沥青自修复材料研究进展(Ⅱ):自修复方法研究

沥青是一种具有自我愈合或自我修复能力的路面材料,在环境因素的影响下,沥青中软质沥青部分容易发生如氧化、挥发等现象,从而造成沥青黏弹性变差、脆性增强、路面出现裂纹和路面平整性变差,大大降低了公路的使用寿命。重点综述了电感应加热法、微胶囊法、纳米颗粒法和聚舍物共混法在内的沥青自修复技术,阐述了上述方法的优缺点以及各个方法中衍生而来的具体操作方案;与常用沥青公路维修养护方法对比,分析了新型技术的优势。研究发现,自修复沥青混凝土的科学设计方法、沥青混凝土自修复性能的评价体系、自修复时机的诊断方法等仍有待深入研究。结合不同自修复方法构建自修复体系,将可为实现自修复沥青混凝土的实际应用提供科学依据和可靠的技术支持。     

“公路沥青混凝土路面预防性养护技术研究”通过鉴定

日前，上海市科委组织专家对上海市公路管理处和同济大学合作完成的科研项目“公路沥青混凝土路面预防性养护技术研究”进行了鉴定，认为该成果总体上达到国际先进水平。沥青混凝土路面预防性养护的理念是在恰当的时间对合适的路面采取正确的措施。该研究提出了公路沥青路面预防性养护的标准和对策选择的方法和流程；建立了上海市公路沥青路面预防性养护对策库；针对上海市不同等级公路计算得到了佳预防性养护的时间，提出了最佳时间的确定方法；总结了上海市常用预防性养护措施的技术特征，并提出了相关的设计理论和施工技术。课题研究中的分析成果、试验结论、设计方法和施工工艺在叶新支线、外环线、沪宁高速公路、浦星公路等4条试验路段上得到应用和验证，形成了《上海市公路沥青混凝土路面常用预养护措施设计与施工指南》。     

沥青路面裂缝修复新技术初探

路面裂缝是公路病害中危害较严重的一种，裂缝出现后，雨水沿裂缝下渗至基层、路基，降低结构强度，使裂缝加剧扩大、扩展，路面的病害有进一步的扩散。以G108线广北段和$205线遂潼段沥青路面裂缝的修复为例，遂宁市公路工程质量监督站肖伟工程师在《西南公路》杂志2006年N01介绍了魁道路面材料养护技术的应用，对沥青路面裂缝修复的新材料、新工艺的应用研究具有一定的参考价值。     

一种控制环空带压自修复水泥浆体系研究

页岩气开采大多采用大规模体积压裂技术,压裂作业的机械冲击力过大会使水泥环破裂并形成宏观裂纹,水泥环裂纹会随着应力变化而不断延伸,从而引起环空带压或井下层间窜流,会对页岩气田开发后续作业如压裂和分层开采等造成不利影响。结合页岩气固井难点,室内针对固井添加剂缓凝剂、增韧剂进行了筛选评价,并协同研制的自修复剂TBR-1使用构建了一套自修复水泥浆体系,该体系在不同温度下具有良好的流变性和浆体稳定性,且稠化性能可调节,自修复水泥浆体系的抗压强度大于23.0 MPa,弹性模量最低小于5.50 GPa,自修复率达84.10%,保证了韧性的同时又兼顾自修复性能,能够对气窜进行及时控制,为页岩气油田的后续勘探开发奠定了基础。     

自修复固井前置液实验研究

用渗透结晶自修复剂配制固井前置液,使其在具备冲洗隔离功能的同时具有对固井水泥环窜气通道进行自修复的性能.使用钻井液浸泡钢管(模拟套管)和冲击造缝2种方法模拟因固井水泥环损伤而形成的微间隙和微裂缝,在XAN-RC封堵实验流程上进行了自修复模拟实验.实验结果表明,自修复固井前置液具备前置液的基本性能,能够吸附在冲洗过的钢管表面提高界面胶结强度.处于自修复固井前置液养护环境中的水泥环具有较高的早期和长期抗窜强度.自修复固井前置液通过渗透结晶和多次水化反应机理对水泥环的微裂缝和微间隙进行修复,抗窜强度的恢复能力明显高于清水的养护环境.自修复固井前置液能够实现对固井水泥环损伤的动态持续自修复,为保持水泥环的完整性和耐久性提供了一个新的手段.     

