基于有限元分析的简支梁桥桥面防水粘结层力学响应研究

防水粘结层被破坏是导致简支梁桥桥面铺装出现病害的主要原因。通过数值模拟对不同简支梁桥桥型进行防水粘结层力学响应分析,明确防水粘结层在不同桥型结构中的受力状态,总结沥青铺装层模量和厚度对防水粘结层力学响应指标的影响。研究结果表明,简支梁桥桥型对防水粘结层力学响应的影响不大;增加沥青铺装层模量对控制防水粘结层最大拉应力和沥青铺装层变形能起到较好的作用;增加沥青铺装层厚度能有效控制防水粘结层法向拉应力和分散车轮荷载。研究结果能够为桥面铺装的结构设计提供理论基础,提高简支梁桥的服役寿命。

直投式SBS改性沥青性能及改性机理研究

常规湿法SBS改性沥青通常由厂家提前生产,再运输到拌合现场使用。这一流程影响施工人员对SBS改性沥青生产质量的掌控。直投式SBS改性沥青是直接将改性剂现场投放至拌合缸中,生产质量能够得到有效管控,近年来应用广泛。文章通过三大指标试验及流变试验,研究了国路、辽河两种直投式SBS改性沥青的性能。通过红外光谱试验,研究了直投式SBS改性沥青的改性机理。结果表明,直投式SBS改性沥青性能满足相关规范及使用要求,7%掺量的两种直投式SBS改性沥青性能与5%掺量的常规湿法SBS改性沥青的性能相近。

液体沥青混合料强度生成规律研究及性能优化

目的 探究液体沥青混合料路面的劈裂抗拉强度生成规律与性能优化方法,提高液体沥青混合料路面使用寿命。方法 采用傅里叶红外光谱鉴别110℃养生前后液体沥青官能团变化,确定粘结力形成机理;根据广义时温等效原理,研究两种级配混合料劈裂抗拉强度增长模型;再根据液体沥青混合料特性提出相应的性能评价方法和指标;最后从填料和外掺剂两个角度提出性能优化方案。结果 液体沥青粘结力提升的实质是稀释剂组分挥发的物理过程,Sigmoidal模型较好地反映液体沥青混合料劈裂抗拉强度生成规律;相对于AC级配,LB级配混合料性能更优,但两种级配混合料均存在水稳定性差、初始强度不足的问题,可采用添加水泥和矿粉的质量比为3∶7复合填料和聚合MDI添加量为3%的措施进行性能优化。结论 在添加水泥和聚合MDI后,LB-16级配液体沥青混合料的初始强度和水稳定性均满足使用要求。

沥青路面固废资源化利用

目前我国公路网逐步完善,随之而来的公路养护压力倍增,公路养护维修所产生的沥青路面固废料数量庞大,如何高效利用这些“放错位置”的资源一直以来备受政府、业内机构与科研人员的关注。开展沥青路面固废资源化升级利用技术研究,将有效提升公路路面养护水平、提高道路工程材料利用效率、实现沥青路面低环境负荷目标,这对于推动我国公路养护事业高质量、绿色可持续发展具有重要意义。

基于180s劲度模量的低温开裂指数预测

提出了一种通过材料性能测试,预测5~10年状况下沥青路面实际开裂的方法。依托开裂指数同沥青材料低温性能的关系,利用CAM模型(一种数学模型)拟合得到了5类常用沥青的180 s劲度模量值,预测并提出了PAV(压力老化)状态下各类沥青的开裂指数。通过数据分析,验证了该种模拟方式预测的准确性。借助长吉高速实地芯样开裂情况调研,验证CI值(低温开裂指数)对沥青路面实际开裂水平的预测效果。结果表明,CAM模型下得到的沥青梁180 s模量计算方法简单,数据置信度高,预测得到的SBS改性沥青开裂指数与路面实际开裂水平一致,证明了利用沥青材料性能预测路面实际抗裂能力这一方法的可行性。依据规范提法,给出了五类北方常用沥青的CI值参考区间。

碎石封层和玻璃纤维对复合改性沥青防水粘结层粘结性能的影响

在桥面防水粘结层施工过程中,通常采用撒布玻璃纤维、碎石等施工工艺来提升其施工期内的路用性能,但玻璃纤维和碎石会对防水粘结层服役期内的路用性能产生一定的影响。通过室内试验研究了撒布玻璃纤维、碎石等施工工艺对防水粘结层服役期内路用性能的影响。研究结果表明,在桥面防水粘结层施工过程中,撒布碎石会降低其服役期内的粘结性能,因此同步碎石封层不适用于高性能复合改性沥青防水粘结层;而撒布无碱玻璃纤维能够提高防水粘结层的整体性能,并且能够提高其在服役期内的高温稳定性能,但是会对其剪切疲劳性能产生不良影响。

