沥青路面内部缺陷无损检测技术研究综述

为了快速、准确地检测出沥青路面内部缺陷和病害,以便及时采取养护或其他处理措施,保障道路行车安全。同时,为促进沥青路面内部隐性病害和缺陷无损检测技术的发展,对现有沥青路面内部缺陷的无损检测技术进行了综述。分别综述了探地雷达的基本原理、在沥青路面检测中的应用以及探地雷达图谱的智能识别,超声波检测技术的检测原理、超声波的衰减规律研究和其在路面内部缺陷检测中的应用与研究,红外热成像技术、核子密度仪、无核密度仪和瑞利波法的检测原理和在沥青路面内部缺陷检测中的应用与研究,最后汇总了各检测技术的检测原理、检测缺陷类型和优缺点等,并探讨了各检测技术存在的问题和未来的发展方向,为沥青路面内部缺陷无损检测技术的进一步应用与研究提供了参考和依据。

磷石膏改性沥青高低温性能研究

为评价固废磷石膏作为沥青改性剂的可能性,对磷石膏改性沥青的高低温性能进行评价。分别将不同掺量的磷石膏加入到70#基质沥青中,以制备磷石膏改性沥青。通过动态剪切流变仪的温度扫描、频率扫描、多重应力蠕变模式测试磷石膏改性沥青高温流变特性,并基于Sigmoidal方程建立流变主曲线,通过弯曲梁流变仪评价磷石膏改性沥青低温抗裂性。研究结果表明,随着磷石膏的加入,磷石膏改性沥青的复数剪切模量(G^(*))提高并高于70#基质沥青,相位角(δ)差距不大,Shenoy车辙参数[G^(*)/(1-1/sinδtanδ)]明显提高;磷石膏的掺入能提高沥青在0.1,3.2 kPa的蠕变恢复率,并且降低在0.1,3.2 kPa的不可恢复柔量。添加磷石膏会增强基质沥青的高温性能,同时会略微降低沥青的低温抗裂性能,但是不会影响PG低温分级中的设计温度。

聚脲甲醛-生物油微胶囊的研制及性能探究

为研究微胶囊对沥青路面微裂纹的愈合效果,首先利用聚脲甲醛(作为微胶囊壁)和生物油(作为微胶囊心)采用原位聚合法制备微胶囊,采用扫描/透射电子显微镜和热重分析探究微胶囊的外观形貌和热稳定性;然后将微胶囊用于制备微胶囊/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene, SBS)复合改性沥青,通过动态剪切流变仪和离析试验探究微胶囊的掺加对复合改性沥青路面性能的影响;最后通过延度愈合率试验验证微胶囊的愈合效果,并结合宏微观试验分析其愈合机理。结果表明:微胶囊呈现类球状,且表面较为粗糙,增大了与沥青的接触面积。微胶囊的热稳定性较好,其囊壁可承受沥青混合料生产过程中的高温环境。随着微胶囊的添加,复合改性沥青的低温塑性和耐热性均有所改善。此外,复合改性沥青的储能模量和损失模量也有所提升,即微胶囊的添加提升了SBS改性沥青的黏弹性能,这可能是由于添加的微胶囊与SBS和基质沥青具有很好的相容性,且微胶囊均匀分散在沥青内部并嵌入SBS呈现的网状结构中,这也在离析试验和荧光显微试验中得以证实。当微胶囊的掺量为0.4%时,复合改性沥青的愈合率达到最高。

