低温条件下温拌沥青混合料施工温度范围

在温拌沥青混合料延长路面施工时效机理分析的基础上,依托天定高速沥青路面工程,实测施工过程中路面内部和表面温度,并将沥青混合料降温速率软件PAVECOOL的计算温度与实测温度进行对比,验证其适用性.根据天水与定西11月和12月中的环境温度特点,利用PAVECOOL计算出热拌及温拌不同摊铺温度下能够施工的最低环境温度.结果表明:沥青路面降温计算软件PAVECOOL可以预测沥青混合料施工中不同时刻的温度;温拌沥青混合料的最低施工温度可以降至0℃以下.     

沥青路面温度应力的有限元分析

目的 研究温度变化与道路结构内温度应力的关系对不同季节时的道路各结构层的影响.方法 采用有限单元法对路面结构的二维平面模型进行模拟沥青路面温度场,并将路面温度作为外部荷载与结构进行耦合.对路面结构在日周期温度作用下的温度场和应力场进行系统地分析.结果 总结出不同季节沥青路面的温度以及温度应力的变化规律.冬季时节路表温度应力幅度约为0.45 MPa,夏季时节路表的温度应力变化的幅度高达0.95 MPa.夏季和冬季比较,夏季炎热的时间段对路面更容易产生破坏.结论 冬季温度变化对沥青路面的影响仅限于路表,基层及以下土层处于稳定的受拉状态,夏季炎热季节温度变化对路面的影响较大,较大反复的压应力对路面结构是一个比较严重的破坏过程.     

葡萄糖醛酸内酯结晶过程研究

采用静态平衡法测定葡萄糖醛酸内酯在水中4～50℃下的溶解度;采用激光光强分析法,测定在不同降温速率下葡萄糖醛酸内酯在水溶液中的介稳区,降温速率为15,℃/h时,过冷度约为10,℃;降温速率为5,℃/h时,过冷度约为5,℃.在不同温度下,葡萄糖醛酸内酯溶解度及其温度敏感性存在差异,葡萄糖醛酸内酯的介稳区宽度随着降温速率的改变而不同,降温越快,介稳区越宽.采用MSMPR稳态法建立了葡萄糖醛酸内酯在水中的结晶动力学模型：成核速率B0=2.53exp（-2.8 1×10^4/RT）S^0.99MT^1.45,R=0.92;生长速率G=2.80×10^-7 exp（-2.96/RT）S^1.42,R=0.93.     

温拌沥青混合料施工中温度场的时空特性

以天(水)至定(西)高速公路沥青路面表面层摊铺施工为背景,实测了热拌和温拌沥青路面摊铺过程中路面周围不同空间、不同时间的温度情况,对比了热拌与温拌沥青混合料施工时沥青路面周围温度场的时空分布特性。结果表明:在初压温度相同时,温拌沥青混合料和热拌沥青混合料表面温度场的分布特征非常相似;碾压过程中,沥青混合料内部及表面温度随时间的变化呈较为明显的二次型分布;温拌沥青混合料内部降温速率明显小于热拌沥青混合料内部降温速率。     

沥青混凝土路面发电降温系统室内试验研究

利用碘钨灯模拟自然光照,研究了碘钨灯不同距离处的环境温度,结果表明在距离碘钨灯0.3 m处环境温度为35℃,能够较为真实的模拟夏季环境温度.对碘钨灯光照下沥青混凝土内部的温度场进行了测试,综合确定了发电系统的最佳埋设厚度在距离路表下2～3 cm处.基于塞贝克温差发电原理,利用夏季沥青路面高温热能研制一套无污染、无噪音的发电系统,并分析了此系统对路面的降温效果.该系统能够实现路面热能的转化,并在一定程度上降低路面内部温度,能够延长路面的使用寿命,具有一定的社会效益和经济效益.     

相变沥青混凝土复合结构降温效果试验分析

为了研究多层相变沥青混凝土复合结构的降温效果,采用差示扫描量热法测试了5组不同分子量聚乙二醇（PEG）的相变温度,结合太阳辐射下沥青路面温度场模拟结果,拟定并制备了含PEG的7组相变沥青混凝土三层复合结构,采用自行制作的热辐射及测温装置,测试了热辐射9 h内相变沥青混凝土复合结构内部温度,分析了PEG使用层位、层间组合方式、分子量对复合结构储热降温的影响。结果表明,PEG分子量从1000增大到6000时,相变起始温度从25.1℃增高到54.4℃;相变材料掺入路面结构单层后,主要对掺入层及其以下层位具有降温效果;从性价比角度看,仅上层掺入PEG的方案优于上中两层、上中下三层使用PEG的方案;在相同掺量时,分子量高的PEG对路面结构的降温效果优于分子量低的。     

