基于反射裂缝防治的玄武岩经编纤维布阻裂性能研究

针对沥青路面面层出现的轻度反射裂缝问题,为增强防治措施,本文对玄武岩经编纤维布阻裂性能进行了试验研究。通过冲击韧性试验与动态疲劳试验研究了玄武岩经编纤维布和对照土工合成材料(玻纤格栅、聚酯玻纤布)的防反性能,最后对沥青混合料加铺不同土工合成材料后的抗冲击性能与抗疲劳性能进行了相关性分析。研究结果表明:加铺玄武岩经编纤维布,沥青混合料的冲击韧性可提升70%以上;玄武岩经编纤维布在防治裂缝产生与延缓裂缝扩展方面均表现出了优于玻纤格栅和聚酯玻纤布的能力,在沥青混合料中铺设玄武岩经编纤维布可获得最好的疲劳抗裂性能。铺设土工合成材料后,混合料的冲击韧性与其疲劳寿命相关性较好,采用冲击韧性预估沥青混合料加铺土工合成材料后的抗疲劳性能具有可行性。     

氢氧化铝/有机改性蒙脱土复合改性沥青性能研究

采用氢氧化铝(ATH)和两种有机改性蒙脱土(OMMT-C、OMMT-F)对沥青进行阻燃抑烟改性,旨在提高隧道沥青路面的阻燃抑烟性能。通过测试三大指标来评价ATH/OMMT复合改性沥青的常规性能,测试极限氧指数(LOI)与烟密度(SDR)来评价其阻燃抑烟性能,利用动态剪切流变(DSR)试验研究其流变性能。基于综合指数法优选出ATH/OMMT复合改性沥青的最佳复掺配比,通过热重(TG)试验分析了ATH/OMMT复合改性沥青的热解燃烧特性并建立了阻燃性能预测模型。研究结果表明,ATH/OMMT复合阻燃剂提高了沥青的稠度与软化点,降低了沥青的低温性能。当ATH掺量为10%(质量分数),OMMT-C掺量为3%(质量分数)时,复合改性沥青的综合性能最优,其极限氧指数大于23%,符合路用阻燃沥青的标准,同时烟密度相对基质沥青降低了33.9%,初始分解温度较基质沥青提高了3~6 ℃,分解残余量提高率最高可达61.3%。ATH/OMMT-C复合阻燃剂通过阻隔热交换通道提高了沥青的阻燃抑烟性能,通过增加沥青的弹性成分提高了沥青的复数模量与车辙因子,以及高温抗变形能力。     

乳化沥青冷再生混合料性能优化及机理研究

为提升华南湿热地区乳化沥青冷再生混合料的路用性能,研究了乳化沥青用量、水泥掺量及铣刨料(RAP)掺量对冷再生混合料高温性能、水稳性能及疲劳性能的影响规律.通过多指标加权分析,对冷再生混合料进行了性能优化及影响因素优选,并借助扫描电镜(SEM)揭示了水泥-乳化沥青胶浆的抗裂增强机理.结果表明:乳化沥青用量和水泥掺量对冷再生混合料高温性能的影响最为显著,RAP掺量对其水稳性能的影响最大,不同应力比下冷再生混合料疲劳性能受各因素影响的显著性存在差异;当乳化沥青用量(质量分数,下同)为3.5%,水泥掺量为2.0%,RAP掺量为80%时,冷再生混合料的综合性能最佳;水泥-乳化沥青胶浆能改善冷再生混合料微观界面变形协调性,使其更好地传递和分散应力,减缓裂缝发育速率,抗裂效果显著.     