不同基层类型水泥混凝土路面温度应力的差异

为了研究不同基层类型水泥混凝土路面的温度效应,基于北京足尺环道对半刚性基层与柔性基层水泥混凝土路面的温度场、温度应变及温度应力的变化规律进行了对比分析。结果表明:柔性基层水泥混凝土路面的温度和温度梯度均比半刚性基层水泥混凝土路面高,且半刚性基层水泥混凝土路面受温度影响较小,所以使用半刚性基层作为水泥混凝土路面基层可以减小水泥混凝土板内的温度波动;水泥混凝土路面的基层类型不同,水泥混凝土板不同位置处的温度应变不同,滞回圈的分布与开闭状态也不同;虽然半刚性基层水泥混凝土路面会略微增大板中心处的温度应变,但可以大大减小板纵缝边缘中部处的温度应变,所以使用半刚性基层作为水泥混凝土路面基层能有效降低水泥混凝土板内温度应变;虽然半刚性基层水泥混凝土路面板中心处的平均温度应力增量略大,但其板纵缝边缘中部处的平均应力增量较小,且半刚性基层水泥混凝土路面的温度应力值及温度应力随时间的波动均较小,同时两种基层水泥混凝土路面在板中心和板纵缝边缘中部处的最大温度应力值分别出现在水泥混凝土路面板顶和板中,所以使用半刚性基层作为水泥混凝土路面基层有利于减小水泥混凝土板内温度应力。综上所述,与柔性基层水泥混凝土路面相比,半刚性基层水泥混凝土路面受温度场、温度应变及温度应力的影响较小。

沥青路面温度应力研究进展

温度作为沥青路面服役过程中不可忽略的环境因素,已受到了国内外的广泛关注。温度变化会导致路面结构内部产生不同的温度应力,为掌握其主要研究方法及现状,从理论解析、数值模拟及试验研究三方面展开分析,系统总结了不同方法的应用场景及局限性,为后续完善研究方法提供参考。研究结果表明:理论解析法中先后考虑了材料黏弹性、应力历史和松弛效应,研究趋于逐渐完善,其中Judycki解析方法考虑了材料流变特性及黏弹特性,较Monismith解析方法、Hills&Brien解析方法更符合路面实际受力特性,但由于理论解析均存在部分假定,使得温度应力预估模型与实际数值存在偏差,后续研究可从沥青混合料材料特性入手,如考虑材料黏弹特性、完善理论模型、提高理论公式的使用范围及精度等;数值模拟法可以科学高效研究不同应力状态、参数取值及环境因素对沥青路面服役性能的影响规律,但模型的合理性依赖于材料参数的选取,后续研究应以科学定义、全面获取材料参数为切入点;室内试验TSRST的国际承认度高,常被用作解析方法合理与否的衡量标准,足尺路面试验环道较室内试验更科学,具有空间便利性、技术便利性及时间便利性,是进行路面结构实际响应研究最有效的方法,针对足尺路面试验环道数据的分析或将成为后续研究热点。

关于山区高桥隧比公路沥青铺装耐久性的思考

我国山区高速公路桥隧比高,且桥隧结构往往是交通关键节点,其沥青铺装层耐久性对于交通安全和通畅影响较大,本文从桥隧沥青铺装耐久性出发,探讨桥隧路面“长寿命”的影响因素。

紫外老化作用下PPA/SBR改性沥青胶浆及混合料高低温性能研究

通过高温温度扫描试验、BBR低温蠕变试验对粉胶比为0.6、0.9、1.2的90#基质沥青胶浆、SBR改性沥青胶浆及PPA/SBR改性沥青胶浆紫外老化前后的高低温流变性能进行了研究,利用高温车辙试验及低温小梁弯曲试验对其紫外老化前后的沥青混合料高低温性能进行分析,同时引入沥青胶浆的车辙因子老化指数ASTA、蠕变劲度老化指数SAI、蠕变速率老化指数mAI,沥青混合料动稳定度老化指数DAI、弯曲劲度模量老化指数SBAI对沥青胶浆及沥青混合料的抗紫外老化性能进行定量分析,结果表明:紫外老化会提高沥青胶浆的高温抗变形能力,而显著降低沥青胶浆的低温抗裂性。而对于沥青混合料而言,紫外老化劣化了90#基质沥青混合料及SBR改性沥青混合料的高温抗车辙性能,提高了PPA/SBR改性沥青混合料的抗车辙性能,而低温抗裂性在紫外老化后均出现了明显下降,但PPA/SBR改性沥青混合料紫外老化前后都具有最佳的低温抗裂性能。说明PPA的掺入有效提高了SBR改性沥青胶浆及沥青混合料的高温抗变形能力、低温抗裂性能及抗紫外老化性能。研究成果表明:PPA/SBR沥青材料非常适用于高寒高海拔地区。

