基于响应面法的沥青发泡效果优化分析

为研究不同类型沥青的发泡效果,文章采用响应面法进行试验设计,以泡沫沥青的膨胀率和半衰期作为控制指标,加热温度和用水量为影响因素,分别对70~#、90~#及SBS~# 3种型号沥青在不同加热温度和发泡用水量情况下的发泡效果进行对比分析,并进行影响因素的显著性分析,优选出合理发泡条件;采用布氏黏度试验对合理发泡条件的泡沫沥青进行不同温度下的黏度评价。响应面试验结果表明:70~#沥青膨胀率对发泡用水量较为敏感,而半衰期则对沥青加热温度较为敏感,其适宜发泡温度为160℃,用水量为2%;发泡用水量对90~#沥青膨胀率和半衰期的影响比对加热温度的影响显著,90~#沥青的最佳发泡温度为150℃,用水量为2%;SBS~#沥青的发泡效果对沥青加热温度变化比较敏感,其最佳发泡温度为170℃,用水量为3%。黏度试验结果表明:沥青的黏度与试验温度成负相关的关系,但是发泡前、后,沥青黏度试验结果变化不明显,不宜根据黏度来确定泡沫沥青的生产温度。     

三场耦合下路面混凝土界面区结构的损伤机制

界面区是水泥混凝土结构中的薄弱区域,为揭示华北地区路面混凝土界面区结构在实际工作环境中的损伤机理,通过室内试验模拟路面混凝土在荷载、冻融和干湿三场耦合下的工作状态,采用数字图像处理技术对不同工作阶段的路面混凝土界面区结构进行图像提取与分析,揭示路面水泥混凝土在三场耦合下界面区结构的动态变化过程,进而研究三场耦合作用下路面水泥混凝土细观损伤机制.结果表明:标准养护3个月后混凝土的界面区宽度在30~40μm之间;随着荷载、冻融和干湿循环三场耦合作用时间的增长,混凝土疲劳寿命明显缩短,达到疲劳破坏时,界面区宽度接近60~70μm;三场耦合作用下界面区的扩展速度明显增加,混凝土的结构密实度逐渐降低,最大裂缝长度先延伸然后减小,而裂缝最大宽度则逐渐增加;最终确定了混凝土疲劳破坏时界面区宽度范围以及界面区结构破坏特征参数临界值.     

CPC-AC复合路面层间结合系数研究

为了研究新型复合路面CPC-AC(斜向预应力水泥混凝土+沥青混凝土复合路面)的层间结合行为,并探究其层间结合状态的表征及求解,提出以中性轴间距变化来表征层间结合状态,并推导了部分结合CPC与AC双层梁的层间结合系数η的计算公式;设计了室内单层梁(沥青混合料和水泥混凝土)的小梁三点弯曲试验以及双层梁低温弯曲模拟试验,确定了单层小梁的弹性模量和部分结合双层梁抗弯刚度等计算参数;为分析层间结合系数η表征CPC-AC复合路面层间结合的能力,在CPC板表面设置了植石、刻槽以及凿毛3种处理方式,其层间黏结分别采用不同洒布量的SBS改性沥青及SBS改性沥青同步碎石封层,通过剪切试验论证了层间结合系数η表征CPCAC复合路面层间黏结行为的可行性。研究结果表明:通过室内双层梁弯曲模拟试验和双层梁的抗弯刚度计算公式成功求得层间结合系数η;不同层间处理方式下,层间结合系数的变化规律与芯样剪切试验结果一致,说明层间结合系数η可表征CPC-AC复合路面的层间结合状态;采用不同处理方法,使用不同层间黏结时层间结合系数差异较大,当CPC板采用植石+SBS改性沥青黏层方案,且沥青洒布量为0.4kg/m~2时,其结合状态最好,层间结合系数达到0.463。     

基于正交试验的泡沫沥青的发泡性能

采用自主研发的泡沫机,通过正交试验研究,探讨了沥青种类、沥青温度、发泡用水量及压力(气压和水压)等因素对沥青发泡性能的影响,分析了沥青的发泡影响因素和发泡工艺.研究表明:合适的沥青温度可改善沥青的流动性,有利于提高泡沫沥青的膨胀率;不宜单纯为了增大膨胀率而提高用水量,过多的用水量反而会抑制沥青泡沫的生长,尤其是改性沥青;压力对基质沥青与改性沥青发泡性能的影响规律刚好相反;基质沥青和改性沥青的发泡性能需分别对待,建议采用辽宁盘锦牌沥青时,在改性沥青的基础上,将基质沥青的膨胀率增加25%,半衰期延长30%.     

