聚氨酯前驱体基化学改性沥青及其改性机理

环保耐久材料的研究与应用对实现道路工程可持续发展具有重大的意义,采用以异氰酸酯为活性官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂（PRM）制备改性沥青在环境保护和性能提升方面展现出了显著价值。采用"微观-介观-宏观"的跨尺度表征方法,对PRM改性机制进行了详细分析。通过与SBS改性沥青进行对照,评价了PRM改性沥青的流变学性能和抗热氧老化性能,明确了PRM改性沥青混合料的路用性能。研究结果表明：PRM改性过程存在明显化学变化,依托于改性过程中生成的氨基甲酸酯和脲等官能团,能够在沥青内部建立基于沥青质组分的共价交联网络结构。这一过程不仅促使沥青组分发生选择性聚集和沥青质重新构型,同时增大了沥青的表面自由能,从而获得更加稳定的内部结构。PRM改性沥青较基质沥青温度敏感性有所降低,展现出了良好的抵抗高温永久变形、抵抗疲劳破坏、抵抗低温开裂和抵抗热氧老化的能力。与SBS改性沥青相比,PRM在提升沥青高温性能、抗疲劳性能和抗热氧老化性能方面具有明显优势,并有望将改性沥青生产温度降低至140℃~150℃。结合沥青混合料路用性能测试结果,2.5%改性剂掺量PRM改性沥青混合料展现了与4%改性剂掺量SBS改性沥青混合料相当的低温性能、更好的高温性能和水稳定性能,PRM在提升沥青混合料路用性能方面具有显著优势。     

自愈合沥青设计的可行性及评价方法研究

基于沥青材料具有自愈合性能这一事实,该文旨在通过修复时间、温度、聚合物这3个要素,说明自愈合沥青设计的可行性,并提出相应的评价指标(即复数剪切模量、分支和链、自扩散率)与手段(即分子模拟技术、动态剪切试验),为今后的科研和设计提供了很好的理论依据.     

高性能聚氨酯透水混合料关键性能研究

透水路面铺装是海绵城市道路建设的重要组成部分,由高性能聚氨酯透水混合料（PUPM）构筑的环境友好型透水路面铺装展现出了独特的应用价值。为进一步明确PUPM的路用关键性能,参照国家及行业现行标准和规范,采用室内试验的方式,基于力学性能、功能特性以及空隙细观特性探索了PUPM与多孔沥青混合料（PA）的差异性。通过单轴压缩试验、单轴动态蠕变试验、低温抗裂性能和水稳定性能试验,评价了其力学性能;通过透水性能试验、抗剥落性能试验和吸声性能试验,评价了其功能特性;采用X-ray CT技术,选用空隙率、空隙等效半径、有效空隙率以及迂曲度等空隙细观结构参数,评价了其细观结构特性。结果表明：PUPM在20℃条件下的单轴抗压强度为17~19 MPa,较PA具有更强的抵抗永久变形能力、抵抗低温开裂能力、抵抗低温荷载破坏能力和抵抗水损害的能力;PUPM的透水能力约为PA的4倍,在长时间磨光作用下展现出良好的抗剥落性能,同时具有良好的吸声性能;PUPM空隙率为28%~29%,空隙等效半径等空隙细观结构参数沿试件纵向呈现出不均匀分布状态;PUPM相较PA具有更大的空隙等效半径、有效空隙率及迂曲度。PUPM因其具有出色的力学性能和功能特性,在透水路面铺装方面具有更广阔的应用前景。     

路用聚氨酯胶结料的抗紫外老化性能

路用聚氨酯（PU）胶结料在工程应用中不可避免地会遭受紫外照射的影响。为此，采用紫外老化试验箱模拟自然老化过程，以影响路用性能的拉伸性能和黏弹性（基于温度扫描和频率扫描的动态热力学性能）为评价指标，研究老化下路用PU胶结料性能的演化规律，并通过红外光谱和电子扫描显微镜揭示其老化机理；同时，通过调整PU的组分配比（多元醇/异氰酸酯的质量比为100/80，100/65，分别记为PU-Ⅰ，PU-Ⅱ），揭示不同异氰酸酯组分含量对PU紫外老化性能的影响规律与机理。试验表明：紫外老化对PU拉伸强度和断裂伸长率的影响主要表现在老化前期，老化中后期性能保持相对稳定甚至有所回升，如PU-Ⅰ的残余强度在老化28 d后恢复至98.8%；紫外老化并未明显降低PU的拉伸模量，反而提高了其拉伸模量，如老化28 d后PU-Ⅰ的拉伸模量提升了近一倍；紫外老化提高了PU的储能模量和玻璃化转变温度（T_g），增大了低频区PU的复数模量和黏弹比，降低了中高频区PU的复数模量和黏弹比，特别是PU-Ⅰ。上述PU性能的演化机理主要包括塑化、分子链断裂和物化交联，其中物化交联主要包括较强氢键形成而产生的物理交联、后固化以及水分子与未反应的-N=C=O官能团反应而引起的化学交联；异氰酸酯含量的适当增加，增强了物化交联作用，可以提高PU的抗老化能力。总之，研究成果为PU胶结料在道路工程领域中的应用奠定了一定的基础。     

三维探地雷达道路隐性病害检测分析与数字化技术综述

道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键，先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来，三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar, 3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用，可为道路隐性病害数据获取提供重要支撑。基于此，对道路典型隐性病害类型与检测手段进行总结归纳。梳理了三维探地雷达技术原理、数据采集方法、数据处理及在道路工程检测中的应用；根据三维探地雷达图谱隐性病害特征与识别手段，重点分析人工智能技术在探地雷达图谱识别技术中的应用与发展。针对交通基础设施发展进程，展望基于探地雷达数据的数字孪生技术，主要介绍基于三维探地雷达数据的建模与模型仿真方法。该综述可为三维探地雷达道路隐性病害检测提供基础理论知识与实践方法借鉴，同时为基于三维探地雷达数据的数字化交通基础设施建设与道路养护决策提供参考。