道路沥青材料VOCs释放特性与抑制措施研究进展

沥青作为常用的建筑材料被广泛应用于路面铺筑、房屋防水等领域。采用沥青材料铺筑的路面具有平整无接缝、行车舒适性好、维修方便等优点,是道路路面类型的主要选择方式。然而,沥青材料在使用过程中会向周围环境释放挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs),VOCs严重影响空气质量、危害人体健康。深入开展沥青材料VOCs释放特性与抑制措施研究是发展绿色交通的重要手段之一。当前国内外学者分别从表征方法、组分组成特征及影响因素、抑制措施等方面开展研究。对研究成果归纳表明,目前沥青材料VOCs的表征方法尚未形成统一标准,导致研究成果难以对比分析;VOCs组分释放特征及影响因素未与沥青材料内部属性建立关联;当前抑制措施中的抑制剂开发缺乏理论指导,抑制剂存在抑制效率低、沥青性能差等缺点。本文综述了国内外关于沥青材料VOCs释放特性与抑制措施的研究现状,分别对沥青材料VOCs的表征方法、组分组成特征及影响因素、抑制措施进行介绍,分析了沥青材料VOCs现有研究存在的问题并对其未来研究进行展望。

沥青路面薄层环氧铺装材料抗滑性能衰变规律

为研究薄层环氧铺装材料路面抗滑性能的衰变规律,采用4种粒径在1~4 mm范围内的骨料颗粒并结合双组份环氧树脂材料组成了抗滑磨耗层。经过10 h的小型加速加载试验后,分析了不同粒径耐磨颗粒、不同岩性抗滑骨料及不同施工工艺条件下薄层抗滑性能的衰变规律。利用数学模型对摩擦系数和构造深度值进行了拟合与回归分析,通过分析数学模型中参数a的绝对值得到了对环氧树脂薄层抗滑耐久性能影响程度最大的关键因素。最后提出了基于荷载作用次数和抗滑指标的稳态方程及抗滑衰变通用模型。结果表明:抗滑骨料粒径越大,薄层的抗滑性能越好;选择玄武岩或辉绿岩作为骨料的薄层,其抗滑能力的综合表现好于金刚砂和陶瓷颗粒;在单层砂浆涂抹工艺下制作成型的薄层试件其抗滑性能衰减幅度虽然不大,但由于抗滑骨料与黏结剂混合搅拌后导致薄层表面的抗滑性能下降,综合来看,在双层铺洒工艺下制作成型的薄层试件其抗滑性能最好;不同岩性的骨料对薄层抗滑耐久性能的影响程度最大,其次是不同施工工艺,而粒径大小的影响程度最小;该稳态方程能够缩短40%左右的测试时间,显著提高了试验效率。所提出的抗滑衰变通用模型能够为相关实际工程案例中抗滑耐久性能的预测提供参考。

沥青稳定基层混合料疲劳性能试验研究

对5种级配的沥青稳定基层混合料进行了控制应变的三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了级配、沥青用量、沥青品种和温度对沥青稳定基层疲劳性能的影响规律。研究表明:悬浮密实型沥青混合料的疲劳性能较嵌挤型沥青混合料好得多;沥青用量增加,疲劳寿命显著增长,由马歇尔方法确定的最佳沥青用量并非沥青混合料疲劳性能最佳的沥青用量;沥青混合料疲劳寿命随试验温度的提高而显著增长;采用改性沥青的沥青混合料疲劳性能较普通沥青有一定改善。这些规律可以为沥青稳定基层的混合料设计提供参考。

