首先对沥青混合料的老化试验方法进行改进,通过对沥青混合料进行短期与长期老化试验,得到不同老化程度的沥青混合料,利用不同老化程度下的沥青混合料疲劳试验结果,基于耗散能原理对其进行回归分析,得到其用耗散能表示的疲劳方程。研究表明:不同老化程度下的沥青混合料疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标中表现出较好的线性关系,可以认为基于耗散能的沥青混合料疲劳方程同时考虑了试验温度、加载频率和老化程度等的影响,该疲劳方程统一了不同老化程度下的疲劳方程,为简化老化沥青混合料疲劳规律的分析提供了依据。     

基于耗散能理论的沥青路面温度疲劳开裂分析

该文通过沥青混合料温度循环作用下所产生的温度应力和应变的变化规律,运用耗散能理论分析沥青混合料的疲劳破坏过程,以便在路面维修改造设计中加以应用。     

环氧沥青混合料水稳定性能研究

针对广东地区夏季极端降雨多发的情况,结合高速公路建设,提出建立室内模拟试验的方法来研究环氧沥青混合料的水稳定性能。通过AC-13C环氧沥青混合料和SBS沥青混合料进行对比试验,研究结果表明:环氧沥青混合料的水稳定性能优于SBS改性沥青混合料的水稳定性能,相比于SBS改性沥青混合料,环氧沥青混合料劈裂强度提高了22%左右,TSR指标提高了10%左右。真空饱水循环+煮沸能较好地反映高温多雨条件下,沥青路面实际温度变对沥青混合料水稳定性的影响。     

施工过程中沥青-集料界面温度应力影响数值模拟

基于线性弹性理论的基本假设,通过运用Ansys有限元软件,模拟沥青混合料在整个拌和到冷却至环境温度过程中在沥青-集料界面产生的温度残余应力情况。计算分析了4种不同特征沥青-集料界面形貌下界面温度应力的分布情况。研究结果表明:沥青-集料界面形貌特征是影响界面温度应力不可忽视的因素。通过降低界面波形的幅值和增大周期能显著降低界面温度应力值。     

基于改进的内聚力模型模拟沥青混合料裂纹扩展

通过带预切口的三点弯曲梁断裂试验评定沥青混合料的断裂行为,测定不同温度条件下(0℃、5℃、10℃)的断裂能,研究其裂纹扩展规律.结果表明,随着温度升高,沥青混合料黏弹性影响增大,裂纹萌生、扩展需要消耗更多能量,断裂能逐渐增大.利用损伤因子对内聚力模型法向应力与张开位移关系进行改进,提出改进的内聚力模型,并利用改进的内聚力模型和扩展有限元法对带预切口的三点弯曲梁Ⅰ型裂纹扩展进行数值分析,数值结果与试验结果吻合较好.     

沥青混合料低温抗裂性能影响因素的灰关联分析

通过对沥青混合料低温开裂机理的分析，以弯曲应变能密度临界值为指标，运用灰关联的方法分析沥青混合料的弯拉强度、临界弯拉应变、油石比、表现密度及所用沥青的针入度等指标对混合料低温抗裂性能的影响程度。研究表明，由于沥青混合料的应变能密度临界值指标是混合料临界弯拉应变和弯拉强度2个指标的综合，用它来评价沥青混合料的低温抗裂性能更加科学；低温时沥青混合料的允许变形能力较差，提高混合料的允许变形能力可明显增强沥青路面的低温抗裂性能。     

沥青路面碾压温度场与有效压实时间分析

为研究碾压温度对沥青混合料压实特性的影响,采用数值方法建立了松铺和密实2种状态下沥青混合料碾压温度场的分析模型.研究了不同环境因素、摊铺层厚度以及初始温度下沥青混合料碾压温度随时间的变化规律.计算了沥青混合料的最短有效压实时间和最长有效压实时间,建立了有效压实时间的多元回归模型,并通过实体工程进行了验证.结果表明:温度随着时间的增加而不断降低,降温速率随着风速的降低,大气温度、太阳辐射热量或摊铺层厚度的增加而降低,而松铺沥青混合料的降温速度快于密实沥青混合料,其有效压实时间更短.经验证,有效压实时间计算模型合理可靠,可为今后工程实践提供参考依据.     

橡胶沥青增强排水沥青路面性能研究

选用不同掺量的橡胶粉分别制备橡胶沥青及其混合料,对改性沥青的主要技术指标和混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及渗水系数进行测试,总结橡胶沥青对排水沥青路面路用性能的影响变化规律.研究表明:橡胶粉掺量的增加可以显著降低沥青针入度,提升软化点、黏度指标;排水沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、渗水系数随橡胶粉掺量的增...     

