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。

超高性能轻型组合桥面UHPC-沥青面层层间黏结性能研究

UHPC下承层与沥青面层牢固黏结对延长桥面使用寿命,避免滑移、脱层等病害十分重要.采用有限元分析和室内试验,研究不同类型黏结剂、环境温度等对UHPC-沥青面层层间黏结性能的影响.复合试件剪切试验和拉拔试验表明:环境温度对UHPC-沥青面层层间强度有较大影响,高温(60℃)下层间黏结强度较常温(20℃)时有显著下降;KD-HYP环氧、202环氧较环氧沥青、壳牌HV、橡胶沥青表现出更佳的黏结性能;环氧沥青高温黏结性能优于壳牌HV、橡胶沥青,但常温下三者无明显差别.洞庭湖二桥有限元仿真计算得出,UHPC-SMA层间最大剪应力在20℃(常温)和60℃(高温)时分别为0.696MPa、0.422MPa,层间最大法向拉应力分别为0.167MPa、0.152MPa.研究表明,洞庭湖二桥在超载、紧急制动及动荷载等最不利荷载组合下,KD-HYP环氧和202环氧能满足常温和高温条件下层间黏结性能要求,并且具有足够的安全储备;而壳牌HV、橡胶沥青和环氧沥青无法满足高温层间黏结性能要求.

UHPC-沥青面层粘结性能试验研究

轻型组合桥面铺装多采用"UHPC-沥青面层"组合结构,UHPC层与沥青面层均为薄层结构,需关注UHPC与沥青面层界面粘结问题,重点研究UHPC与沥青混合料界面粘结性能。影响层间粘结性能的因素有下承层表面纹理提供的层间摩阻力、粘层油自身的粘结力、环境温度等。本文通过室内试验,研究UHPC表面糙化方式、粘层油类型和环境温度对UHPC-沥青面层层间粘结性能的影响。研究结果表明:环境温度对层间粘结性能有较大影响;嵌石比抛丸在层间粘结强度方面具有优势;高粘高弹沥青和环氧沥青粘结性能优于改性乳化沥青。

超薄磨耗层SAC-5沥青混合料设计及性能

为提供一种路用性能优良的沥青混合料作为超薄磨耗层用于预防养护工程,采用多碎石沥青混合料(stone asphalt concrete,SAC)级配设计方法设计了SAC-5沥青混合料。通过室内试验,对比分析了4%、6%、8%3种空隙率下混合料的路用性能。结果表明:SAC-5沥青混合料中粗集料含量占比达70%以上,当目标空隙率由4%增大8%时,混合料中矿料级配变化不大,最佳油石比减小;随着空隙率的增加,SAC-5沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、残留强度比、构造深度及摆值均增加,低温弯曲应变减小,但仍满足规范要求;对于急弯陡坡等对抗滑性能要求较高路段,推荐使用目标空隙率8%的沥青混合料作为超薄磨耗层。

多物理场下超薄吸波磨耗层微波加热性能研究

微波加热技术在沥青路面除冰中的应用得到了广泛的关注,然而目前多对沥青路面整体进行微波加热增强,从而导致路表加热效率提升缓慢。为了进一步提高沥青路面路表的微波加热性能,采用碳化硅(SiC)微波增强集料制备了一种超薄吸波磨耗层,通过微波加热以及除冰试验分析了超薄吸波磨耗层的微波加热性能以及加热耐久性,确定了超薄吸波磨耗层的最佳厚度。并采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立了多物理场沥青混凝土微波加热模型,分析了超薄吸波磨耗层的设置对微波加热过程中电磁场的强度与分布以及温度场的影响。研究结果表明:在2.45 GHz频率的微波加热下,超薄吸波磨耗层具有良好的微波加热性能,10 mm厚的超薄吸波磨耗层的微波加热效率相比于普通沥青混合料以及整体微波增强的沥青混合料提高了4.47倍和1.40倍。SiC稳定的微波吸收性能保证了超薄吸波磨耗层具有良好的微波除冰耐久性,在经过反复的微波加热除冰后超薄吸波磨耗层的除冰时间仍然可以保持在45 s左右。数值仿真模拟结果表明超薄吸波磨耗层较强的微波吸收能力可以局部增强试件表层的电磁场强度,从而使更高的温度分布在试件表层。超薄吸波磨耗层内部的电场强度和磁场强度分别比普通沥青混合料试件提高了50.9%和15.7%。综上可知,超薄吸波磨耗层的设置可以提高沥青路面表面的微波加热性能。

