基于表面能理论的粘结剂-UHPC粘结失效模式分析

为探究粘结剂与UHPC的潜在粘结失效模式及其机理,通过表面能理论建立粘结剂-UHPC的粘附模型和剥落模型,提出粘结失效模式判断准则。选择四种常用界面粘结剂(热熔型改性环氧树脂202、高粘高弹沥青(宝利)、高粘高弹沥青PG-100和SBS改性沥青)作为研究对象。采用接触角法测算UHPC、粘结材料的表面能参数,并计算粘结剂的内聚功和剥落功、粘结剂-UHPC的界面粘附功和界面剥落功,依据失效模式判断准则确定粘结剂-UHPC体系的粘结失效类型。研究结果表明:四种粘结剂-UHPC的界面粘附功排序为树脂202>高粘沥青>沥青PG-100>SBS改性沥青;粘结剂内聚功排序为树脂202>SBS改性沥青>沥青PG-100>高粘沥青。无水条件下,四种粘结剂-UHPC体系的粘结剂内聚功远小于界面粘附功,为粘结剂内聚失效,粘结剂内聚功与拉拔强度具有较强的线性相关性。有水条件下,粘结剂的剥落功大于界面剥落功,失效类型为粘结剂内聚失效。通过附着力拉拔试验以及已有研究成果,综合分析和验证判定结果的有效性。本研究为探明粘结剂-UHPC粘结失效机理、改进粘结材料配伍性具有理论与实际意义。

动态二硫键自修复聚氨酯改性沥青的制备和性能

为提高沥青路面的长期抗开裂性,开发了一种基于动态二硫键自修复聚氨酯改性沥青.以胱胺二盐酸盐为原料合成了含二硫键的聚氨酯扩链剂(CY-OA),再通过分步共聚合成了二硫键交联聚氨酯弹性体(PU-SS),并与沥青混合得到自修复聚氨酯改性沥青(PSA),研究了PU-SS和PSA的物理化学性能、微观形态和自修复性能.结果表明,PU-SS的掺入提高了沥青的低温抗变形能力,其动态二硫键的自修复机制促进了沥青固有的自修复能力,实现了协同修复.

解交联橡胶与沥青的相互作用研究

通过对比基质沥青和解交联橡胶沥青的针入度、软化点、延度以及力学性能和流变特性等,证明了解交联橡胶对沥青性能的提高效果;通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、核磁共振波谱(NMR)等手段,研究了解交联橡胶与沥青间的相互作用,证明了两者共价键、氢键、配位键等相互作用,结果将有助于促进橡胶沥青在道路领域的标准化、规模化应用。

水性环氧乳化沥青超薄磨耗层层间黏结性能

为探究超薄磨耗层复合结构的层间黏结性能,采用先乳化后改性的方法制备水性环氧乳化沥青作为黏结层材料,以AC-13级配混合料模拟原始路面;选择AC-10,SMA-10,UWM-10这3种超薄磨耗层,通过直接剪切试验确定了各类型复合试件的荷载-位移拟合曲线,得到了剪切强度、峰值位移、剪切刚度和层间黏结能等性能指标,研究洒布量、试验温度、黏结剂类型、超薄磨耗层级配等因素对层间黏结性能的影响规律。结果表明:超薄磨耗层AC-10,SMA-10,UWM-10铺装的黏结剂推荐洒布量分别为0.9,1.2,0.9 kg/m^(2),加入水性环氧树脂对最佳洒布量的影响不大;环境温度对复合试件的层间力学性能有显著影响,随着温度升高,复合试件的剪切强度、剪切刚度、层间黏结能均减少,降幅达65%~90%;水性环氧乳化沥青的黏结性能显著优于空白样,改性黏结层的平均剪切强度、剪切刚度、层间黏结能分别为空白样的2.5,2.1,2.4倍,而在较高温度下,这些指标分别为空白样的3.3,2.5,3.5倍,水性环氧树脂的加入显著提升了黏结层的高温稳定性,使得热塑性乳化沥青向热固性方向发展;在3种超薄磨耗层中,SMA-10和UWM-10表现出更优异的黏结性能,而AC-10在路面温度达到35℃后的黏结性能会急剧衰退。