胶粉改性沥青桥面防水层受力特性试验研究

为研究胶粉改性沥青防水层受力特性,利用压剪试验机和拉拔试验仪分别对不同类型防水材料、温度、防水层厚度及撒布碎石粒径时的防水层进行层间抗剪切及粘结性能试验。研究结果表明：无论何种防水材料,温度是影响层间抗剪和粘结能力的最主要因素,且随温度升高,层间抗剪切和粘结能力下降;厚度为1.5mm、撒布碎石粒径为5-10mm的胶粉改性沥青防水层的抗剪和粘结能力最好,更适用于寒冷地区。     

基于耗散伪应变能的沥青疲劳动力学表征

沥青的开裂和塑性变形是疲劳损伤过程中的2个耦合子进程。为了分离沥青在疲劳损伤阶段的开裂子进程及塑性变形子进程及寻求疲劳损伤进程与2个子进程的关联特征指标,基于能量力学法及动力学理论研究沥青的疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程。首先采用能量力学法从沥青疲劳损伤阶段不同温度下的累积总耗散伪应变能（DPSE）分离出开裂导致的累积耗散伪应变能（DPSE_c）及塑性变形引起的累积耗散伪应变能（DPSE_p）;然后采用三参数模型来匹配沥青疲劳损伤进程、开裂及塑性变形子进程的耗散伪应变能,获得了能够定量描述能量耗散演变快慢的特征能量变化率;最后基于动力学理论建立沥青疲劳损伤阶段的特征能量变化率与温度的关系,并确定表征沥青疲劳损伤进程的动力学指标。结果表明：基质沥青及SBS改性沥青的DPSE,DPSE_c,DPSE_p的特征能量变化率与绝对温度倒数呈线性关系,DPSE_p的特征能量变化率随温度的增加而增加,而DPSE_c的特征能量变化率随温度的增加而减小,其原因是随着温度的升高,沥青塑性变形发展变快,而开裂则减缓;SBS改性沥青疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程的活化能（163.9,70.1,91.6 kJ·mol^-1）均大于基质沥青相应进程的活化能（94.0,47.0,45.8 kJ·mol^-1）,这表明SBS改性沥青抗开裂性能及抗永久变形性能均好于基质沥青;此外,SBS改性沥青及基质沥青疲劳损伤进程的总活化能等于开裂子进程及塑性变形子进程的活化能之和。因此,可通过活化能这一动力学指标将沥青疲劳损伤进程、开裂子进程与塑性变形子进程进行关联。     

DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能与机理

为分析DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能及其阻燃机理,采用动态剪切流变仪试验、弯曲梁流变试验、限氧指数试验、锥型量热仪试验和热重-热差试验的方法,研究了DBDPE-Sb2O3阻燃剂对SBS改性沥青路用性能、阻燃性能与热稳定性的影响。结果表明:DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的稠度和高温抗变形能力,降低了SBS改性沥青的塑性和低温抗开裂性能;DBDPE或Sb2O3单独使用对SBS改性沥青极限氧指数和最大烟密度延缓时间提高的不明显,但DBDPE-Sb2O3复配使用显著提高了SBS改性沥青的极限氧指数和最大烟密度延缓时间,显著降低了SBS改性沥青路面的热释放速率、总释放热量和总烟产量;沥青分解全过程,DBDPE与Sb2O3反应生成的高密度气态SbBr3隔离了燃烧区氧气,有效抑制了SBS改性沥青的热解与氧化;DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的高温性能和阻燃抑烟性能,降低了SBS改性沥青的低温性能,其掺量为4%~8%时,可使SBS改性沥青具有较好的路用性能和阻燃抑烟性能;DBDPE与Sb2O3协同对SBS改性沥青起气相阻燃作用,复配使用显著提高了SBS改性沥青的阻燃性能,且对SBS改性沥青路面起到了良好的阻燃效果。     

基于表面润湿理论的再生剂-老化沥青界面扩散行为评价

为研究再生剂-老化沥青界面扩散行为及其影响因素,采用Wilhelmy吊片法测试了不同温度下再生剂的表面张力及其与老化沥青间的接触角,计算得到润湿过程中的热力学参数浸润功和动力学参数润湿速度（润湿时间）,研究了再生剂自身性质、环境温度及沥青老化程度对界面扩散行为的影响。结果表明：环氧大豆油（ESO）的掺入降低了再生剂的接触角,增大了浸润功,加快了润湿速度,缩短了润湿时间,提升了再生剂的润湿性能,促进了再生剂-老化沥青的界面扩散,而十二烷基苯磺酸（DBSA）的掺入则对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响;温度对再生剂-老化沥青界面扩散行为影响显著,随着温度升高,再生剂的黏度降低,接触角减小,润湿速度加快,再生剂在较短时间内即可充分包裹老化沥青表面;再生剂表面张力越大,其在老化沥青表面浸润功越大,界面扩散动力越大,扩散过程更易自发进行;再生剂在老化沥青表面的接触角越小,其在老化沥青表面的润湿速度越快,再生剂液滴更容易形成包裹老化沥青表面的再生剂膜;再生剂的黏度越低,流动性越好,其在老化沥青表面的润湿速度越快,有利于再生剂-老化沥青界面的扩散;沥青的老化对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响,随沥青老化程度的加深,再生剂在其表面的润湿性能下降,界面扩散程度降低。故为保证再生剂对老化沥青的再生效果,在再生剂选择及研发时,应优先选用表面张力更大、黏度更低且与老化沥青间接触角更小的再生剂。     

