微生物矿化稳定级配碎石的试验方法研究

针对级配碎石基层承载能力不足问题,研究不同微生物矿化试验方法对级配碎石强度的提升效果。试验研究了微生物矿化反应溶液的配置参数,对比分析了不同固结方法的效果及其优劣性。结果表明,当胶结液中的尿素浓度、氯化钙浓度分别为1、2 mol/L,且菌液体积与胶结液体积比为1∶3时,矿化反应效果最好;对于直接拌和法,级配碎石的强度随养护时间的延长而提高,且干法养护方式效果更优;对于预制泥浆法时,试件的强度随碳酸钙泥浆掺量的增加而增大;对于表面渗透法,在单次渗透用水量为最佳含水率两倍时效果最好,多次渗透及过量渗透溶液均会降低试件强度。3种微生物矿化试验方法中,表面渗透法的固化效果最佳,直接拌和法与预制1%泥浆法提升效果相近。     

沥青蠕变恢复性能快速检测方法研究

沥青蠕变恢复性能快速检测方法是一种基于空气加载和激光测量技术的沥青质量控制试验方法,该方法使用空气(或氮气)射流使沥青材料产生压痕,并用激光测量由此产生的变形和变形恢复。利用沥青蠕变恢复性能快速检测设备对基质沥青、SBS改性沥青和胶粉改性沥青分别进行不同温度下的空气压力加载试验,评价了沥青蠕变恢复性能快速检测方法的重复性,并与针入度试验方法建立相关关系以评价沥青蠕变恢复性能快速检测方法的可行性。研究结果表明：随着测试温度升高,沥青最大蠕变变形增大,而变形恢复率减小。沥青蠕变恢复性能快速检测方法在评价基质沥青和改性沥青性能时均具有较好的重复性,且沥青蠕变恢复性能快速检测评价指标与针入度之间具有较好的相关关系,可以采用沥青蠕变恢复性能快速检测方法代替针入度方法对不同类型沥青蠕变恢复性能进行快速评价。     

基于GPR正演技术的路面反射裂缝图像解译研究

为了解决探地雷达图像的病害识别问题,基于有限元法求解三维电磁波波动方程,并编写MATLAB代码进行数值模拟,依托汉十高速路面芯样检测数据建立三维道路真实模型,并建立多种不同损伤程度、形状的反射裂缝,分析电磁波在反射裂缝不同发展阶段的传播规律。结果表明：随着反射裂缝深度的变化,探地雷达图像存在显著的差异,反射电压与裂缝深度存在一定的线性关系,通过实际电压图像可以计算路面反射裂缝的深度。研究结果为分析高速公路路面裂缝病害图像提供理论基础。     

基于脆性联系熵的铁路工程桥隧接口故障分析

为明确铁路工程桥隧接口系统内部的故障情况,提出一种基于脆性联系熵的铁路工程桥隧接口故障分析方法。依据接口间的相互影响程度,利用脆性联系熵,完成接口系统内部脆性联系的量化;通过构建接口脆性基元分析多接口的动态故障情况,接口的熵增决定接口系统的故障演化方向,这一过程体现了接口在动态故障中的博弈行为;将受故障影响的接口映射为博弈中的参与者,建立铁路工程桥隧接口非合作博弈故障分析模型;以实际工程为应用案例,仿真结果表明：铁路工程桥隧接口系统内部存在连锁性的故障传播情况,在以每6单位时间为周期进行周期性维修时,只需要完成铁路工区内64%的工程接口检修,便可保证铁路工程桥隧段的正常运营状态;通过接口故障分析研究,明确了接口故障发展的过程,为提高铁路工程桥隧接口的安全性和可靠性提供理论支撑。     

FAO-PM法估算季节性冰冻地区路基土潜在蒸发蒸腾量

为准确估算东北东部山地润湿冻区(Ⅱ₁区)路基土平衡湿度,引入联合国粮农组织Penman-Monteith法(FAO-PM)估算气候因素控制型路基土潜在蒸发蒸腾量,以解决Thornthwaite法在负温时潜在蒸发蒸腾量计算值为0的问题。详细阐述了FAO-PM模型中5个气候因素的具体含义,并给出算例说明计算流程;根据Ⅱ₁区内6个气象台站月均气象数据计算得到各地路基土潜在蒸发蒸腾量;分析主要气候因素对路基土潜在蒸发蒸腾量的影响规律与程度。研究表明：Ⅱ₁区各地路基土全年潜在蒸发蒸腾总量为71.14～87.37 cm,负温时该值为8.27～12.39 cm,占全年总量的9.8%～15.7%;潜在蒸发蒸腾量与各地平均气温的显著正相关关系可在一定程度上削弱与其他气候因素的负相关关系;负温条件下,路基的潜在蒸发蒸腾量与平均气温、平均风速和平均日照时数呈正比,与平均相对湿度呈反比;FAO-PM法估算的逐月潜在蒸发蒸腾量与气象站实测数据的误差范围为0.47～13.22 cm,负温时误差范围为0.47～4.31 cm。因此,FAO-PM法适用...     

