考虑沥青路面材料参数空间差异性的解析计算及影响分析

复杂服役环境下沥青路面的材料参数存在明显的空间差异性,具体表现为沿深度的模量梯度分布与非连续层间接触以及横观各向同性,实现其解析计算对现有的沥青路面力学响应分析及结构设计方法具有重要的参考价值。为此,从弹性力学基本方程出发,基于状态空间法,推导了具有指数模量梯度的横观各向同性弹性层状体系通解;在此基础上,基于波传递方法,将状态向量转换为波向量,并结合边界条件和层间条件,建立了考虑沥青路面材料参数差异性的多层路面结构解析解;然后借助MATLAB平台编制了数值计算程序,采用文献对比、BISAR程序以及有限元软件ABAQUS验证了该解析解的精度与效率;最后结合典型数值算例,阐述了该解析解在沥青Top-Down开裂和传统路面疲劳损伤分析中的应用。理论推导和数值计算结果表明：该解析解摆脱了弹性力学问题求解对应力函数的依赖性,并且借助波传播方法,避免了求解中正指数过大对求解精度的影响,并使得边界条件和不同层间接触关系的描述更加便捷;沥青路面材料参数的空间差异性不可忽视,沥青面层连续模量梯度会造成更大的路表拉应力和最大剪应力,进而加剧沥青路面的Top-Down开裂;而横观各向同性和层间接触状态间存在耦合效应,从而会加剧沥青路面的疲劳损伤。     

道路沥青材料VOCs的指纹组分及其定量分析

深入开展沥青材料环境影响规律研究,是加快推进交通运输污染防治和绿色交通发展的重要手段之一。针对热拌沥青材料在使用过程中挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）释放量小、组分复杂且材料来源和环境因素依赖性强等难以定量表征的科学问题,开展包括不同沥青材料间VOCs公共组分、特有组分和超微量组分的VOCs全组分的特征研究。综合共计80种沥青材料的VOCs组分特征,提出并定义沥青材料VOCs的指纹组分。基于指纹组分的释放量-色谱峰面积的绘制,分别构建沥青材料VOCs中单一组分释放量和VOCs释放总量的计算方程。研究结果表明：不同沥青材料的VOCs释放差异显著,其组分信息和对应释放量均存在很强的原材料来源依赖性;沥青VOCs的指纹组分具有色谱峰面积大、组分纯、毒性强等特点,包括2-甲基戊烷、正己烷、3-甲基己烷、庚烷、2-甲基庚烷、丙酮、甲基丙烯醛、正丁醛、异戊醛、苯、甲苯和二硫化碳这12种物质;该系列指纹组分能够用于沥青材料VOCs的单一组分释放量和总释放量的快速准确分析;70A沥青、70B沥青、90A沥青、90B沥青和SBS改性沥青在160℃加热条件下的VOCs释放总量分别为4.42,3.32,2.52,2.29,1.88 μg·g^-1,其中指纹组分的总释放量分别为3.00,2.33,2.01,1.75,1.44 μg·g^-1;70号沥青中释放量最多的物质包括正己烷、2-甲基戊烷和庚烷,其释放量均大于0.40 μg·g^-1;90号沥青和SBS改性沥青中,释放最多的物质为正丁醛,其中90A沥青中正丁醛的释放量高达0.76 μg·g^-1。     

高速公路加铺热拌超薄磨耗层级配设计研究

热拌超薄磨耗层是公路预防性养护的有效技术之一,基于某高速超薄磨耗层预防性养护工程,对不同级配进行路用性能试验研究。结果表明,不同级配混合料孔隙率随着2.36 mm筛孔通过率的增加而降低,细集料和矿粉均会填充混合料孔隙而且矿粉的填充效果为细集料的3倍。随着超薄磨耗层级配由粗变密,混合料马歇尔稳定度增加,肯塔堡飞散损失降低,疲劳寿命下降,采用矿粉作为填料的混合料性能显著优于细集料。相关性分析结果表明,超薄磨耗层混合料马歇尔稳定度,飞散损失以及疲劳性能与孔隙率存在较好的相关性,TSR结果与沥青膜厚度存在较好的相关性。超薄磨耗层的设计需要充分考虑孔隙率与沥青膜厚度指标。     

TLA/SBR复合改性沥青性能试验研究

为了改善特立尼达湖沥青(简称TLA)改性沥青低温抗裂性,提出用丁苯橡胶(SBR)对其改性,期望综合两种改性剂的优点。对不同掺量的TLA与SBR复合改性沥青进行了常规试验(针入度、软化点、延度、旋转粘度)、DSR试验、BBR试验,并测试了短期老化与长期老化后的残留针入度比,研究TLA与SBR掺量对高、低温性以及抗老化性能的影响。研究结果表明:①掺入SBR与TLA均能改善沥青的高温抗变形能力和感温性,对比TLA,SBR对沥青高温性能的改善效果更显著;②TLA对复合改性沥青的低温性能有不利影响,但掺入SBR可以抵消这种不利影响;③掺加5%~20%的TLA能改善复合改性沥青的抗老化性能,在此TLA掺量下,SBR也能改善沥青的抗老化性能。④综合高、低温性能和老化性能的表现,最佳掺量为20%的TLA+3%的SBR。     

橡胶粉改性MAC沥青混合料路用性能的研究

主要讨论了橡胶粉在MAC沥青混合料中的应用,研究了橡胶粉干法改性沥青混合料高温性能、抗水损害性能及混合料的抗飞散性能,证明了其优良的路用价值。     

沥青路面面层-基层层间抗剪性能研究

为了对目前山区沥青路面常见的面层-基层滑移破坏问题提出有效的防治措施,文章通过室内试验,在AC-20混合料面层与半刚性基层之间洒铺基质沥青、SBS改性沥青、SBR改性乳化沥青,同时选择在20℃和52,7℃温度条件下,对试件进行45°斜剪试验,对比在不同材料、温度条件下的面层-基层层间抗剪强度。试验结果表明:层间经处理后的粘结强度均有不同程度的增加,增幅最大的是在层间洒布了SBS改性沥青,增幅最小的是在层间洒布了基质沥青;高温条件下,面基层间的抗剪切强度仅为常温条件下的8%~10%,说明温度对AC-20沥青层与半刚性基层间的抗剪切强度有很大的影响。研究结果可为增强面基层层间粘结力提供指导。     

聚合物水泥混凝土复合式路面关键技术研究

聚合物水泥混凝土（犘犆犆）复合式路面是针对普通水泥路面的缺陷而提出的一种新型路面结构形式。文章对犘犆犆的材料选择与制备以及路用性能进行了研究,指出犘犆犆在强度、刚度、抗弯拉疲劳性能、耐久性能等方面相对普通水泥混泥土有着明显的优势,同时结合工程实例,分析了犘犆犆复合式路面关键施工技术中存在的问题,并提出相应的解决措施。     

百色-罗村口高速公路沥青路面施工控制要点

文章结合广西百色-罗村口高速公路施工工程实例,分析了广西高速公路沥青路面施工中存在的主要问题,提出了高速公路沥青路面施工控制要点,对我国南方地区高速公路沥青路面施工具有一定的参考价值。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

文章以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性。分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应。     

新型废胶粉改性沥青混合料的路用性能试验研究

文章针对我国道路沥青温度敏感性大的问题,通过在沥青中掺入不同剂量的废旧橡胶粉进行沥青改性及路用性能指标检测试验,研究橡胶粉的剂量对基质沥青性能的影响。试验结果表明,橡胶粉的最佳剂量为15%。