宽温度域内沥青路面结构响应规律分析

为研究较宽温度范围内的沥青路面结构实际响应行为,基于RIOHTrack足尺路面试验环道,以落锤式弯沉仪(FWD)作为试验荷载,选择半刚性基层沥青路面和全厚式沥青路面作为研究对象,对两种路面结构2017年全年的服役温度和结构响应进行同步跟踪观测,得到了宽温度域内沥青路面结构响应基本规律,建立了温度与弯沉、温度与应变、温度与应力之间的关系模型,分析了结构内部应变、应力沿深度方向的分布特征. 结果表明:温度对弯沉、应变和应力响应具有显著影响,随着季节变化,宽温度域内的沥青路面结构响应数值会出现以年为周期的循环交替变化,冬季时结构响应数值小、夏季时结构响应数值大;可采用指数函数模型描述温度与结构响应参数的相关关系,决定系数R²可达到0.95以上,相关性好;宽温度域内,温度变化除引起结构内部应变或应力数值的单调增减以外,还会改变应变方向. 在路面结构计算中,宜选择最不利季节时的温度验算沥青混凝土层的受力状态,以保证结构安全性.     

空心陶瓷微珠隔热层对碳纤维电缆融雪路面升温速率影响研究

为分析空心陶瓷微珠隔热层对碳纤维电缆融雪路面升温速率的影响,综合考虑公路路面、外部环境及碳纤维发热电缆的传热特性,利用红外热成像技术与数值模拟,分析了隔热层对融雪路面升温速率的影响,揭示了空心陶瓷微珠的隔热机理。研究结果表明：空心陶瓷微珠隔热层能够显著提高融雪路面的升温速率,增设隔热层升温速率提高23.4%~35.3%,在电缆间距200 mm、埋深5 cm的试验路段,经过2 h升温试验,路面最高温度从-5.2℃达到1.8℃,平均升温速率为3.5℃/h。空心陶瓷微珠组合形成的反热隔热层,能很好地吸波反射、降低导热率,减小热量向下传播,使热量多集中在路面上层,温度场分布更加均匀。增设空心陶瓷微珠隔热层较减小电缆间距可节约88.3%~91.7%的材料成本。     

热阻沥青混合料薄层罩面阻热性能研究

为了研究热阻沥青混合料薄层罩面的阻热作用,以低导热系数的陶粒替换普通石料设计SMA10热阻薄层罩面,采集混合料不同层位的温度,分析热阻薄层罩面对沥青混合料内部温度的影响,并从传热学角度对热阻薄层罩面的作用机理进行分析。研究结果表明:陶粒热阻罩面层可显著降低路面内部温度,陶粒掺量为0%、20%、40%、70%时,沥青混合料2cm层位处最大降温幅度分别为:2.7℃、7.5℃、8.4℃、21.6℃;8cm层位处最大降温幅度分别为:8.3℃、14.2℃、17.4℃、25.8℃。在密闭环境中,陶粒掺量过多在降低结构层内部温度的同时会引起表面层温度升高。因此,为了取得更好的降温效果,文中推荐热阻材料掺量为40%左右的薄层罩面。     

行车速度对沥青路面力学参数及响应的影响

利用室内试验确定的沥青混合料的动态模量主曲线和时间-温度转化因子,结合实测的冬天和夏天沥青路面结构的典型温度场,定量分析了行车速度对沥青路面材料性能及结构力学响应的影响.结果表明,当行车速度从10 km/h增加到130 km/h时,路面结构内动态模量可增加3倍以上,路表弯沉、沥青层底拉应变和土基顶面压应变等关键力学响应可减少20%以上.在冬天和夏天,材料性质及路面响应随车速的变化幅度有所不同.研究表明,为了得到更客观的结果,在路面结构分析和设计中应考虑行车速度的影响.     

高温地区混凝土路面早期裂缝的成因分析及预防措施

混凝土路面是高级路面的主要结构形式之一,虽然混凝土路面发展较快,但不少公路在道路开放交通前便出现了各种各样的早期裂缝.笔者结合菲律宾国家道路改造工程Contract Package RI-2.7（A）的施工经验,就高温地区出现的早期裂缝进行了分类.详细阐述了裂缝产生的原因及特点,在此基础上提出了相应的预防措施,为高温地区新建混凝土路面的设计和施工提供了理论依据.     

基于CA灌浆材料的半柔性路面低温性能

为了解决半柔性路面(semi-flexible pavement,SFP)材料低温性能不良的问题,以-10℃弯曲破坏应变为低温性能评价指标,对比研究了AC-13、AC-20普通沥青混合料以及4种级配的半柔性路面材料的低温性能;分析了普通水泥灌浆材料以及阴离子、阳离子水泥沥青(cement asphalt,CA)灌浆材料的半柔性路面低温性能,研究了CA灌浆材料对半柔性路面低温性能的改善作用.结果表明:4种半柔性路面材料-10℃弯曲破坏应变范围为1 050.16×10~(-6)~1 947.57×10~(-6),显著小于普通沥青混合料-10℃弯曲破坏应变值,且不满足现行规范对路面低温性能的技术要求;采用阳离子CA灌浆材料的半柔性路面-10℃弯曲破坏应变为3 159.26×10~(-6),阳离子CA灌浆材料可显著提高半柔性路面材料低温性能,而阴离子CA灌浆材料对半柔性路面材料的低温性能改善作用不显著.研究结论为半柔性路面的研究及技术推广提供了试验基础.     