氧化石墨烯复配多聚磷酸改性沥青流变特性及抗热氧老化性能

采用动态剪切流变(DSR)、多重应力蠕变恢复(MSCR)及弯曲梁流变(BBR)试验,研究了掺加氧化石墨烯(GO)、多聚磷酸(PPA)及其复配改性沥青老化前后的流变特性与抗热氧老化性能,并通过凝胶渗透色谱(GPC)分析了沥青不同热氧老化状态下的分子量。结果表明：掺加氧化石墨烯、PPA能显著改善沥青的高温抗变形能力和弹性变形恢复能力,与SBS改性沥青相比,氧化石墨烯复配PPA改性沥青老化前后的抗车辙因子更大,不可恢复蠕变柔量更小,且老化前后各项指标变化幅度更小,其高温抗变形能力、弹性恢复性能及抗高温热氧老化性能优于SBS、SBR改性沥青;通过氧化石墨烯复配PPA显著降低了老化前后沥青的劲度模量及老化后劲度模量的增幅,有效改善了沥青的低温抗变形能力及抗低温老化性能,其低温抗裂性能与SBR改性沥青相当;老化前后氧化石墨烯复配PPA改性沥青不同分子量的分布区域更窄,RTFOT、PAV老化后,氧化石墨烯复配PPA改性沥青的分子量(M_w、M_n)及分散系数d的变化幅度相较于SBS、SBR改性均更小,其抗热氧老化稳定性更强。     

硅烷偶联剂对半柔性路面材料性能增强机理研究

为研究掺加硅烷偶联剂对半柔性路面材料的性能影响规律及作用机理,采用马歇尔稳定度、车辙、低温弯曲、冻融劈裂等试验,测试了添加不同掺量硅烷偶联剂的半柔性路面材料的力学性能与路用性能,并确定硅烷偶联剂的最佳掺量,采用高拍仪等仪器观察硅烷偶联剂基于界面改性原理的微观改性机理。结果表明：随着硅烷偶联剂掺量的增加,半柔性路面的高温性能、低温性能和水稳定性能均发生了不同程度的提高,同时其掺量对性能的影响存在峰值,马歇尔稳定度、动稳定度、弯拉应变与冻融劈裂强度比均在掺量为0.5%左右处达到峰值,超过峰值后性能随掺量增加而下降,最终确定硅烷偶联剂的最佳掺量为0.5%。通过测定连通空隙率和灌注率的变化定量反映界面紧密度,通过对比观察普通半柔性路面材料与硅烷偶联剂最佳掺量下的半柔性路面材料的水泥-沥青界面可明显发现,硅烷偶联剂能够在水泥基灌浆材料与沥青混合料之间发生一系列化学反应,从而通过改变水泥-沥青界面的形态,有效改善水泥-沥青界面稳定度并减少水泥-沥青界面裂缝,结合性能试验,硅烷偶联剂可通过界面优化改善半柔性路面的力学及路用性能。     

基于EDEM的螺旋布料摊铺沥青混合料均匀性研究

为了探究摊铺机螺旋布料系统的结构参数和工作参数对沥青混合料摊铺均匀性的影响,分析了沥青混合料颗粒之间的接触关系,进行了螺旋布料器三维实体建模,提出了以质量占比离异系数S_c作为均匀性评价指标。针对不同螺径、螺距和料位系数各相关参数进行仿真,得到S_c的关系变化曲线,最后利用数字图像技术开展了摊铺均匀性工程实测结果分析。结果表明：仿真分析的摊铺均匀性规律与工程实测的均匀性规律具有较好的一致性。     

国产高温固化环氧沥青混合料生产施工关键技术研究

针对环氧沥青材料的性能特点,研究了国产高温固化环氧沥青混合料在不同温度下的施工可操作时间;考察了拌和工艺和生产施工温度对混合料马歇尔指标的影响;并研究了养护条件对混合料强度形成的影响规律。试验结果表明：在160～180℃范围内,国产高温固化环氧沥青混合料具有较长的施工可操作时间(3～4 h),能满足工程应用需要;拌和工艺对混合料性能影响较小,通常工艺为主剂和固化剂先混合均匀,再与基质沥青及石料拌和;生产施工温度对混合料的性能有显著影响,其中拌和温度宜为160～180℃,碾压温度不宜低于130℃,施工环境温度不宜低于10℃;混合料强度的发展主要取决于养护时间和养护温度;准确把握高温固化环氧沥青混合料在生产施工过程中的关键节点,可有效地保证工程顺利实施。     

检查井及井周路面影响下的车辆荷载动态特性

为分析车辆经过检查井及井周路面时的车辆荷载动态特性,采用井周路面病害调查的方法确定了井周路面病害类型及范围;考虑井盖的变形和振动,建立了车-井盖耦合多自由度振动模型;分析了车辆荷载冲击系数随时间变化的规律及影响因素。研究结果表明：在检查井及井周路面平整度激励作用下,车辆由井周路面驶入正常路面时车辆荷载冲击系数达到最大值,此时车辆荷载为静载的1.35倍;各因素对车辆荷载动态特性影响程度从大到小排序为：井周路面病害导致的高差>检查井沉陷量>坡度变化率>行车速度>井盖刚度系数。由此可见,车辆经过检查井及井周路面时路面的平整度大小是(井周路面病害导致的高差、检查井沉陷量和坡度变化率)导致车辆荷载冲击效应是否显著的原因,也是井周路面频频破坏的主要因素之一。