基于渗水特性的沥青混合料空隙率标准

首先基于合理的渗水理论选用了适宜的新型渗水仪器,并与现规范仪器进行了性能对比,验证了新型渗水仪试验结果的适用性;然后使用该渗水仪对不同级配类型沥青混合料的渗水特性进行了综合分析,同时对各种沥青混合料的渗水数据做了统计处理,以此为基础并参考国内外技术标准提出了沥青混合料的统一临界渗水系数;最后通过临界渗水系数与渗水曲线确定了不同沥青混合料满足渗水要求的临界空隙率,并以此为基础提出了AC类沥青混合料的空隙率标准。研究结果表明:通过渗水系数和空隙率的双重指标控制可以减少路面结构内部的水分蓄积,降低水损坏的发生概率,改善沥青路面的使用性能。

超声波测试方法在沥青混合料冻融试验中的应用

基于超声波传播原理,将超声波测试方法引入到沥青混合料的冻融试验中。通过对试验结果的分析,讨论了试验数据离散性较大的原因,提出了影响超声波测试方法精度的多重因素;进而基于微观结构分析对试验数据提出了合理的修正方法,并推荐了超声波测试方法在沥青混合料冻融试验中应用的经验公式;最后通过对比试验验证了经验公式形式的正确性。结果表明,修正后的超声波传播速度能表征沥青混合料冻融后的劈裂强度,两者之间有着很好的指数关系。

道路用生物质材料的研究现状与应用展望

生物质材料由于其环保、可再生与可降解等优点在国内外各行业都得到广泛应用。该文针对公路工程的特点,以路用生物质材料物化属性为出发点,结合中国生物质原料的分布特点与材料属性,对道路用生物质材料的国内外研究现状与应用展望进行了详细介绍。分析结果显示:中国存在竹木、大豆等大量的生物质资源,通过适当的物理或化学改性手段,可以制备成生物结合料、纤维、沥青改性剂等路用材料,有效减少公路工程行业的碳排放,实现绿色交通。

寒冷地区树脂沥青的材料设计与性能优化

针对树脂沥青展开了拉拔试验和小梁弯曲试验。采用正交设计和拉拔试验方法对影响树脂沥青性能的沥青含量、固化剂含量、树脂含量、固化时间和固化温度等因素进行了研究,并结合低温小梁弯曲试验确定出最佳的配比、固化时间和固化温度,再加入增韧剂提高树脂沥青的低温性能,从而实现其性能优化。研究表明:对树脂沥青拉拔强度影响程度排名为固化剂用量>沥青用量>固化时间>固化温度,且当采用固化时间为4 h、固化温度为120℃、固化剂用量为20%、沥青用量为30%、增韧剂用量为5%、松节油用量为2%时,能在保证其拉拔强度的同时也有较好的低温性能。

多孔沥青混合料粘弹塑性损伤模型

为合理描述多孔沥青混合料在中低温度外界荷载作用下的力学特性,基于增量型本构方程,采用Weibull损伤函数、广义Maxwell粘弹模型与D-P塑性模型,构建了粘弹塑性损伤模型.以此模型为分析手段,对不同温度和加载速率下的单轴压缩应力-应变曲线进行拟合,并分析温度与加载速率对模型参数的影响规律.分析结果表明:多孔沥青混合料粘弹参数随着温度的降低逐步退化成弹性参数,塑性模型中的体积模量和剪切模量也随温度呈现出明显的粘弹特性,塑性应变产生时对应的应变值与损伤应变阙值基本保持一致,温度及加载速率对于混合料的损伤扩展也有显著影响.构建的理论模型可以有效表征多孔沥青混合料在常温和低温下受荷时的力学损伤特性.

半柔性混凝土路面水泥浆料的研发与性能评价

目的研发半柔性混凝土路面水泥浆的配合比并对其性能进行评价.方法鉴于影响水泥浆性能的因素众多,因此采用均匀设计法作为试验方法,进行不同配合比的水泥浆的性能测试试验,并且和目前商用的水泥浆的流动度和抗压抗折强度进行对比试验.采用统计软件对水泥浆的流动度和抗压抗折强度试验结果进行回归分析.结果商用的水泥浆流动度在36.0 s,不符合目标值的要求,而研发的水泥浆料具有更好的流动性,满足施工使用的要求.提出了最佳水灰质量比0.41,相较于商用的0.34的水灰质量比,0.41的水灰质量比能够减少水泥用量,从而降低半柔性混凝土路面的造价成本.结论研发的水泥浆与商用的半柔性混凝土路面材料性能对比具有更高的流动性和比较合适的抗折强度和抗压强度.

钨酸锆填料与沥青的粘附与水损害特性

为分析亲水性钨酸锆材料作为沥青混合料填料的合理性,基于表面能和粘附功理论,对不同填料和沥青的表面能参数及粘附功进行测试和计算,通过设计水侵蚀试验,研究不同填料组成的沥青胶浆在水损害条件下的自由能和拉拔强度变化规律.试验结果表明:钨酸锆填料具有更大的Lewis碱和范德华表面能分量,基质沥青则具备比SBS改性沥青更大的Lewis酸碱和范德华表面能分量;在干燥状态下,钨酸锆替代矿粉作为填料,可提高其与沥青的粘附功,进而提高沥青胶浆拉拔强度;在有水侵蚀下,钨酸锆沥青胶浆具有更大的表面自由能变化,水更倾向于取代基质沥青与钨酸锆浸润.钨酸锆沥青胶浆比矿粉胶浆具有稍差的耐水损害能力.