自修复固井前置液自修复机理

将水灰比为0.44的油井水泥净浆灌入钢管中养护,然后切片并造缝,制作成钢管切片样品,放入清水和固井自修复前置液中浸泡养护,通过测试抗窜强度和对比分析样品微观结构与水化产物组成特征,研究固井自修复前置液的自修复机理。运用X-射线衍射仪对样品的物相组成进行分析,利用热重(TG/TGA)方法测定样品中Ca(OH)2含量,采用压汞仪对样品的孔结构变化进行分析,最后利用环境扫描显微镜对样品的微观形貌进行观测,并对测试样品的微区进行X射线能谱定性、定量分析。研究结果表明,GSN自修复前置液和NMFSJ自修复前置液能够渗透到样品的微裂缝中,与裂缝附近的氢氧化钙和未水化产物发生水化反应,形成硅酸钙结晶或水化硅酸钙凝胶和碱式碳酸钙等水化产物,自动修复样品的微裂缝;NMFSJ自修复前置液还能够渗透到样品固化体本体的孔隙中,激活水化反应;另外其有一部分组分不参与直接生成结晶体,而是催化水泥环中未水化的水泥颗粒水化。     

水泥基材料微裂缝自修复技术研究进展

自修复技术可以模仿生命系统,使材料具有感知和自我修复的双重功能,使材料对内部或外部损伤自动进行修复,从而消除隐患,延长材料的使用寿命.水泥基材料是具有微观缺陷的脆性材料,在受力或其他因素作用下,会出现损伤,造成微裂缝.综述了水泥基材料微裂缝埋植式自修复技术的研究进展,介绍了液芯或空心纤维技术、微胶囊技术、热可逆交联反应技术及刺激响应型聚合物技术等自修复的实现方法,并对其优缺点进行了分析.     

提高采收率油井水泥基自修复剂的研制

油气井完井之后,由于经历试井、测试和酸化、压裂等作业,使套管和水泥环受到温度、压力等因素大幅度变化的影响,固井水泥环的封隔性能产生破坏,水泥环空产生微间隙和微裂缝,从而形成井下地层流体的窜流通道造成层间封隔失效,这是困扰对油气井的生产的难题之一。解决流体窜流问题的最基本方法是采用成本昂贵的挤水泥大修井修复方法,但成功率较低,同时由于产生微裂缝的原因比较复杂,预防和处理的难度较大。为此,基于溶度积常数理论,开发出新型的水基自修复剂,通过设计合理的实验模拟水泥浆体系,利用X-射线衍射技术研究了其自修复过程遵循循环络合结晶沉淀机理。所研发的水基自修复剂加入水泥浆体系中具有很好的配伍性,加入5%的自修复剂能够明显的修复微裂缝,养护14 d后水泥石的渗透率能够恢复到90%。     

沥青路面灌缝材料研究进展

随着全国公路网的基本建成,我国公路事业的重点已由大规模建设期转为养护期。对现有沥青路面进行灌缝处理,可以有效延长公路的使用寿命,减少周期性维护费用,是目前公路养护中效益成本比最高的一种养护措施。阐述了公路沥青路面预防性养护的重要性,归纳了国内外现有沥青路面灌缝材料的类型,重点总结和阐述了热灌沥青、冷灌沥青和化学材料类等灌缝材料的特点及应用现状。并结合我国公路事业的发展现状和灌缝材料应用现状,对沥青路面灌缝材料的发展前景做了展望。     

自修复油井水泥石力学性能与微观结构

关于自修复剂掺入水泥浆后对水泥石力学性能及微观结构的影响研究较少。自修复乳液掺量分别为0%、5%、10%、15%和20%，液固比均为0.44，各水泥浆试样在90 ℃水浴中养护3 d。结果表明，自修复乳液的掺入，降低了水泥石的弹性模量，随掺量的增加，水泥石的弹性模量降低较显著；自修复水泥石的强度高于普通水泥石，掺量较小时抗压强度更高，掺量较大时，抗折强度增幅更大。自修复乳液改变了水泥水化产物Ca(OH)₂晶体的微观形貌，使其不再呈叠片状堆积，而是乱向、松散分布且晶体形貌不规则，自修复胶粒沉淀分布于水化产物凝胶网络结构之间。自修复乳液降低了水泥石的孔隙率，增加了水泥石的平均孔径和最可几孔径。      

乳化沥青细沙下封层施工小结

在修筑沥青路面时往往由于对防水问题重视不够,而导致路面早期损坏。1990年,我们在包神府二级公路施工中,为了防止沥青碎石路面渗水浸入基层损坏路面,在沥青碎石路面下设置下封层。鉴于榆林铺筑油土路的成功经验,经过反复研究,我们利用乳化沥青稀渗透力强的特点,发挥油土路不透水的特长,把二者结合起来进行试验。选用风成沙和阳离子乳化沥青。按施工程序进行施工:清扫一适量洒水—撒沙—扫匀—养护清扫。乳化沥青细沙下封层铺筑两天后,清扫过浮沙,下面便形成3mm 的薄层,其外观看上去和油路一样。     

