稻壳灰生态混凝土的力学及植生性能

【目的】利用工业发电过程中产生的废弃稻壳灰替代硅灰制备稻壳灰生态混凝土,改善生态混凝土的强度和植生性能,降低生态混凝土制造成本的同时保护生态环境。【方法】采用稻壳灰部分代替硅灰作为胶凝材料,保持硅灰和稻壳灰质量之和不变,对稻壳灰代替硅灰进行第1次配比设计,研究水和胶凝材料的质量比（水胶比）、稻壳灰替代率对稻壳灰生态混凝土强度的影响,确定最佳水胶比和稻壳灰替代率的取值范围;进行第2次配比设计,采用Design Expert软件进行响应面分析,研究水胶比、稻壳灰替代率和孔隙率对稻壳灰生态混凝土抗压强度和抗折强度等力学性能的影响,确定最佳水胶比和稻壳灰代替率,并采用狗牙根、黑麦草、高羊茅3种草本植物验证稻壳灰生态混凝土的植生性能。【结果】随着稻壳灰替代率的增大,稻壳灰生态混凝土的强度呈现先增大后减小的趋势,最佳稻壳灰替代率为55%;3种草本植物均能够在稻壳灰生态混凝土中正常生长,高羊茅植生性能最佳。【结论】稻壳灰可以替代硅灰用作胶凝材料,制备的稻壳灰生态混凝土具有良好的力学性能和植生性能。     

3D打印制备人工集料及性能研究

受岩石种类及力学性能的影响,传统工艺所生产的集料形态存在明显差异,难以定性和定量研究其对沥青混合料性能的影响。因此,本文基于3D打印技术,提出一种形态特征、粒径和体积可调控的人工集料制备方法。首先,扫描并获取不同形态特征集料的三维模型,调整获取模型的粒径及体积,以聚乳酸(PLA)为原材料,3D打印特定形态、粒径和体积的集料颗粒。然后,使用硅胶复模方法,以水泥砂浆为原材料,制备具有特定形态特征的人工集料。结果表明,所制备人工集料的表面积误差小于6%,体积误差小于3%,压碎值、磨耗值、坚固性、黏附性等级等质量技术指标均符合规范要求。通过3D打印技术,可制备形态特征良好、具有特定粒径和体积的人工集料用于代替天然集料,为进一步开展集料形态特征对沥青混合料性能影响的相关研究提供技术支撑。     

基于响应曲面法的ACVR改性沥青配比设计及流变性能研究

为研究活-硫共混橡胶(Activated-Vulcanized compound rubber, ACVR)复合改性沥青的效果，根据响应曲面设计原理，以活化橡胶(Activated Rubber, AR)、硫化胶粉(Vulcanized Rubber, VR)为改性剂，制备不同条件(活化程度、活-硫橡胶混配比、橡胶掺量)下的ACVR复合改性沥青，以针入度、软化点、延度、旋转粘度为响应指标，确定ACVR复合改性沥青的最佳优化方案，并进一步探讨了ACVR复合改性沥青的流变性能。结果表明，ACVR复合改性沥青的优化方案为：活化程度73.7%、活-硫橡胶比1.6、橡胶掺量40%。在此条件下ACVR复合改性沥青的高温抗车辙与低温抗变形能力得到极大改善。     

环氧复合材料抗滑表层粘结性能研究

将环氧复合材料用作沥青路面修复抗滑表层，以拉拔强度和紫外老化后的拉拔强度损失率为评价指标确定了环氧复合材料的最佳摊铺量。基于最佳摊铺量探究了界面污染程度及环境温度对环氧复合材料粘结性能的影响，并利用Zeta电位试验和CT扫描试验分析了环氧复合材料与路面结构的粘结机理。结果表明：提高环氧复合材料摊铺量可以增大其拉拔强度，降低其在紫外老化后的拉拔强度损失率。结合经济性考虑，推荐2 kg/m²为环氧复合材料的最佳摊铺量。灰尘和机油污染会严重降低环氧复合材料的粘结性能，50 g/m²的灰尘和机油污染分别使拉拔强度降低了35%和48%。高温下复合结构的粘结性能较差，60℃时的拉拔强度较30℃下降了61%。环氧复合材料和沥青路面微观上存在静电力作用，宏观上具有较高的机械咬合力，共同增强了彼此间的粘结性能。