渗固粘层材料室内试验研究及性能评价

为解决普通粘层层间结合效果不好的问题并开发新型高性能粘层材料,通过渗透深度试验和渗水试验,评价了水性环氧树脂-乳化沥青混合液、单一乳化沥青这2种粘层材料的渗透效果及防水性能,并据此确定了水性环氧树脂-乳化沥青混合液的最佳配比;通过剪切试验、拉拔试验和加速加载试验评价了使用上述2种粘层材料试件的层间接触条件改善效果及路用性能.结果显示:采用水性环氧树脂-乳化沥青混合液作为粘层材料,其渗透、表面固化及层间结合效果显著;与现有的单一乳化沥青粘层相比,其层间黏结性能大幅提高,且受运料车轮载的影响比较小,可以作为新一代粘层材料.     

基于数字图像处理和有限元建模方法的沥青混合料劈裂试验数值模拟

应用数字图像处理技术及工业CT扫描获得试件图像,结合有限元建模方法,建立了包含集料、空隙和胶浆在内的沥青混合料有限元模型,并模拟研究了沥青混合料劈裂试验。结果表明:通过定义应力集中因子,可用来描述沥青混合料内部应力的不均匀分布,级配类型、模量比、有无空隙及加载位置都对模拟结果有较大影响。采用DIP-FEM方法能够很好地将沥青混合料的微观结构和宏观力学性能结合起来。     

山区公路网水泥混凝土路面使用性能模型的选择和应用

分析S型模型和指数型模型的衰变特征,结合山区公路网水泥混凝土路面的路况调查数据,采用空间代替时间的方法建立预测模型,对山区公路网的水泥混凝土路面使用性能预测模型的选择进行了探讨．     

基于响应面法的抗滑涂层材料路用性能优化

为提高普通水泥砂浆抗滑涂层的路用性能,分别研究了水性环氧树脂、SBR胶乳、CRL胶乳对涂层砂浆拉拔强度的影响;PVA纤维、BF纤维、GF纤维对开裂指数的影响;SBR胶乳、CRL胶乳对耐磨性的影响。结果表明,水性环氧树脂对提高拉拔强度最显著,PVA纤维对降低开裂指数最为显著,SBR胶乳对降低磨耗值最为显著。在单因素试验的基础上,基于Box-Behnken原理进行响应面优化,优化结果表明,改性材料的最佳掺量为:水性环氧树脂8%、SBR胶乳13.7%、PVA纤维1.1%,在此掺量条件下,抗滑涂层材料的拉拔强度为0.70 MPa、裂缝开裂指数为0、磨耗值为21.71 g/m^(2)。     

构建沥青基材料力学行为主曲线的两阶段方法

为构建普适性沥青基材料力学行为主曲线,依据主曲线定义提出了将主曲线获取与主曲线拟合分离的两阶段方法,用基质沥青的试验数据对比了采用两阶段方法与规范方法绘制主曲线时的拟合效果,并用沥青砂浆及橡胶测试数据检验了采用两阶段方法绘制主曲线时的稳健性.结果表明：两阶段方法克服了规范方法需预设主曲线模型与移位因子方程的缺陷,可在主曲线拟合阶段对主曲线模型的准确性进行检验,并可用于主曲线模型或移位因子方程的优化;两阶段方法不仅适用于构建具有时温等效特性的沥青基材料力学行为主曲线,对非沥青基材料也有较好的适用性.     

沥青混合料级配离析定量评价与相关性研究

根据21种常规级配,制备Superpave旋转压实试件用以评价沥青混合料的级配离析.利用数字图像处理技术,获得试件截面图像,并根据FeretDiameter提取图像中各档粗集料的颗粒信息.改进了结构各向异性的体视学评价方法,提出使用粗集料结构系数Jf作为评价沥青混合料试件级配离析的指标参数.对各级配的Jf值和各档粗集料分计筛余百分率关系进行了线性回归,其复相关系数R达到0.962 1.对于颗粒最大标称粒径相同的级配,使用灰色关联分析,得出结论：除颗粒最大标称粒径为9.5 mm级配外,Jf受级配中第3大筛孔分计筛余百分率影响最大.     

沥青路面裂缝细观渗流特性及试验研究

采用格子Boltzmann方法(LBM)研究分析沥青路面裂缝的细观渗流特性,建立了压力梯度作用下复杂单裂隙面细观渗流的数值模型,然后使用光滑平板裂隙渗流的经典立方定律对模型进行了验证,并且讨论了沥青混合料裂隙面的粗糙度与弯曲度对其渗流特性的影响.结果表明:随着裂隙面相对粗糙度的增大,裂隙渗流明显偏离了立方定律;随着裂隙面弯曲度的增大,裂隙渗流与弯曲度的-3.8327次方成正比.最后,采用自行研制的可加围压的侧壁橡胶膜止水渗透仪测量沥青混合料裂隙面的渗透系数,并与立方定律实用修正公式的计算结果进行对比,结果发现两者误差较小,修正公式的计算结果更加准确合理,可以为路面水渗入率计算提供准确的基本参数,从而为路面排水设计提供有价值的参考.     

沥青混合料集料微观结构的三维重构与计算

基于Matlab(R)自编程序对沥青混合料CT图片进行集料微观结构的三维重构与分离,并对分离后的集料颗粒等效直径、表面积、体积等三维几何信息进行了计算与论证.结果表明:基于CT技术进行沥青混合料集料微观结构的三维重构与分离切实可行,并且集料的三维几何信息计算结果与实际数据非常吻合.     

排水层沥青混合料设计与透水性能评价

针对沥青混合料水损害的早期破坏，进行了排水层沥青混合料配合比设计和路面材料透水试验装置的研究开发，进行比对试验，评价排水层沥青混合料透水性能，探讨评价方法和评价指标。     

基于真实沥青膜厚的沥青与集料黏结性能评价与验证

为定量评价真实沥青膜厚的沥青与集料黏结性能,基于表面能理论分析了沥青、集料与不锈钢夹具三相体系的潜在破坏模式,采用动态剪切流变仪(DSR)测试了5种沥青与2种集料在无水、有水及不同温度下的黏结性能.结果 表明:无水条件下,沥青趋向于发生内聚性失效,而在有水条件下,其趋向于发生沥青与集料界面的黏附性失效;残留拉拔强度比(RSR)与残留拉拔功比(RWR)指标能较好地区分不同沥青与集料的黏结性能,推荐采用30℃下的RWR评价沥青与集料的黏结性能.