沥青路面水性丙烯酸热反射涂层优化设计与路用性能

为降低沥青路面温度,缓解城市热岛效应,选用水性丙烯酸乳液作为基料,通过正交试验确定涂料最佳质量配合比,制备一种新型环保水性丙烯酸热反射涂层。利用室内降温装置测试涂刷量和温度对降温效果的影响,分析降温效果的相关性,并评价涂层的抗滑性能与粘附性能。结果表明,涂料最佳质量配合比为:水性丙烯酸乳液固含量为47%,金红石型钛白粉掺量为14%,石英粉掺量为7%,空心玻璃微珠掺量为3%(以上均为质量分数)。降温效果在一定范围随涂刷量的增大而增大,但到达一定程度后降温效果趋于平稳,推荐涂料最佳用量为1.0 kg/m²。涂层降温效果随温度的升高而增大,室内外降温效果的相关性极强。随着涂刷量的增大,抗滑性能不断降低,添加防滑颗粒能有效提高抗滑性能,且对降温效果几乎没有影响。粘附性能随涂刷量的增大而增大,试件打磨后粘附性能更强。     

水泥路面路表动水压力现场测试及计算研究

针对行车荷载-动水耦合作用下水泥路面耐久性劣化及表面功能损伤等问题,为了实测水泥路面路表动水压力值,分析其在不同荷载及车速下的响应状态.通过现场钻孔埋置专门设计的压阻式传感器,测量小轿车和大卡车作用下的水泥路面路表动水压力值与车速的关系曲线,提出基于6 mm水膜厚度和不同荷载作用下的路表动水压力计算模型:P=0.000058V2-0.0041V+0.1124和P=0.0001V2-0.0061V+0.113,并进行了计算分析.研究结果表明:水泥路面路表动水压力随着车速的增大而增大,并和车速的平方成正比例关系,120 km/h的小轿车产生的路表动水压力峰值为0.49 MPa,80 km/h的大卡车产生的路表动水压力峰值为0.52 MPa;随着车轮的驶过,动水压力会先增大后急速减小直到出现一个瞬时的泵吸压力,其值约为正压力峰值的1/3～1/5,两者交互作用造成路面表面功能损伤;当车速达到60 km/h后,胎压对动水压力具有显著性影响,表明高速行驶的重载车形成的动水压力对水泥路面表面造成的损伤劣化最为严重.     

玄武岩纤维沥青胶浆性能试验研究

通过改变玄武岩纤维规格与掺量,研究了玄武岩纤维沥青胶浆抗剪性能、抗裂性能及高温流变性能的变化规律,并借助扫描电镜(SEM)对其微观机理进行了分析.结果表明:玄武岩纤维的掺加大幅提高了沥青胶浆的极限拉力(最高约为原沥青胶浆的4.5倍);高温流变性能显著提高,PG分级由PG70提升至PG76;在玄武岩纤维端部,沥青呈突起状,有利于纤维相互桥接形成网状结构,使其应力分散,从而提高了沥青混合料的稳定性.     

建筑垃圾复合粉体材料对小型混凝土构件收缩性能和微观结构的影响

针对我国建筑垃圾堆积如山,再生利用率较低的现状,将建筑垃圾磨细砖粉与矿粉、粉煤灰和激发剂复合形成建筑垃圾复合粉体材料(以下简称CWCPM),从宏观和微观两方面研究了CWCPM对小型混凝土强度和收缩性能的影响.结果表明:掺CWCPM的混凝土具有较好的强度效应和收缩性能;当替代量小于30％时,混凝土早期强度有小幅度降低,而后期强度高于基准试样;60d龄期时,CWCPM的掺入提高了混凝土的收缩性能,随其掺量的增加收缩系数先减小后增大.DSC-TG、压汞试验结果表明:孔隙率并不是影响混凝土性能的决定性因素,混凝土各项性能与其内部孔径分布有密不可分的关系;CWCPM良好的填充效应和火山灰效应改善了水泥水化产物组成和内部孔结构,提高了混凝土密实度.     

