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。

海绵型道路横断面排水设计参数优化

海绵型道路有着出色的排水能力,在雨天时能较显著地提高交通安全,然而其排水设计应与道路几何设计协同考虑。基于海绵型道路路表渗流与产流的规律,建立了二维与三维路面渗流模型。模拟后的结果表明排水情况与车道数为负相关;在车道数增加的情况下,排水功能与横坡为正相关;若横坡坡度相同,纵坡的增加会延长排水路线,导致排水性能变差。基于海绵型道路排水功能保证,对海绵型道路横断面设计参数进行优化。

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.