不同直径玄武岩纤维对沥青混合料性能影响

为研究玄武岩纤维直径参数对AC-13C型沥青混合料性能的影响,对7, 13, 25μm三种不同直径纤维改性后的沥青混合料的高温性能、低温性能和抗裂性能进行检测和对比分析,并结合滑移理论分析玄武岩纤维的直径对混合料中增强作用的影响.结果表明,不同直径的玄武岩纤维在不同程度上增强了沥青混合料的高温、低温、抗裂性能,在相同玄武岩纤维掺量下,纤维的直径越小,其对沥青混合料的增强效果越明显,这是由于纤维直径越小时滑移率越小,混合料性能增强效果越好.

不同纤维增韧环氧沥青混合料性能

为探究不同种类纤维(玄武岩纤维、玻璃纤维和聚酯纤维)对环氧沥青混合料抗开裂和耐疲劳性能的提升效果,在混合料配比设计的基础上,采用车辙试验、低温小梁试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验等对其进行路用性能测试。通过冲击试验,探究纤维对环氧沥青混合料的三种增韧效果:在环氧沥青混合料中添加纤维可以不同程度提高其路用性能;低温性能再加入纤维后,提升效果较为明显;添加玄武岩纤维路用性能优于玻璃纤维和聚酯纤维。

高寒大温差条件下玄武岩纤维沥青混合料低温性能研究

本研究基于低温弯曲实验、冻融劈裂实验和约束试件温度应力实验,模拟北方高寒地域环境纤维沥青混合料的低温耐受性,探究了沥青种类、玄武岩纤维长度和直径对沥青混合料低温性能的影响规律。研究结果表明:在高寒大温差条件下,沥青种类对沥青混合料低温性能具有显著影响,其中SBS改性沥青>70#基质沥青;在相同纤维掺量下,三种直径的玄武岩纤维对AC-13混合料低温性能的改善作用为7μm>16μm>25μm;三种长度(3 mm、6 mm、12 mm)的玄武岩纤维对AC-13混合料的性能改善呈先增后减趋势,6 mm长度的纤维对低温性能改善效果最佳。该研究成果可为玄武岩纤维在寒冷地区道路上的应用提供实验参考,也可作为教学案例应用于土木工程领域研究生课程,用来研究高寒地区道路工程路面材料的特殊设计需求。

沥青混合料高温车辙虚拟仿真实验设计与实现

为了深入理解和系统掌握沥青混合料高温车辙实验原理、影响因素及评价指标,设计了沥青混合料高温车辙虚拟仿真实验。实验由路面温度场检测、交通量检测、混合料配合比设计、多参数车辙实验和微观力链模拟等多个模块组成,涉及道路材料、设计及检测等多门专业课程知识点。通过多参数车辙实验,可分析不同温度、荷载作用下沥青混合料抗高温性能的变化规律,还可探索抗车辙剂、玄武岩纤维等添加剂对沥青混合料抗高温性能的提升效果。结果表明,高温和重载的叠加作用会大大加速沥青路面车辙的形成,添加玄武岩纤维后沥青混合料的高温性能可提升68%以上。此外,通过可视化模拟,能够从微观层面直观展示沥青混合料车辙病害形成机理,为相关课程实验教学提供支撑。

高性能再生微粉基地聚合物注浆料的活化制备及性能研究

本研究利用废弃混凝土制备再生骨料过程中产生的再生微粉制备了一种高性能低碳型地聚合物注浆料。通过对再生微粉进行热-机械协同活化处理并在碱激发剂的作用下制备再生微粉基地聚合物注浆料,研究了活化制度对注浆料工作性能、力学性能、泌水率、24 h自由膨胀率以及微观结构的影响。性能测试表明除24 h自由膨胀率外,当热活化温度不变时,再生微粉基地聚合物注浆料的工作性能、力学性能、泌水率均随微粉球磨时间的延长先升高后降低。当球磨时间不变时,注浆料的性能随热活化温度的升高先升高后降低。再生微粉热活化温度为750℃、机械球磨时间为10 min时,制备的再生微粉基地聚合物注浆料的性能最佳。微观分析表明热-机械协同活化极大地提高了再生微粉的活性和比表面积,进而改善了注浆料的致密程度,活化制度的改变对注浆料的性能和结构的影响极为显著。再生微粉基地聚合物注浆料的制备为高值化处理废弃混凝土提供了新思路。