交通工程类工程伦理课程建设与教学效果分析

交通运输行业是国民经济的重要支柱之一,近年来涌现出诸多超级工程,但目前在实施过程中仍以技术可行为主导,较少考虑行业和从业人员的伦理责任。在全国工程专业教指委启动工程伦理课程建设的背景下,为培养工程专业学位研究生的职业道德和工程伦理素质,哈尔滨工业大学交通学院开设了交通工程类工程伦理课程,并结合教改项目对交通工程类工程伦理课程教学大纲及授课内容进行建设,重点从工程与社会、工程与自然和工程与科学角度,选取公路、桥梁、交通工程和交通信息等领域典型案例,分析工程的安全与风险、工程师的职业伦理、工程的环境伦理和工程的价值取向等伦理议题。同时,设计课后问卷调查,对课程内容、框架与案例的可接受程度开展统计分析,明确授课效果及进一步改进的方向。

沥青混合料渗水特性的试验研究

渗水是沥青路面出现早期损坏的主要原因之一,通过渗水原理及试验方法的分析研究,定量分析了多种因素对不同类型沥青混合料渗水特性的影响规律.结果表明:空隙率、混合料类型及级配、集料最大公称粒径与结构层厚度对沥青混合料渗水特性有较大影响.集料最大公称粒径与混合料空隙率越大、混合料级配越粗、结构层厚度越小,沥青混合料就越容易渗水.与传统悬浮密实型沥青混合料相比,SMA混合料渗水特性更易受空隙率影响.成型方式在混合料空隙较大时对其渗水特性有明显影响,旋转压实方法可以提高沥青混合料的抗水损害能力.

沥青路面热阻粘封层机理及性能研究

从传热学机理出发,首先在理论上研究了路面结构材料各参数对于沥青路面结构温度的影响,并探讨了阻热型结构层对路面结构温度场的作用。然后对热阻材料需满足的性能进行了分析,并初步选择了数种性能合理的热阻材料。通过室内的热辐射系统模拟了外界太阳能的辐射,并对不同热阻材料组成的结构进行了辐射试验,以研究其结构导热特性。最后对热阻粘封层的经济性进行了对比分析。试验结果表明,在一定时间的高温作用下,功能、厚度适宜的热阻结构层可以改善路面结构温度场,降低中下面层沥青混合料的工作温度,从而提高沥青路面的高温稳定性。

工程学科专业课程群课程思政体系建设与思考——以哈尔滨工业大学道路工程学科为例

遵循习近平总书记在学校思想政治理论课教师座谈会上的重要讲话精神,坚持“立德树人”为课程思政之本,在改革方向、体系构建和队伍建设三个层面,凝练工程学科专业课程群课程思政改革的基本理念。基于马克思主义认识论,立足工程学科专业课程内涵构建课程思政体系,将工程背景、工程实例、工程历史、工程哲学、治学传统、学科历史等作为层级式课程思政载体,通过阐析各层级课程思政的主要元素,引导学生胸怀大局、立鸿鹄志、探寻规律,达到提升思想境界、厚植家国情怀的课程思政育人目标。阐述课程思政改革所取得的成效,指出学校和学科的深厚历史传统在高等教育人才培养中的重要作用。

路用沥青低温性能评价指标的讨论

系统总结国内外典型的沥青低温性能评价指标与方法,并对其进行讨论,以便提出适合我国的沥青低温控制指标,为建立我国沥青路面低温抗裂设计方法提供有益的借鉴。

寒区浇注式沥青混凝土合理粉胶比研究

针对浇注式沥青混凝土在寒区的应用,依据流变学原理,选用SBS改性沥青与道路石油沥青,利用BBR试验,测定沥青胶浆在不同温度下的劲度模量与蠕变速率,确定胶浆低温性能评价温度;进一步研究了粉胶比与沥青对胶浆低温性能的影响规律。进而,提出了寒区浇注式沥青混凝土的合理粉胶比。

浇注式沥青混凝土低温抗裂性能研究

浇注式沥青混凝土作为特殊铺装材料,在高速公路应用十分广泛。针对其在寒冷地区的应用,以其低温抗裂性能研究为重点展开系统的试验研究。采用不同温度下劈裂试验,评价沥青混合料的低温强度,试验结果表明浇注式沥青混凝土具有更低温度的脆点。通过劈裂蠕变试验,分析混合料蠕变柔量、蠕变速率与温度的关系,进而对比弯曲蠕变试验与劈裂蠕变试验方法与指标,明确了混合料与沥青胶浆低温力学性能的关系,最终提出了浇注式沥青混凝土低温抗裂性评价方法与指标。