生物重油再生沥青物理性能试验研究

为研究生物重油对老化沥青再生的可行性,选取3种生物重油进行试验。对3种生物重油进行比重、黏度、水分含量、元素分析、红外光谱等理化性能测试;将3种生物重油按照2%、4%、6%、8%的比例掺配至经室内模拟老化后的70#沥青中,通过针入度、延度、软化点、黏度试验,对比分析3种生物重油对70#老化沥青再生效果的差异性;参照沥青混合料最佳沥青用量的方法确定生物重油的最佳掺量。结果表明:随生物重油掺量的增加,老化沥青软化点和黏度呈下降趋势,针入度和延度呈上升趋势;生物重油再生性能存在一定的差异性,生物重油A和B再生性能较好,生物重油C再生性能稍差;生物重油A、B、C最佳掺量分别为3.9%、4.6%、6.4%。

不同分子量聚乙二醇/二氧化硅定型相变材料的性能

以聚乙二醇为相变材料、二氧化硅为基体材料,采用温度促凝法制备出不同相对分子质量的聚乙二醇/二氧化硅定型相变材料(PEG/SiO2ss-PCMs)。运用综合热分析、红外光谱及偏光显微镜分析不同相对分子质量的PEG对PEG/SiO2性能的影响。结果表明,ss-PCMs中PEG与SiO2凝胶相互之间是靠氢键进行简单的物理吸附的,SiO2未影响PEG的相变行为,ss-PCMs中的PEG仍具有良好的结晶性能。ss-PCMs的相变温度、相变焓随相对分子质量的增加而增长,在多次温度循环下相变焓为85.3 J/g^108.1 J/g。

基于综合性能的沥青混合料组成结构优化

为了基于性能进行沥青混合料组成设计，对沥青混合料的综合性能优化进行了研究。根据胶浆理论，将沥青混合料的性能分为分散相主导型和分散介质主导型两类。选择4．75mm筛孔通过率、0．075mm筛孔通过率（矿粉用量）、粉胶比、空隙率作为沥青混合料性能优化决策参数。采用BP神经网络和遗传算法相结合的方法，对沥青混合料组成结构参数进行了优化。研究结果表明，随着疲劳性能的权重减小和高温稳定性权重的增大，4．75mm筛孔通过率应逐渐减小；无论对疲劳性能还是高温稳定性，都需要5％～7％的矿粉用量和足够的沥青用量；粉胶比越小，沥青用量越大，疲劳性能越好；3％～4．5％空隙率的沥青混合料综合性能较好。

沥青混合料疲劳性能关键影响因素分析

从材料角度讨论了影响沥青混合料抗疲劳性能的因素 ,对不同因素条件下沥青混合料室内疲劳试验结果进行灰关联分析 ,分别研究了沥青性质、集料级配和混合料体积参数对沥青混合料疲劳模型中K值和n值影响的程度 .研究表明 :混合料饱和度和空隙率对K值 ,即沥青混合料疲劳寿命有较大影响 ;胶粉质量比和沥青膜厚度对n值 ,即疲劳寿命对应力水平变化敏感程度有较大影响 .因此要提高沥青混合料耐疲劳性能 ,应保证沥青用量 ,从而形成高质量的沥青胶结料 ,并使混合料充分密实 .

沥青混合料高温稳定性影响因素分析

沥青路面车辙是多因素综合作用的结果。本文从混合料角度分析了影响沥青混合料高温抗车辙性能的因素,并通过不同因素条件下沥青混合料高温车辙试验,分别以动稳定度和总变形量作为参考序列,对影响因素进行灰关联分析。研究认为,沥青混合料空隙率和矿料4 75mm筛孔通过率对于混合料高温稳定性有重要影响。