不同条件下多孔沥青混合料黏结性能研究

采用高黏改性剂A对SBS改性沥青进行高黏改性,通过肯塔堡飞散试验对不同条件下的多孔沥青混合料的黏结性能进行研究。结果表明,冻融循环次数、最大公称粒径和水分的增加会增大多孔沥青混合料的飞散损失,但纤维可有效改善多孔沥青混合料的飞散损失。当冻融循环次数为1和8次时,PAC-16的飞散损失分别较PAC-13增大17.60%和3.90%,含纤维PAC-13的飞散损失分别较不含纤维PAC-13的减少15.34%和17.94%,有水试验试件的飞散损失分别较无水状态下增大18.58%和36.63%。

高黏改性乳化沥青粘结层力学性能研究

相比于传统磨耗层技术,超薄磨耗层技术具备施工便捷、经济耐久、平顺静音等优势,目前被广泛应用于公路预防性养护工程和道路品质提升工程当中;但因为其厚度较薄,在车辆荷载作用下发生层间滑移的风险相对较高,故对其黏层体系的性能和耐久性提出了更高的要求。针对这一问题,选取三种黏层材料——高黏改性乳化沥青、Nova-B改性乳化沥青、PC-3乳化沥青和2类下承层界面——GAC-16沥青混凝土和水泥混凝土面板作为研究对象,通过制备复合式超薄试件并开展层间剪切疲劳试验和层间拉拔疲劳试验,结合实际工程应用效果验证,研究黏层材料种类、温度和荷载对黏层的力学性能的影响。

钢桥面铺装中环保型树脂沥青组合体系的应用

钢桥面铺装施工是钢箱梁桥施工的重难点。为探索高效适用的钢桥面铺装施工工艺,本文以某跨江公路大桥为例,提出环保型树脂沥青组合铺装方案,并对环氧黏结碎石层、树脂沥青混凝土层、SMA-13高黏改性沥青混凝土层施工控制要点进行分析探讨。结果表明,环氧黏结碎石层的设置可有效解决钢桥面板防腐并增强铺装层黏结;树脂沥青混凝土层则能保护环氧黏结胶料免受上层混凝土高温及荷载损伤;SMA-13高黏改性沥青混凝土层可为桥面提供较好的行车环境。

钢渣沥青路面表层绿色施工技术应用分析

钢渣的密度大、开口孔隙多、导热系数高等特性导致了其在沥青路面应用过程中存在的级配控制理论适用性差、混合料控制及沥青路面施工质量控制难度大等问题。本文根据钢渣的物理、力学性能特征,结合其在沥青路面应用中存在的技术难题,分别对钢渣原材料的技术要求、钢渣沥青混合料级配设计关键技术,以及钢渣沥青路面施工工艺控制等方面开展相关研究,最后提出了针对性的解决方案与质量控制标准。

不黏轮乳化沥青在城市道路品质化提升工程中的应用研究

针对城市道路品质化提升工程中乳化沥青黏层黏轮现象严重影响路面施工质量与施工效率的问题,开展不黏轮乳化沥青黏层在城市道路品质化提升工程中的应用研究,分析基于硬质基质沥青的不黏轮乳化沥青的性能指标,并与普通乳化沥青PC-3、改性乳化沥青PCR进行对比分析。通过试验验证,自制不黏轮乳化沥青各项性能指标均优于普通乳化沥青PC-3与改性乳化沥青PCR。不黏轮乳化沥青能较好地解决常规乳化沥青在高温天气下施工黏轮问题,验证了其工程实用性,值得推广应用。

公路沥青路面超薄罩面施工关键技术浅析

结合高速公路沥青路面超薄罩面工程实例,采用自主研发生产的高黏复合改性橡胶沥青和高性能复合改性乳化沥青,从混合料配合比设计、施工工艺和施工质量控制要点等方面对超薄罩面技术进行探讨和分析,并在竣工后对路用性能进行检测。结果显示:加铺超薄罩面后,路面各项路用性能指标均满足规范要求,通车3个月后无明显病害,对类似工程具有借鉴意义。

特种高黏改性沥青制备工艺研究

文中通过对高黏改性沥青用原材料进行选择并对制备工艺进行研究,以制备适用于透水沥青路面及超薄磨耗层的特种高黏改性沥青。研究表明,采用SBS与高黏剂复合改性制备的特种高黏改性沥青黏结性能及综合性能更优异。SBS改性剂及高黏剂的加入均能提升沥青材料的高温性能和黏弹性;高黏剂在一定掺量范围内能提升沥青低温抗疲劳开裂能力,过高则降低。