玄武岩纤维直径对其沥青混合料性能的影响

为研究玄武岩纤维直径对其沥青混合料性能的影响,设计制备掺有7、16、25μm这3种直径玄武岩纤维的AC-13沥青混合料,采用车辙试验、单轴贯入试验、低温小梁试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验测试其路用性能,通过理想开裂试验、动态模量试验测试其力学性能。结果表明:玄武岩纤维直径对沥青混合料各项性能指标的改善效果影响较大,沥青混合料的最佳油石比随着玄武岩纤维直径的减小而略有升高;由于相同纤维掺量和纤维长度条件下,纤维直径越小,其根数越多,在沥青混合料中形成的筋体网络越丰富,故7μm直径玄武岩纤维对沥青混合料的高低频动态模量、中低温抗裂性能以及高温抗变形能力改善效果最为显著。研究结论可为沥青混合料用玄武岩纤维的精细化设计提供参考。

二次老化后的再生沥青性能变化分析

本研究对70#沥青和SBS改性沥青进行一次老化,并通过抽提试验得到废旧沥青回收料(RAP)旧沥青作为试验原材料。随后,将再生剂添加进三种老化沥青,制备出相应的三种再生沥青。对再生沥青的三大指标进行分析研究,结果表明,最佳掺量(6%)情况下,再生剂不仅能够有效恢复旧沥青的针入度、软化点、黏度,亦能有效恢复其高温和低温流变特性;再生沥青经二次老化后,其针入度下降、软化点上升、旋转粘度上升、高温性能提升以及低温性能进一步下降。

复掺纤维对冷拌环氧沥青混合料性能的影响

为了研究复掺纤维对冷拌环氧SMA-10沥青混合料性能的影响,采用玄武岩纤维(basalt fiber,BF)和聚酯纤维(polyes⁃ter fiber,PF)复掺,分析多种复掺纤维比例对冷拌环氧SMA-10沥青混合料高温性能、低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳性能及抗老化性能的影响。通过数字图像处理和离散元仿真技术构建沥青混合料二维数值模型,提取离散元模型的骨架特征参数以确定纤维最佳掺配长度。复掺纤维掺量变化分别为0.3%PF、0.2%PF+0.1%BF、0.2%BF+0.1%PF、0.3%BF。结果表明:单掺0.3%玄武岩纤维的路用性能、抗疲劳性能、抗老化性能提升效果均优于单掺0.3%聚酯纤维。其中0.2%BF+0.1%PF的性能提升最佳,相较于单掺聚酯纤维和单掺玄武岩纤维,动稳定度分别由37058次·mm^(-1)和42000次·mm^(-1)增到45000次·mm^(-1),增长了21.4%和7.1%,抗弯拉强度由29.01 MPa和30.53 MPa上升为32.08 MPa,提高了10.6%和5.1%,650με应变条件疲劳寿命由163万次和183万次增至197万次,提高了20.9%和7.7%。在冷拌环氧SMA-10沥青混合料中复掺纤维可以提升其路用性能,玄武岩纤维和聚酯纤维复掺效果优于单掺。

纳米ZnO/SBS改性沥青储存稳定性及其机理分析

为了改善纳米氧化锌/苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(ZnO/SBS)改性沥青的热储存稳定性,选用两种基质沥青、两种SBS的纳米ZnO/SBS改性沥青,通过离析试验,研究分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的制备工艺、基质沥青种类、SBS类型及掺量、纳米ZnO掺量等因素对纳米ZnO/SBS改性沥青稳定性的影响.采用表面稳定剂改善纳米ZnO/SBS改性沥青的热储存稳定性,利用荧光显微图像分析了纳米ZnO/SBS改性沥青的稳定机理.结果表明,纳米ZnO/SBS改性沥青离析主要是由于SBS的离析所引起,纳米ZnO的加入在一定程度上改善了SBS改性沥青热储存稳定性,但是效果甚微;添加稳定剂可以制得热储存稳定性良好的纳米ZnO/SBS改性沥青.