基于室内加速磨耗的环氧沥青超薄磨耗层抗滑耐久性研究

文中基于湿轮磨耗试验研究磨耗时间、污染物洒布量对环氧超薄抗滑磨耗层抗滑性能的影响,采用延长加速加载磨耗试验试件的BPN、TD以及磨耗质量损失率来评价超薄磨耗层的路用性能.结果表明:环氧超薄抗滑磨耗层的剥落率与磨耗温度、磨耗时间以及骨料粒径成正相关,且在高温高磨耗时间的情况下剥落率仍小于0.6%,环氧超薄抗滑磨耗层随着污染物洒布量的增加BPN均存在不同程度的下降,其中液体污染物比固体沙土对路面抗滑性能衰减的影响更显著.环氧超薄抗滑磨耗层在经过20万次的作用后超薄抗滑磨耗层的BPN、TD以及磨耗质量损失率均体现出优异性.

陶瓷在超薄磨耗层中的应用研究

首先对废陶瓷的来源及其处理过程进行了介绍,分析了由废陶瓷破碎而成的集料的各项物理力学指标。然后通过对陶瓷超薄磨耗层沥青混合料的配合比设计,研究不同陶瓷掺量下的沥青混合料的各项路用性能指标,分析陶瓷对沥青混合料路用性能的影响效果。进而,对陶瓷沥青混合料的热阻性能进行了检测,用室内热辐射试验测试陶瓷对沥青混合料降温效果的影响,评价陶瓷超薄磨耗层的热阻性能。最后,在总结陶瓷超薄磨耗层沥青混合料路用性能与热阻性能研究的基础上,确定在工程应用时沥青混合料中适宜的陶瓷掺量,并为其提供理论依据。

超高性能轻型组合桥面沥青磨耗层界面抗剪性能研究

为研究沥青磨耗层-UHPC层间抗剪性能,基于剪切破坏能量分析原理,提出剪切断裂能计算方法;针对新、旧两种界面状况,开展沥青磨耗层-UHPC层间斜剪试验,得到荷载-界面位移全过程曲线;通过模拟不利环境复合试件老化过程,研究新、旧界面抗剪性能劣化规律;探究重铺磨耗层黏结剂用量对于修复效果的影响。研究表明:剪切断裂能综合反映层间剪切强度和剪切推移量的大小,能够更加全面地表征层间抗剪特性;荷载-界面位移全过程曲线呈现出四个阶段;在水损害、高温湿热、氯盐侵蚀等不利自然环境下,复合试件层间抗剪性能劣化规律具有相似性,但老化程度存在差异,环境影响排序为:水损坏>氯盐高湿>湿热环境;修复过程中黏结剂的用量对于修复效果影响显著,建议采用0.7kg/m^(2)的黏结剂用量;旧界面试件的剪切强度、剪切断裂能均小于新界面试件,两者差值随着循环次数增加而逐渐增大,修复后层间耐老化性能有所降低。