沥青稳定碎石高温稳定性影响因素的灰熵分析

通过合理的混合料组成设计,提高沥青稳定碎石的高温稳定性,有助于减少柔性基层沥青路面出现高温流动性车辙变形。文章在ATB25和ATB30级配范围内,选择9种集料级配,采用3种沥青,分别制备了13种沥青稳定碎石混合料,并通过高温车辙试验测试其动稳定度指标,然后运用灰关联熵方法分析了沥青针入度、空隙率、沥青用量、饱和度、4.75 mm筛孔通过率、0.075 mm筛孔通过率、粉胶比及公称最大粒径对沥青稳定碎石高温稳定性能的影响显著程度。分析结果表明,沥青针入度、空隙率对混合料高温稳定性具有较显著影响;为了提高沥青稳定碎石高温抗车辙性能,应选用高粘度沥青结合料,4%左右空隙率的混合料具有较佳的高温性能。

柔性路面级配碎石基层弹性模量取值研究

级配碎石材料具有显著的非线性特点,因此级配碎石弹性模量取值需考虑路面结构参数的影响.本文采用正交方法对影响柔性路面级配碎石基层应力状态的路面结构参数进行了分析,认为沥青面层厚度和土基模量是影响级配碎石基层弹性模量的主要因素.通过多元非线性回归分析,建立路面参数与级配碎石弹性模量的关系,提出了级配碎石基层弹性模量计算公式,较目前的经验取值方法更合理.

基于SCB试验的沥青混合料宏观断裂愈合性能研究

为了研究沥青混合料宏观断裂的自愈合性能,采用半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)试验对70#基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料进行了断裂-愈合-断裂试验,并将愈合前后加载试验的强度恢复率定义为愈合指数(healing index,HI),分析了愈合时间、愈合温度和压力对混合料自愈合性能的影响.结果表明:发生宏观断裂的沥青混合料在一定环境中愈合后,强度恢复率最高可达45%;温度升高、时间增长和施加压力对沥青混合料宏观可见裂缝的愈合具有一定促进作用,但并非温度越高、时间越长,其自愈合性能越好;最佳愈合温度与沥青软化点和沥青混合料种类有关;当温度不大于60℃时,施加外部压力对沥青混合料裂缝愈合具有显著改善作用,有围压试件获得的HI值最高可达无围压试件HI值的4.5倍;60℃时SBS改性沥青混合料的HI值是70#基质沥青混合料HI值的4倍;超过60℃后,施加压力对沥青混合料自愈合性能无显著改善,且不同沥青混合料愈合性能也无明显差异.

纤维改性沥青混合料性能的研究现状与展望

纤维材料作为一种沥青混合料添加剂和稳定剂,能有效改善沥青路面的各项性能指标,首先从纤维材料的自身特性出发,介绍了几种常用路用纤维的物理力学特性以及近年来开发出的新型绿色环保型纤维材料;通过复合材料理论、界面理论等相关理论模型解释了纤维材料对沥青混合料的微细观改性机理;总结了现有关于纤维改性沥青混合料的界面表征分析方法;研究了影响纤维沥青混合料性能的主要因素;指出现有研究的不足并展望今后在纤维改性沥青混合料领域未来的发展方向。当前对于纤维沥青混合料性能的研究在复合材料相互作用机理、路用性能评价指标和综合评价体系等方面还有待完善。推行基于复配纤维或改性剂的组合形式是纤维改性沥青混合料这一领域发展的必然趋势,也是全面提升沥青混合料性能的重要方法。

非离子型水性环氧树脂乳液的研制及性能研究

采用环氧树脂E-51与不同分子质量的聚乙二醇(PEG)反应合成一系列高分子非离子型环氧树脂乳化剂,并采用相反转法制备水性环氧树脂乳液,考查了PEG分子质量、E-51与PEG摩尔比、反应时间、乳化剂用量及乳化条件对水性环氧树脂乳液的黏度、稳定性、粒径的影响。结果表明:以过硫酸钾为引发剂,n(E-51)∶n(PEG-2000)=1∶1,在180℃下反应4h合成的乳化剂具有较好的乳化效果;乳化剂用量为20%,乳化温度60℃,分散机转速为3000r/min时,乳液粒径可达1.026μm且分布较窄,乳液黏度适中,具有较好的离心稳定性和储存稳定性。