基于粘结性能的高黏改性剂与沥青配伍性研究

现有黏韧性评估方法使用的金属拉头并不能真实反映沥青与集料的粘结能力,为此提出新的黏韧性评估方法,并以黏韧性、韧性为核心指标对2种高黏改性剂与3种沥青进行配伍性试验。结果表明:改性沥青与高黏改性剂M-9314和HVA的配伍性优于基质沥青,且最佳配伍沥青为I-D改性沥青。当高黏改性剂掺量相同时,改性沥青的黏韧性与高黏改性剂中SBS的含量无关,而与改性沥青中SBS的交联状态有关。同时,集料-沥青粘结评估方法的黏韧性与金属-沥青粘结评估方法的黏韧性存在较好的相关性,且集料-沥青粘结评估方法更接近实际情况,建议集料-沥青粘结评估方法的黏韧性指标为:黏韧性>15 N·m,韧性>10 N·m。

基于间接拉伸试验的沥青-集料界面黏结性研究

为研究沥青-集料界面黏结性能,选取70号基质沥青及SBS改性沥青混合料在不同温度、老化、水分条件下进行间接拉伸试验,通过分析其峰值力、断裂能、开裂容忍指数(CT)来表征沥青与集料间的黏结性,揭示各影响因素对沥青-集料的影响特征。结果表明,沥青混合料的峰值力随温度升高而降低,但断裂能及CT指数随温度升高而增大,温度在本质上改变了沥青的黏弹性质,从而使得沥青与集料的界面黏结性能发生显著改变。随着老化程度的加剧,沥青混合料峰值力增大而断裂能、CT指数降低,在长期老化条件下,70号基质沥青与SBS改性沥青的峰值力分别增长31.1%,15.4%,而断裂能分别减少27.6%,19.1%,老化作用提升了沥青混合料的黏结强度,但抗裂性及延展性遭到削弱。长期高温浸水处理后,沥青混合料的峰值力、断裂能、CT指数均发生显著下降,在高温浸水4 d后,70号基质沥青和SBS改性沥青混合料的峰值力分别下降48.2%,33.1%,CT指数分别降低67.7%,32.5%,水分侵入沥青-集料界面造成了沥青膜的剥离,严重影响沥青-集料界面的黏结性。

等离子体处理改性及分子接枝增强防水卷材与混凝土界面粘接力

针对沥青基防水卷材在混凝土表面粘接效果的改进问题,系统研究了表面氧气、氮气、空气等离子体处理改性及分子接枝防水卷材后的表面基团变化情况。通过等离子体处理建立起的表面基团,进而进行硅烷试剂、多巴胺以及木质素等多羟基或硅基功能分子后修饰,达到分子枝接以及混凝土粘接性能的优化。通过接触角、红外光谱、XPS等分析发现,等离子体处理改性后的沥青基防水卷材表面表现出了明显的亲疏水性变化以及相应的化学官能团吸收峰,证明了等离子体处理改性表面基团的实现以及枝接分子的成功,能够增强防水卷材与混凝土的粘接性能。

旧水泥路面加铺沥青玛蹄脂碎石混合料施工技术研究

为了最大限度地保障修复后旧水泥路面的性能,本文研究了旧水泥路面加铺沥青玛蹄脂碎石混合料施工技术。首先对旧水泥路面进行预处理,采用两档粗料和SMA-16级配对沥青混合料进行细化设计并制备,然后在粘结层施工阶段喷洒粘结层材料,按照测量放样、沥青混合料运输、摊铺机就位、摊铺施工和接缝处理的工序,进行沥青玛蹄脂碎石混合料摊铺施工,最后在控制温度和速度的前提下开展初压、复压以及终压施工。实际应用结果表明:加铺沥青玛蹄脂碎石混合料施工后的路面能够满足道路安全行驶的性能要求。

A Novel Method for Evaluating Fatigue Properties of Bonding Layers Used in Bridge Deck Pavement

A new method was used to evaluate the fatigue properties of the bonding layer used in the bridge deck pavement. The shear fatigue test of three bonding layers was conducted on a dynamic shear rheometer（DSR）. The fatigue formulas were gained for these layers. The experimental results indicate that, at the same torque level or at the same frequency, neoprene latex asphalt bonding layer exhibits excellent fatigue performance when compared to other two bonding layers.