非线性微分动力学模型的沥青老化行为

为了研究沥青的老化行为及抗老化性能,将沥青进行旋转薄膜烘箱老化（RTFOT）和60℃烘箱老化试验,并从不同使用年限的路面回收老化的沥青,采用非线性微分动力学模型对不同老化方式的沥青粘度进行拟合,根据模型参数讨论了沥青在不同老化条件下的性质变化和老化速率,并分析了老化机理的差异。结果表明,非线性微分模型可以有效地模拟沥青室内和野外老化进程,模型参数L和r可以实现对老化状态和老化速率的量化。不同老化温度下,沥青都有其对应的极限老化状态。RTFOT老化与野外老化的极限老化程度约为60℃烘箱老化的4～5倍,RTFOT老化6h与野外老化6a的老化效果接近,延时的RTFOT老化方法可以模拟实际路面沥青的长期老化。     

浅析沥青路面温缩裂缝形成机理

对高等级沥青混凝土路面温度收缩裂缝形成的力学机制和影响因素进行了研究,分析了沥青混凝土路面温缩裂缝发育规律及沥青混合料低温开裂性能,并提出了防治方法.     

成型温度对温拌沥青混合料路用性能的影响

为研究温拌沥青混合料成型温度对其路用性能的影响规律,采用旋转压实仪不同温度下成型分别添加Aspha-min、Sasobit和DAT温拌剂制备的沥青混合料,通过沥青混合料密度试验、浸水马歇尔稳定度试验及冻融劈裂试验测定各项指标,得到3种温拌沥青混合料的密实性及水稳定性随成型温度的变化规律,同时得到3种温拌沥青混合料在不同气候分区的最佳成型温度范围。结果表明：随着成型温度的升高,3种温拌沥青混合料的密实性均得到有效的改善,但并未表现出明显的规律性;不同成型温度下,DAT温拌沥青混合料的水稳定性最好;对于潮湿和湿润区,成型温度取105~130℃,即可保证温拌沥青混合料的水稳定性。     

New approach for calculating permanent deformation in asphalt pavement

A new approach using the Fiber Bragg Grating(FBG)sensor and viscoelastic model to monitor and analyze the internal strain and temperature of asphalt pavement is proposed.Some parameters including peak strain,temperature and loading time were calculated with the application of multi-dimensional sensors group.These parameters were incorporated with viscoelastic model of five units to evaluate the permanent deformation of pavement.An application example was conducted,and the results show that it is feasible to analyze and calculate the permanent deformation of pavement structures with FBG sensors.     

含盐高湿环境下沥青混合料耐久性

为了研究含盐高湿环境下沥青混合料的耐久性,以不同温度和不同质量浓度盐溶液模拟含盐高湿环境进行汉堡车辙试验,并通过试验比较不同类型沥青混合料在含盐高湿环境下的耐久性,使用Origin 8.0对板状和圆柱形的车辙试验结果进行非线性指数拟合,提出含盐高湿环境沥青混合料耐久性的试验评价指标和检测方法,最后分析含盐高湿环境对沥青混合料的侵蚀机理.结果表明:采用改性沥青作结合料可以显著提高含盐高湿环境下沥青混合料的耐久性;含盐高湿环境下,普通AC混合料的耐久性较差,而SMA混合料的耐久性优于其他类型混合料;60℃、70℃圆柱形试件浸水车辙变形率可以作为沥青路面耐久性的评价和检测指标;高温、盐分、水分及其耦合效应是引起沥青混合料耐久性降低的主要原因.     

温拌沥青混合料温度变化的灰色预测模型

结合天定高速沥青路面工程,量测了施工中热拌沥青混合料和温拌沥青混合料内部及表面的温度,探讨了两种沥青混合料施工中不同时刻的温度变化差异,并根据灰色理论建立了热拌和温拌沥青混合料施工中温度变化的GM(1,1)模型。结果表明:热拌沥青混合料与温拌沥青混合料表面温度变化差异不大;初压过后的温拌沥青混合料内部温度明显大于热拌沥青混合料各个时刻的内部温度;建立的施工中热拌与温拌混合料内部及表面温度变化预测模型精度较高,可以预测温拌沥青混合料的温度变化,对温拌沥青混合料有效施工时间的确定具有重要的参考作用。     

持续高低温下沥青复合路面温度应力分析

以武汉长江隧道工程为依托,建立了隧道匝道明挖段沥青复合路面结构二维热分析几何模型,分析了在持续高、低温情况下复合路面结构的温度场分布及温度应力变化规律。研究表明:在持续高低温天气条件下沥青复合路面温度逐渐累积,沥青复合材料的应力松弛性难以发挥,路面结构应变能降低,应力急剧增加,沥青下面层最大温度应力可达3 MPa;要求重视隧道沥青复合路面结构设计,并相应提高沥青下面层材料的热稳定性和抗开裂性能。