基于X-ray CT图像的沥青混合料车辙过程空隙分布评估

X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,X-ray CT)技术作为一种无损测试方法,已被广泛用于评估沥青混合料中的空隙结构和与空隙有关的病害。基于X-ray CT和图像处理技术,从细观结构层面探讨了车辙变形过程中沥青混合料的空隙结构特征。提出了体积等效球棍模型来表征空隙连通性的变化,用改进的环扇分割变异系数、位置偏心率和球度分别描述了空隙的分布和形状特征。结果表明,车辙对沥青混合料空隙结构的影响机制因混合料类型而异。与密级配沥青混凝土(AC-13)相比,沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)中的空隙更加不均匀和离散,尤其是那些体积小于0.01 mm^(3)的空隙。此外,SMA-13中的空隙连通性和分布更容易受到外部荷载的影响,其粗集料在变形过程中往往会产生定向移动进而改变初始位置。尽管车辙变形同时增加了2种混合料中空隙的水平不均匀性,但AC-13的竖向不均匀性减少,而SMA-13的竖向不均匀性增加。加载使AC-13混合料的空隙几何形状变得复杂和分散,而SMA-13则相反,预示着与AC混合料相比,SMA混合料在加载1 h后仍保持抵抗车辙破坏的潜力。总体而言,沥青混合料中空隙的拓扑特征及其在车辙变形过程中的动态响应主要取决于混合料的级配形式。

分子动力学模拟老化沥青的再生机理

再生沥青路面(RAP)在使用过程中,通常会使用再生剂来保证其整体性能。然而,关于再生剂在RAP中的再生机理,很少有原子尺度的解释。现主要聚焦老化沥青再生行为的原子建模,分别构建了三种类型的沥青模型(新沥青、老化沥青和再生沥青),对比分析了其热力学、玻璃化转变行为、自由体积、自扩散和原子结构。结果表明,掺加10%再生剂后,老化沥青的自由体积增加了4.43%,玻璃态转变温度降低了11.82℃。再生剂通过增加RAP粘结剂的内聚力,以提高其抗裂性。沥青氧化老化后形成致密且平行堆积的沥青质结构,再生剂的引入起到解聚作用,扭转老化的负面影响,恢复粘结剂的微观结构和自由体积,从而恢复其部分性能。

钢渣矿物组分与沥青黏附的分子模拟和试验研究

为从矿物化学组成层面分析钢渣与沥青的黏附机理,通过建立钢渣典型矿物(C_(3)S、C_(2)S、CaCO_(3)、Ca_(2)Fe_(2)O_(5)、Fe_(2)O_(3))的分子模型,评价了矿物成分、沥青老化和水分对沥青与钢渣相互作用的影响.基于分子动力学模拟和表面自由能理论,通过接触角测量仪和纳米尺度的黏附功揭示了钢渣沥青混合料在沥青老化和水分侵蚀耦合条件下界面黏结性能的演变规律.结果表明:C_(2)S、C_(3)S、Ca_(2)Fe_(2)O_(5)等强碱性矿物相的存在显著提高了钢渣作为集料与沥青的黏结能力,不同矿物相与沥青界面黏附差异主要源于胶质和芳烃,并受到原子电荷和质心距离的双重作用;钢渣的极性在吸附沥青的过程中发挥了关键作用,沥青氧化老化显著增强沥青和钢渣矿物相静电相互作用,强碱矿物质与沥青的黏附更容易受到沥青老化影响,但对水敏感性较低.

水泥稳定红土粒料劈裂强度尺寸效应研究

为了确定非洲常用的一种筑路材料——水泥稳定红土粒料的劈裂强度影响因素以及强度的尺寸效应,通过对不同龄期下的水泥稳定红土粒料进行两种径高比的间接拉伸试验,分析劈裂强度的影响因素,并利用SPSS软件对不同径高比的强度数据进行单因素方差分析,研究径高比的变化是否对间接拉伸强度产生显著影响。结果表明,水泥稳定红土粒料的劈裂强度与水泥剂量、养生龄期、径高比有关,劈裂强度随着水泥剂量和养生龄期的增加而增加,随着径高比的减小而减小;方差分析结果显示,红土粒料的劈裂强度具有尺寸效应,试样尺寸不同对水泥稳定红土粒料的劈裂强度值存在显著影响。

面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性研究综述

为了总结面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性,即现役道路基础设施承载智能车辆行驶的适宜程度,阐述自主智能驾驶定义与驾驶自动化等级分类,在此基础上剖析不同等级间的人机功能差异,并分别从感知层、感知-决策层、决策-控制层探讨与道路设计要素相关联的人机功能差异,通过归纳总结智能车辆与道路几何要素、路面性能及其他道路要素(如道路标线)的相互作用机制研究,从道路工程角度及其他道路要素方面回顾该领域的研究现状,指出存在的问题和未来发展方向。研究结果表明:相比传统车辆,配置高等级自动驾驶系统的智能车辆对现役道路设施行驶适应性最高,主动安全系统次之,而驾驶辅助及有条件自动驾驶系统适应性不足。而目前研究主要问题包括:难以归纳、标定不同驾驶自动化等级间的人机功能差异及其对于道路设计参数的需求设计值;测试道路场景条件过于理想,考虑的驾驶自动化等级单一,试验规模和样本有限;道路几何、路面性能以及道路标志、标线等道路要素与智能车辆间的相互作用机制研究不足,缺乏与不同道路场景相匹配的智能车辆驾驶特征数据的获取手段。因此建议:重视并推动与道路设计要素相关联的关键人机功能差异指标信息共享;联合高保真且可交互的道路场景、高精度感知传感器物理模型、车辆动力学模型及微观交通流模型,利用测试场景自动化生成、极限工况场景搜寻与泛化等技术开展智能驾驶虚拟测试,突破现有研究的深度和广度;探索反映不同等级智能车辆的道路行驶适应性特征指标与评价标准,精准、有效地评估预测复杂道路场景及不利道路条件下的行驶适应性。

不同荷载模式下水泥稳定红土粒料抗拉特性研究

为探究水泥稳定红土粒料在不同荷载模式下所表现出的拉伸特性,全面评价红土粒料作为基层材料时的抗拉性能,在一系列试验(弯拉试验,间接拉伸试验和直接拉伸试验)的基础上,对水泥稳定红土粒料抗拉特性的变化规律进行了系统的研究,同时对三种试验所用试样进行应力状态分析。结果表明:水泥稳定红土粒料作为半刚性材料具有各向异性的特征,其拉伸强度受水泥剂量、荷载条件和试验方法等外部因素影响,经水泥稳定后的红土粒料作为基层材料考虑其抗拉性能时,不同荷载模式下的拉伸强度不同,其中,90d养生后的弯拉强度>间接抗拉强度>直接抗拉强度,并且不同强度之间存在良好的统计关系,在已知其中一种强度的基础上能通过线性关系得到另一种强度;通过应力状态分析得到了试样的受力图,为了解材料在拉应力作用下的应力状态分布和变形发展趋势提供了一种思路。基于以上结果,提出当用于评价红土粒料的抗拉性能时,直接拉伸试验较为真实和可靠。