国内外常用预防性养护措施介绍

对国内外采用的常见的预防性养护措施,如灌缝技术、雾封层、稀浆封层、微表处、石屑封层、超薄磨耗层等养护措施的技术特点、适用的病害类型、施工工艺等进行了论述。

超薄沥青混凝土磨耗层适用范围及其施工工艺

超薄沥青混凝土磨耗层不仅可以作为预防性养护措施广泛应用于沥青路面、水泥路面、桥面铺装等养护维修工程来恢复路面使用性能,也可以作为表面磨耗层应用于新建路面来提高路表抗滑及排水性能。由于较小的摊铺厚度,超薄磨耗层对施工工艺要求较高,需要严格控制。经等效年度费用法分析,认为超薄磨耗层具有较好的费用效益。

沥青混凝土薄层罩面路用性能及施工技术研究

为加快推广沥青混凝土薄层罩面的工程应用,借助浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、高温车辙试验以及层间剪切试验,对沥青混凝土薄层罩面的路用性能进行了系统研究,同时结合实际工程,探讨沥青混凝土薄层罩面的施工技术。结果表明:沥青混凝土薄层罩面的马歇尔稳定度、残留稳定度、劈裂强度比、冻融循环劈裂强度比均满足规范要求;沥青混凝土薄层罩面的应用大幅度提升了高速公路的营运服务能力。

高速公路沥青混凝土路面性能评价及养护技术分析

针对目前高速公路沥青混凝土的养护难以达到相关的标准,研究提出一种Novachip超薄磨耗层养护技术并确定实施过程中的最佳施工沥青混合料配合比,同时给出相应的道路路面使用性能评价标准。通过路面渗水性测试和构造深度测试,结果显示,施工前A线和B线平均构造深度分别为0.52 mm和0.53mm,平均路面渗水系数分别为83.67、84.54 m L/min;施工后A线和B线平均构造深度分别为1.33、1.34mm,平均路面渗水系数分别为13.53、14.73 m L/min。

超薄磨耗层在隧道路面加铺中的应用

为提高广韶高速公路大宝山隧道路面的使用性能,采用超薄磨耗层对旧路面进行了加铺,通过材料的选择、配合比设计优化、路用性能验证、实体工程的铺筑及跟踪观测,探讨超薄磨耗层在隧道路面加铺的应用效果。通过选用坚硬、耐磨的辉绿岩集料并进行级配优化设计,确定了油石比为4.9%的超薄磨耗层最佳配比;经高温性能、水稳定性能、抗滑性能等试验验证,设计的超薄磨耗层具有较优的路用性能;通过实体工程的应用及效果跟踪观测,表明采用2cm磨耗层对隧道水泥路面进行加铺罩面可改善隧道路面的行驶质量与安全性能。

超薄磨耗层处理公路沥青路面病害的应用

超薄磨耗层沥青混凝土技术以其抗滑、降噪、抗磨的特性的特点,为提高公路的养护效果,降低工程成本,延长使用周期提供了新的选择。本文就超薄磨耗层沥青混凝土技术在公路沥青路面病害处理方面的应用进行阐述。

浅谈高模量沥青混凝土磨耗层施工技术

以阿尔及利亚高速公路工程为例,对高模量沥青混合料BBMa(0/10)的施工技术进行了总结,详细介绍了高模量沥青混凝土磨耗层的原材料特性和配合比设计,并阐述其施工工艺,为今后类似工程积累了经验。

广东地区沥青路面预防养护方法分析

对近年来广东地区高速公路路面养护方法进行整理,分析了NovaChip、沥可贴、微表处、高粘弹超薄磨耗层和超级微表这5种处理措施。结果表明,NovaChip、沥可贴、高粘弹超薄磨耗层能有效改善路面表观状况,降低SFC和路面噪音,路面渗水系数和构造深度均能满足设计要求;微表处方法的耐久性能显著,路面进行微表处养护7~8年后,PCI、SFC和RD均能保持较高的水平,衰减值很小;采用超级微表处置路面工后1年内,路面表观状况随着时间增长而逐渐改善,SFC随着时间增长而逐渐减小,路面渗水系数和构造深度均能满足设计要求,路面噪音有小幅增大。