建筑垃圾复合粉体材料对混凝土抗冻性能的影响

借助DSC-TG、扫描电镜和压汞实验,并结合混凝土宏观性能实验,研究了建筑垃圾复合粉体材料对C30混凝土力学强度及抗冻性能的影响机理。结果表明:建筑垃圾复合粉体材料掺量为30%时,C30混凝土强度及抗冻性能最优;中低盐溶液浓度时,试件更容易发生盐冻腐蚀破坏。建筑垃圾复合粉体材料由于其填充效应及火山灰效应减少了取向性较强的Ca(OH)_2含量,生成性能较优、微观结构较为致密的低碱度水化硅酸钙凝胶,使得混凝土内部较为致密,孔结构和孔级配趋向合理,宏观上表现为混凝土强度及抗冻性能的提高。     

沥青混合料动态模量预估模型研究进展

由于沥青路面结构受到车辆荷载、环境等因素的不断变化作用,它的实际工作状态与静态体系在材料性质等方面存在较大差距。因此,针对动态荷载作用下沥青路面结构的动态参数和动力特性的研究十分必要。沥青混合料动态模量是沥青路面设计的重要参数之一,通过室内试验测得沥青混合料不同温度、频率下的动态模量,然后绘制主曲线,可准确预测不同温度、频率及极端条件下沥青混合料的动态模量。然而,目前沥青混合料模量测试方法复杂、试验成本较高,因此寻求简便的方法获得或预估沥青混合料的模量成为近年来研究的热点。为此,已有众多学者针对沥青混合料动态模量预估模型进行了研究。典型的预估模型包括Witczak 1-37A模型、NCHRP 1-40D模型和Hirsch模型等,尽管这些模型是在大量试验数据的基础上拟合得到,但由于世界不同地区的材料、试验方法、环境条件等存在差异,致使三种经验预估模型在不同地区的适用性也不尽相同。与此同时,随着计算机技术的发展,研究人员逐渐从微观角度建立模型来预测混合料的动态模量,而在沥青混合料数值模拟方面,离散元法(DEM)具有其他数值模拟方法无可比拟的优势。在典型预估模型的适用性方面,国外针对沥青混合料动态模量的预估做了大量研究,对几种典型的动态模量预估模型的适用性进行了系统分析,并提出了具体的修正模型。但目前我国在预估模型方面的研究只集中于个别省份和地区,而全国范围内沥青混合料动态模量的综合测试较少,缺乏有效的预估模型基础数据,因此针对我国不同地区沥青混合料动态模量的预估模型有待进一步深入研究。在沥青混合料细观模型方面,基于CT图像处理技术的离散元仿真试验,可建立以真实试件为依据的虚拟几何模型,其中集料形状、分布以及空隙特征都可与实际情况一致,从而进行良好的虚拟仿真试验。本文归纳了沥青混合料动态模量预估模型的研究进展,分别对沥青混合料动态模量预估模型以及各预估模型在不同地区的适应性进行了分析,并介绍了基于DEM的动态模量预测方法。最后,分析了沥青混合料动态模量预估模型研究面临的问题并展望了其应用前景,以期为沥青混合料动态模量预估模型在我国沥青路面设计中的研究和应用提供参考。     

寒冷地区硅粉增强玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能研究

为探究硅粉对玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能的增强效果及改性机理,采用快冻法研究了不同硅粉掺量下玄武岩纤维混凝土质量损失、相对动弹模量、抗弯拉强度随冻融次数的衰减规律;借助压汞法(MIP)以及扫描电子显微镜(SEM),分析冻融前后孔结构及界面结构的演化,从细微观层面揭示硅粉增强机理。研究结果表明:9%(质量分数)硅粉掺量的玄武岩纤维路面混凝土抗冻性能增强效果最佳,相比基准混凝土,冻融320次后质量损失率降低了62.35%,相对动弹性模量提高了14.68%,抗弯拉强度提高了43.89%;MIP测试表明,掺入硅粉能够细化混凝土内部孔结构,减少孔隙数量,优化孔的分布,阻抑最可几孔径和临界孔径的增长;SEM分析发现,掺入硅粉能够改善纤维-水泥石与骨料-水泥石的界面区结构,提高玄武岩纤维路面混凝土的抗冻性能。