环境因素组合作用下TOR橡胶沥青老化试验研究

为探究自然环境因素对维他连接剂(Trans-polyoctenamer rubber reactive modifier,TOR)橡胶沥青老化的影响,设计热、氧、水、光四种环境因素组合对TOR橡胶沥青进行了老化试验。通过老化后TOR橡胶沥青的环球软化点、布氏粘度、动态剪切流变等试验,分析了TOR橡胶沥青在环境因素老化作用下性能的变化;通过红外光谱试验,分析了环境因素老化TOR橡胶沥青的机理。试验结果表明:紫外光和水的作用均会加剧沥青的老化,特别是光老化对经过水老化后的沥青老化作用尤为严重;水能够溶解部分老化产物加速沥青的老化。研究结果为TOR橡胶沥青的生产、使用和再生利用奠定理论基础。

改性沥青荧光显微观测样本制备方法

针对目前改性沥青荧光显微观测中观测样本制作手段的多样、不规范性,在通过运用荧光显微镜观测多种样本制备方法所得样本的基础上,全面分析了样本制备过程中添加盖玻片、玻片底面加热等常用手段对改性沥青荧光显微观测结果的影响。结果表明:保证样本不受外力和温度等扰动是获得改性沥青荧光显微真实形态结构的必要条件;样本表面平整是改性沥青荧光显微形态图像能得以有效获取的前提和基础;样本定量、定形是保证改性沥青荧光显微形态结构重现性好的有效途径。提出了保证改性沥青荧光显微形态重现性、稳定性好的样本制备方法。

SBS改性沥青性能及显微形态结构分析

为探索改性沥青宏观性能与显微形态结构的关系,选取3类、4种剂量的SBS改性剂与2种基质沥青分别制备改性沥青,通过环球软化点、布氏黏度、动态剪切流变试验及荧光显微镜分析技术,从宏观性能与微观形态结构方面同时探讨比较了各类SBS改性沥青。结果表明:改性沥青性能是改性剂在沥青中的相态、形状、大小、百分率含量和均匀性等微观形态共同作用的结果。一般地,改性剂粒子面积百分率越大、长短轴之比及其标准差越小、平均面积越小,改性沥青的改性效果越好。研究成果为后续根据改性沥青微观形态参数定量改性沥青的性能研究奠定了基础。

SBS改性沥青荧光显微图像的采集与处理

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青荧光显微分析过程中荧光显微图像的采集与处理方法为研究对象,讨论了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青显微图像获取过程中的影响因素以及对显微图像进行处理时所采用的主要手段和注意点.通过具体实例给出了图像采集的最佳放大倍数、曝光时间的确定方法以及显微图像质量的灰度直方图评价方法,确定了显微图像进行量化表征之前进行景深扩展、图像增强、对象分割、目标分离等一系列处理方法的标准步骤和进行目标分离时改性粒子的区域选取原则,为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青荧光显微图像量化研究提供理论依据.