沥青混合料二维数字重构技术及离散元模型

沥青混合料由沥青结合料、集料和空隙构成,在离散元模型中的数字重构包括沥青结合料的重构、集料的重构和混合料的重构。以二维圆形颗粒对不同组分指定相应的接触特性,以反映各组分的力学机理,从微观角度给出了沥青混合料的结合特性,并利用离散元方法生成3种具有代表性空隙率的沥青混合料微观模型,以颗粒间的接触力矢量反映不同沥青混合料的骨架变化。     

不同交联度环氧沥青混合料低温弯曲性能研究

环氧沥青作为一种交联的粘弹性材料,其低温力学性能受交联密度影响较大。该文介绍了其低温弯曲性能试验研究。采用交联度75.3%、71.4%、67.3%和58.4%的环氧沥青混合料,进行-20℃、-10℃、0℃、10℃温度下小梁三点弯曲性能试验。结果表明,不同交联度的环氧沥青混合料弯曲强度与模量随着温度的提高而降低,破坏变形与应变能密度随着温度的提高而增大。不同交联度的环氧沥青混合料弯曲强度、模量、破坏变形及应变能密度与温度关系基本一致,各弯曲性能参数的温度敏感区间也基本相同,交联度75.3%混合料的弯曲性能参数温度敏感区间为大于10℃,交联度71.4%和67.3%的温度敏感区间为0~10℃,交联度58.4%温度敏感区间为-10~0℃;温度敏感区间弯曲性能参数变化幅度较大,低于温度敏感区间,则弯曲性能参数变化幅度较小。环氧沥青混合料低温弯曲性能参数与温度、交联度之间具有较好相关性,可以建立混合料弯曲强度、模量、破坏变形及应变能密度与温度、交联度的关系,并用于混合料低温弯曲性能预测。     

基于GTM的温拌再生沥青混合料压实特性

基于温拌再生技术,利用GTM设计法对沥青混合料的级配进行设计并确定拌和与压实温度,研究温拌再生沥青混合料压实特性随压实温度和旧料掺配比例变化规律,分析不同温度(100℃、110℃、120℃、130℃、140℃)、不同旧料掺量比例(0%、20%、30%、40%、50%)下温拌再生沥青混合料体积参数的变化规律。结果表明,温拌再生沥青混合料的空隙率随压实温度的提高而减小,沥青混合料的沥青饱和度、旋转剪切系数GSF、旋转稳定值GSI随着压实温度的升高而增加;压实温度一定时,温拌再生沥青混合料的空隙率随旧料掺量的增加而增大,沥青混合料的沥青饱和度、旋转剪切系数、旋转稳定值随着旧料掺量的增加而减小;旧料掺量在40%以下、压实温度在100℃~140℃范围,温拌再生沥青混合料的体积指标均满足要求。     

新-旧沥青界面再生流变特征及分子动力学模拟研究（双语出版）

为扩展研究新-旧沥青界面再生融合行为的方法，量化表征界面再生融合速率、融合程度等参数，通过构建新-旧双层沥青试样模型，分别基于动态剪切试验（DSR）测试试样界面的再生流变特征，基于分子动力学系统（MS）模拟试样界面的再生机制和过程，同时验证不同试验条件下试样界面再生流变特征测试结果。研究结果表明：随着新添沥青标号的增加，新-旧沥青界面再生融合程度显著增大，再生融合速率明显提高；随着加热时间的增加，新-旧沥青界面再生融合程度逐渐增大，但再生融合速率呈指数递减；随着加热温度的增加，高标号新添沥青的界面再生融合程度和界面再生融合速率均呈线性增大，而低标号新添沥青呈抛物线形增大；分子动力学系统模拟计算结果与动态剪切流变特征实测结果具有较好的关联性，表明选取的分子结构模型和计算参数合理，采用分子动力学技术模拟新-旧沥青界面再生融合行为的方法和思路是可行的。     

不同交联度环氧沥青混合料低温弯曲性能研究

采用交联度分别为75.3%,71.4%,67.3%和58.4%的环氧沥青混合料进行-20℃,-10℃,0℃,10℃温度下小梁三点弯曲性能试验,构建了混合料弯曲强度、弯曲模量、弯曲破坏应变及弯曲应变能密度与温度、交联度的关系方程。结果表明：不同交联度的环氧沥青混合料弯曲强度与模量随着温度的提高而降低,弯曲破坏应变与弯曲应变能密度随着温度的提高而增大;不同交联度的环氧沥青混合料弯曲强度、弯曲模量、弯曲破坏应变及弯曲应变能密度与温度关系基本一致,各弯曲性能参数的温度敏感区间基本相同;温度敏感区间弯曲性能参数变化幅度较大,低于温度敏感区间,则弯曲性能参数变化幅度较小;环氧沥青混合料低温弯曲性能参数与温度、交联度之间具有较好相关性,提出的回归方程可以用于混合料低温弯曲性能预测。