聚合物胶乳超细水泥灌缝材料的力学性能

针对水泥路面早期裂缝类病害出现频率不断升高,有机灌浆材料难以满足苛刻的裂缝界面条件及自然环境,研究开发了苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物R161乳液改性U型超细水泥裂缝修补材料(RMFC),基于修补材料的工作性能研究,重点对其力学强度、裂缝粘结性能、收缩性及耐久性进行了全面的试验研究。结果表明:改性后的修补材料RMFC的抗折强度可提高50%以上;界面粘结强度较基准浆体提高了36%;抗渗、抗腐蚀及耐磨性均得到明显改善;其路用性能得到全面提升。     

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。     

湿热-疲劳作用下水性环氧树脂桥梁混凝土裂缝演化

为探索湿热地区桥面板混凝土裂缝结构的演化规律,设计了湿热-疲劳耦合加载试验,借助扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和Image-Pro Plus软件,分析了荷载单因素及湿热-疲劳耦合作用下桥面板混凝土裂缝结构参数的变化规律,揭示了混凝土细观裂缝的演化过程和水性环氧树脂混凝土的改性机理。结果表明：在荷载单场作用下,裂缝面积密度随作用次数单调增加,裂缝沿长度方向延伸和闭合交替变化,裂缝宽度则呈压缩和扩张交替变化;在湿热-疲劳耦合下,混凝土细观裂缝结构演化过程为压缩变形、扩展和贯通3个阶段。水性环氧树脂混凝土组裂缝面积密度、最大长度和宽度相比基准组分别降低了23.44%、33.19%和26%,分形维数减小了0.017。水性环氧树脂在混凝土内部形成的柔性聚合物膜桥联于微裂缝之间,能有效抑制混凝土细观裂缝的延伸与扩展,提高桥面混凝土耐久性。     

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%.     

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。     

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.     

湿热地区水性环氧树脂对桥面板混凝土疲劳性能的改善

为解决湿热地区桥面板混凝土抗弯拉强度和抗疲劳性能不足的问题,对浆体进行水化热测试,分析水性环氧树脂掺量对水泥水化过程的影响规律;在室内模拟湿热地区桥面板混凝土工作环境,设计抗弯拉强度试验和疲劳试验,研究水性环氧树脂掺量对桥面板混凝土抗弯拉强度和疲劳性能的影响,并对其疲劳寿命采用S-N曲线进行拟合,研究应力水平S与疲劳寿...     

基于复合纳米光催化材料的隧道尾气降解研究

将复合光催化材料TiO_2-CeO_2应用于隧道钢渣沥青混合料中,研究复合光催化材料TiO_2-CeO_2对隧道内汽车尾气的降解效能.首先研发了一套能模拟隧道环境的尾气降解试验装置,然后研究了复合光催化材料TiO_2-CeO_2对隧道钢渣沥青混合料路用性能的影响,最后通过降解效能与降解速率的评价得出了复合光催化材料TiO_2-CeO_2在隧道钢渣沥青混合料中的最佳用量.结果表明:将复合纳米光催化材料应用于隧道钢渣沥青混合料中,在纳米TiO_2的掺量为50%、纳米CeO_2掺量为0.7%时会达到光催化效率、光催化效能的峰值,该掺量下对NO和HC的降解效率峰值高达89%和95%,30 min内降解速率分别高达626.3 mg/(m~3·min)和74.75 mg/(m~3·min),且隧道钢渣沥青混合料的路用性能符合要求.