层间接触状态对桥面铺装结构力学响应的影响

为解决混凝土桥桥面铺装结构设计时对调平层与沥青铺装层层间真实接触状态考虑不足的问题,采用理论推导和室内试验相结合的方法,应用层间接触系数来评价不同层间处治措施下的层间接触状态,同时采用ANSYS软件对不同接触条件下的力学响应进行分析.结果表明,植石措施下的层间接触系数值最大,为0.607,这与其表面构造深度大有关;部分连续层间接触状态下沥青铺装结构的受力状态明显较完全连续接触条件恶化,以拉毛措施下的沥青铺装层剪应力为例,XY向、YZ向剪应力最大值分别为0.412 MPa和0.421 MPa,较完全连续条件下的0.195 MPa和0.222 MPa分别增加了111%和91%,说明以完全连续层间接触条件进行铺装结构设计是不合理的;四种混凝土表面处治措施下,各铺装层所受最大应力变化不大,但与完全连续状态相比,沥青铺装层的受力状况明显恶化,说明在铺筑实体工程时要尽可能增强调平层与沥青铺装层的层间接触状态.     

粉煤灰活性测试方法

选取了3个省9种典型粉煤灰,通过石膏激发活性加速反应试验方法对粉煤灰活性进行了研究。通过对比研究粉煤灰的单位质量比表面积、活性度以及石灰粉煤灰强度之间的关系,提出了粉煤灰活性指数指标。该指标将粉煤灰的外部宏观细度控制指标、比表面积及内部活性控制指标和活性度有机的结合在一起。通过实测对比活性指数指标与二灰砂砾早期强度之间的关系,表明该指标能够快速评价粉煤灰活性,且测试方法简单,利于推广应用。     

聚合物胶乳超细水泥灌缝材料的微观结构

在苯乙烯/丙烯酸脂类聚合物R161乳液改性U型超细水泥的工作性试验研究的基础上,利用X-衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热差分析(DTA)、热重分析(TG)和压汞测孔等多项现代物相测试分析技术,对R161改性U型超细水泥硬化浆体的微观形貌、水化产物及孔结构进行了研究,分析了聚合物改性超细水泥微观结构与宏观性能之间的相关性。结果表明:改性材料中粗晶粒减少,凝胶增多;聚合物的填充和密封作用使聚合物R161改性超细水泥(RMFC)界面过渡区水化物取向性降低,结构明显细化,总孔隙率减小,孔结构更趋合理,使这种新型裂缝修补材料的微观结构得到了全面改善。     

沥青混合料低温抗裂性能评价及影响因素

通过低温(0℃,-10℃,-20℃)弯曲试验,对3种沥青、8种级配、2种石料组成的沥青混合料的低温性能进行了全面评价,并首次引入了一个判别沥青混合料低温破坏属性的参数Su,当Su接近于1时,混合料发生脆性破坏;而当Su大于1时,发生柔性破坏。最后探讨了影响沥青混合料低温抗裂性的主要因素。     

回收橡胶树脂复合改性剂的研发及其适应性验证

研究了回收橡胶树脂和丁苯橡胶种类对沥青三大指标的影响,以及回收橡胶树脂对沥青离析程度、高温稳定性能的影响,研发了一种新型回收橡胶树脂复合改性剂,并采用3种典型沥青对回收橡胶树脂复合改性剂的适应性进行评价.结果表明:随着回收橡胶树脂掺量的增加,沥青针入度逐渐减小,延度和软化点逐渐增大;随着回收橡胶粉掺量的增加,沥青针入度、延度和软化点均呈现先增大后减小的趋势,回收橡胶树脂与沥青的离析程度呈先减小后增大的趋势,沥青混合料动稳定度逐渐增大;2~#丁苯橡胶对沥青延度提升非常明显;新研究的回收橡胶树脂复合改性剂对于基质沥青具有很好的适应性.     

三类沥青路面结构力学响应的对比分析

针对半刚性基层、柔性基层及复合式基层沥青路面的不同力学分布特征,以京津塘高速公路改扩建工程为依托,采用壳牌设计软件BISAR 3.0为计算工具,并用Mathlab 7.0软件将三类沥青路面结构、各主要力学响应量进行三维化处理,并对力学响应分布进行了比较分析.结果表明:从路面整体受力的角度看,复合式基层沥青路面的各项力学响应均介于柔性基层沥青路面及半刚性基层沥青路面之间;复合式基层沥青路面较柔性基层沥青路面及半刚性基层沥青路面有较大的力学优势.