基于数字图像分析技术的SBS改性沥青分散均匀性评价

聚合物改性沥青分散相分布均匀性是影响和评价改性沥青改性效果的重要指标。在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青荧光显微图像数字化预处理的基础上,借助专业的图像处理与分析软件提取显微图像中分散相的特征参数,并分别采用Morishita指数法、Poisson比较法、Gini系数法、Christiansen系数法对聚合物改性粒子的分散相均匀性进行评估。通过比较几种评价方法结果的准确性与合理性,给出评价聚合物改性沥青改性粒子分布均匀性的推荐方法:Morishita指数离差值和Christiansen分散系数可以对聚合物改性沥青中聚合物相的分布均匀性进行有效的定量评价。

灰关联方法确定SBS改性沥青宏观性能微观评价指标

为了确定SBS改性沥青宏观性能的微观评价指标,首先,选取道路石油沥青与改性剂,在不同的改性剂掺量和剪切时间下制备改性沥青;然后,进行宏观性能测试与荧光显微图像采集,提取聚合物微观形态的特征参数。利用灰关联方法确定与SBS改性沥青宏观性能关联度高的微观评价指标。研究结果表明：面积百分率和长短轴之比与改性沥青宏观性能关联程度优于其他指标,且当面积百分率为18.5%～19.5%、长短轴之比为1.78～1.82时,SBS改性沥青的宏观性能最优。

基于层次分析理论的旧沥青路面胶结料老化等级评定方法研究

对旧沥青胶结料老化等级的分析评价是其再生利用的基础,而目前广泛使用的黏度和针入度分级方法存在耗时过长、试验有误差等缺点。与传统方法相比,通过对旧沥青路面胶结料的面层结构、使用年限等原始信息的收集,基于层次分析理论推导得到年限计算公式并以此计算获得旧沥青路面胶结料的综合使用年限,用以评定旧沥青路面胶结料老化等级,既能准确得到与传统方法相同的等级标准,又避免了繁琐的试验。

废胶粉改性沥青存储稳定性研究

采用高速剪切工艺在试验室制备了废胶粉改性沥青,基质沥青为泰州中海70#,废胶粉为南通橡胶厂提供的80目胶粉。聚合物改性沥青的储存稳定性能常规的评价是采用沥青离析试验方法。利用荧光显微照相技术和红外光谱法的现代测试手段对废胶粉改性沥青进行微观结构分析,从而揭示废胶粉改性沥青储存稳定性能。分析结果表明:废胶粉改性沥青虽然提高了沥青的性能,但其存储稳定性相应较差。废胶粉掺量越大,基质沥青中游离的废胶粉增加,致使离析变大。

基于改进测试方法的透水沥青混合料空隙阻塞试验研究

为研究透水沥青混凝土路面服役过程的空隙阻塞行为,针对透水沥青混合料车辙试件的优点和特性,自制常水头竖向渗透系数测定装置测定透水沥青混合料在径流雨水作用下的渗透系数,绘制归一化时程曲线分析其空隙阻塞效应。结果表明,透水沥青混合料的空隙阻塞过程由"快速阻塞"、"阻塞部分恢复"和"渐进阻塞"三阶段组成,空隙衰减曲线对透水沥青路面空隙阻塞程度的预估、路面清洗时间节点的确定具有一定的指导意义。

TOR橡胶沥青在路面养护中的应用研究

为研究维他连结剂(trans-polyoctenamer rubber reactive modifier,TOR)橡胶沥青在路面养护中的适用性,通过室内试验,基于沥青玛蹄脂碎石(stone matrix asphalt,SMA)级配制备了湿法TOR橡胶沥青混合料,测试其路用性能;依托江苏省道S333邮仪段大中修罩面工程进行了试验路的摊铺和现场检测.室内试验结果表明:TOR橡胶沥青混合料的各项路用性能均满足现行改性沥青混合料规范要求;现场施工及检测结果表明:TOR橡胶沥青混合料具有良好的施工和易性、节能环保等特点,且试验路各项检测指标均满足公路沥青路面施工规范要求.

最大密实度和最大嵌结力集料级配的设计

一个能形成最大密实度和最大颗粒嵌结的集料级配对混合料来说 ,是当前非常急需的。选用了 5种不同类型的集料进行研究 ,每一种集料都附带有许多种的被选级配。研究表明 ,在当前各种已使用的级配之中 ,李氏法能够获得所有类型集料的最小空隙率。并开发出命名为“RATMIX”