“沥青路面预防性养护决策方法及应用研究”通过验收

日前,重庆市公路局主持的“沥青路面预防性养护决策方法及应用研究”项目通过专家组验收,项目研究成果在沥青的老化研究、预防性养护时机决策等方面具有创新性。项目组调查分析了沥青典型病害产生的主要原因及预防性养护与路面长期性能之间的关系,深入研究了沥青老化对路用性能的影响,提出了一套便于操作的预防性养护决策指标体系。     

江西省公路管理局召开旧路再生沥青养护新技术现场观摩会

近日,江西省公路管理局召开了旧路再生沥青养护新技术现场观摩会,大力推广旧路再生沥青养护新技术,推动江西省养护技术创新。这项技术主要解决沥青路面上基层破损的问题,即充分利用现有沥青道路旧路面材料(面层和基层),并按比例加入水泥、泡沫沥青     

江阴微表处工艺试验成功

<正>近日,江苏省江阴市公路处229省道(盐锡线)试验微表处沥青养护工艺,取得成功。该工艺主要运用具有一定级配的石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与聚合物改性乳化沥青、外掺剂和水,按照一定比例拌制成流动型混合料,再均匀撒布在沥青路面上。经微表处养护的路面在防水     

沥青混凝土疲劳损伤自愈合行为研究进展（3）自愈合理论与行为方程

自沥青混凝土具有疲劳损伤自愈合能力得到试验和实践验证以来,白愈合理论与行为方程成为研究重点。但由于沥青混凝土自愈合行为的复杂性,其理论研究多停留于基于宏观表现认知的推测,只是近年来才取得一些进展,主要形成了基于裂缝表面能、裂缝表面分子扩散和沥青毛细流动的三种沥青混凝土疲劳损伤自愈合理论,并建立了各自的行为方程。本研究评述了三种沥青混凝土疲劳损伤自愈合理论的科学基础、建立方法和研究发展,分析了不同理论和行为方程的适用条件。     

纳米锌粉自修复性能的研究

用球磨法制备了纳米锌粉并在HQ-1高速摩擦磨损试验机上考察了其修复效果,结果表明纳米锌粉有明显的修复和减摩效果。影响纳米锌粉自修复性能的主要因素是转速、浓度、时间和负荷。     

稀浆封层在公路养护中的应用

稀浆封层具有提高路面的防水、防滑、耐磨性能,能改善路面平整度,延长路面使用寿命,降低路面养护成本,施工方便等优点.它适用于沥青和水泥路面的预防性养护和网裂、贫油、麻面等病害路面的修补.叙述了以花岗岩为骨料的乳化沥青稀浆封层在现代公路养护中的应用,并结合工程实际对该技术从材料到施工进行了探讨.     

减摩自修复添加剂的应用和发展前景

对自修复的类型、减摩自修复添加剂的种类以及自修复机理进行了综述，并对减摩自修复添加剂的应用前景以及中国发展减摩自修复材料的必要性作了探讨。     

油井水泥膨胀性自修复剂机理研究

固井水泥石微裂缝严重影响层间封隔完整性、缩短油气井寿命,水泥石微裂缝自修复技术是解决这一问题的有效途径。然而,目前对于膨胀性自修复剂机理研究较少,缺乏理论支撑。提出利用填充系数评价水泥石微裂缝自修复效果,建立了膨胀性自修复剂封堵水泥石微裂缝的数学模型,明确了影响水泥石微裂缝自修复效果的主要影响因素。此外,根据巴西劈裂试验,设计了一种简单的、能够定量模拟水泥石微裂缝的方法。利用水泥石微裂缝自封堵评价仪,对自选择修复材料进行自修复评价实验,验证了自修复效果与自修复剂吸液倍率、加量、微裂缝宽度的关系。结果显示,自选择修复材料的遇水自修复临界填充系数为0.473,最大可封堵234 μm微裂缝;遇油自修复临界填充系数为0.490,最大可封堵150μm微裂缝。研究结果为膨胀性自修复剂实现固井水泥石微裂缝自修复奠定了理论基础。      

沥青路面雾封层技术的工程应用

结合沥青路面雾封层技术在高速公路养护工程中的应用实例,介绍了雾封层技术的优势特点、材料性能参数、施工工艺流程以及路面使用效果等内容,为沥青路面雾封层技术在公路预防性养护工作中的应用提供了科学依据及技术支持。