高渗透乳化沥青在半刚性基层上的工程应用效果

为探究高渗透乳化沥青在半刚性基层上的应用效果,提高透层油渗透深度和黏结强度,依托高速公路实体建设工程,采用普通PC⁃2乳化沥青与高渗透乳化沥青进行对比研究。基于水泥稳定碎石半刚性基层,对2种乳化沥青在不同洒布时机和洒布量下的渗透能力与黏结强度进行了试验评价。结果表明:在相同的施工条件下,高渗透乳化沥青的渗透性能与黏结强度明显强于PC⁃2乳化沥青;随着洒布时机的延后,高渗透乳化沥青的渗透深度逐渐降低,透层油与基层间的黏结强度逐渐下降;随着高渗透乳化沥青洒布量的增加,渗透深度与黏结强度呈现先逐渐增强后降低的特征;为提高透层油渗透能力与黏结强度,减少养生成本,保证基层强度的形成,高渗透乳化沥青的推荐洒布时机为水泥稳定碎石碾压完成后间隔2 h洒布,推荐洒布量为1.2 L/m^(2)。

高黏改性沥青砂浆粘结强度多层次表征及其与多孔混合料破坏形式的关联研究

多孔沥青混合料的粘聚粘附破坏主要发生在沥青砂浆位置,然而现阶段针对其内部沥青砂浆的粘附粘聚力的表征尚存空白。因此,以沥青粘结强度(BBS)试验为基础,设计可用于砂浆和胶浆的粘结强度(MBBS)试验,对基质沥青、SBS改性沥青和高黏改性沥青的多层次粘结强度和相应多孔沥青混合料在不同条件下的破坏形式进行研究。试验结果分析表明,MBBS试验可较好地表征不同改性沥青砂浆的粘结粘聚强度特征;多孔沥青混合料的劈裂强度和飞散损失指标与其砂浆/胶浆的粘结粘聚强度指标之间具有很强的相关性,使用MBBS试验表征得到的粘结粘聚强度与混合料的强度以及混合料在不同水损害条件下的耐久性有着较好的关联性。高温条件下多孔混合料的主要破坏形式是胶浆与沥青的粘结破坏;而在中低温条件下,多孔沥青混合料短期和长期浸水的破坏形式分别为砂浆的粘聚破坏和沥青-集料的粘结破坏。研究成果在砂浆/胶浆尺度的视角下深入分析多孔沥青混合料粘附粘聚破坏机理,为多孔沥青路面材料耐久性评价提供新思路。

光电比色法测定沥青黏附性的计算原理与误差分析

沥青与集料的黏结性能是沥青道路应用中的一个重要评价指标。作为一种量化手段,传统光电比色法能够定量地描述沥青-集料黏附性能,提高评定结果的准确度,但没有考虑沥青对酚藏花红染料的吸附作用,计算结果偏大。针对这一问题,在传统光电比色法的基础上进行修正:考虑沥青对酚藏花红染料的吸附作用,并将黑白集料的吸附作用以单位面积吸附量表征,重新构建了沥青剥落模型。误差分析表明,改进光电比色法显著提高了沥青剥落率和黏附率的测量准确度。

城市道路生态型薄层层间黏结设计与研究

随着城市交通道路的发展,预防性养护得到很大的重视,其中薄层是一种高效且具有性价比的方式。针对当前热拌薄层污染严重,且施工性能较差等问题,基于冷拌冷铺技术的生态型薄层的方式开始进入研究者的视野。由于沥青未经过高温,生态薄层的黏结性能是重点。为改善生态型薄层罩面层间黏结性能,进一步提高薄层罩面的养护寿命,对3种不同的层间黏结材料进行研究试验,具体包括70号基质沥青、SBS改性沥青和水性环氧乳化沥青。试验方法采用MTS拉拔试验,通过3种不同黏结材料不同洒布量下的拉拔力、黏结强度,评价其作为层间材料的黏结性能。试验结果表明,除了0.6 kg/m2及以下洒布量的基质沥青之外,其他方案均能够满足较为苛刻的黏结强度值不小于1 MPa的要求,整体黏结性能较好的材料为水性环氧乳化沥青,洒布用量取0.6kg/m2和0.8 kg/m2时,水性环氧乳化沥青黏层材料和SBS改性沥青黏层材料的层间拉拔强度可达最佳又能保证性价比优秀。