河南机西高速公路智慧化建设实践

近几年我国各省份都在大力推进智慧高速公路建设,在取得一定成绩的同时,前期存在的效果不突出、投入大回报少等问题并未得到有效解决。机西高速公路智慧化建设以交通需求为导向,基于项目交通特点和服务区域经济社会发展要求,构思交通服务场景,据此引入新技术构建智慧系统内容,打造高速公路管理者、公众有获得感的智慧高速公路,取得了良好运营效果。

工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土疲劳性能

为研究工业废渣复合胶凝材料(RCM)泡沫轻质土耐疲劳性能,通过四点弯曲疲劳试验测试不同应力比和湿密度下RCM泡沫轻质土和水泥泡沫轻质土疲劳寿命,利用Weibull分布理论分析试验结果并建立疲劳方程,通过XRD分析RCM泡沫轻质土强度形成机理。结果表明:2种泡沫轻质土疲劳寿命测试结果均存在较大离散性,但均服从三参数Weibull分布。2种泡沫轻质土疲劳寿命随应力比增加逐渐减小,随湿密度增加逐渐增大。应力比为0.5、0.6、0.7、0.8时,不同湿密度下RCM泡沫轻质土疲劳寿命分别为水泥泡沫土的1.42、1.29、1.18、1.35倍。与水泥泡沫轻质土相比,RCM泡沫轻质土疲劳寿命更优,高应力比下疲劳寿命变化幅度较小,且湿密度增加时疲劳寿命增长较快;XRD分析表明RCM水化产物中新增的钙矾石和较高的水化硅酸钙含量有助于提高RCM泡沫轻质土强度和疲劳寿命。

防水粘结层材料复合件耐久性能评价

选取3种常用的防水粘结层材料,分析了干湿和冻融循环次数对复合件拉拔强度的影响。结果发现:随着干湿循环和冻融循环次数增加,不同粘结层材料的复合件拉拔强度均降低;干湿循环条件下水性环氧沥青的复合件拉拔强度降低程度明显小于高粘乳化沥青和SBS改性沥青,冻融循环条件下则相反,同时复合件拉拔强度恢复程度同样远低于高粘乳化沥青和SBS改性沥青;高粘乳化沥青和SBS改性沥青经历150000次疲劳循环加载后,复合件残余拉拔强度均高于水性环氧沥青,水性环氧沥青在50000次后,复合件残余拉拔强度明显降低;疲劳循环加载导致沥青发生不同程度的老化,其中水性环氧沥青针入度和软化点变化程度最小。

固废基固化材料稳定低液限黏土试验研究

通过室内试验,对比分析了工业固废基固化材料和粉煤灰硅酸盐水泥稳定低液限黏土的无侧限抗压强度、CBR值、水稳定性以及抗干湿循环等性能。结果表明:随着固化材料掺量的增加,工业固废基固化材料稳定土的最佳含水率增大、最大干密度减小。与粉煤灰硅酸盐水泥相比,低掺量(3%)下,工业固废基固化材料稳定土的物理力学性能与之相当;但较高掺量(4%~6%)下工业固废基固化材料稳定土可获得更高的CBR值和无侧限抗压强度。且相同掺量和龄期下,工业固废基固化材料稳定低液限黏土的水稳定性和抗干湿循环性能更优。

PE改性沥青多尺度流变性能

为评价PE(聚乙烯Polyethylene,简写PE)改性沥青流变性能及不同流变指标之间相关性,基于不同PE改性剂掺量下的动态剪切流变试验和多应力蠕变恢复试验,以车辙因子、Shenoy参数、低剪切黏度、不可恢复蠕变柔量和蠕变恢复率作为PE改性沥青流变性能多尺度评价指标,分析不同流变指标相关性;以老化指数和Cole-Cole图评价PE改性剂对沥青耐老化性能和黏弹性的影响.结果表明,随着PE改性剂掺量增加,车辙因子、低剪切黏度、Shenoy参数和蠕变恢复率逐渐增加,且后三者与车辙因子呈正相关;不可恢复蠕变柔量逐渐降低,且与车辙因子呈非线性负相关.车辙因子与其余流变参数相关系数均在90%以上.PE改性沥青耐老化性能及弹性提高.PE改性剂掺量大于6%时,流变指标及老化指数受改性剂掺量影响幅度降低.

胶粉改性沥青混合料动态和断裂力学性能

文中通过单轴压缩动态模量试验和半圆弯曲断裂试验,研究不同胶粉掺量和细度下混合料动态模量和相位角以及断裂荷载和断裂位移.结果表明:胶粉掺量由10%分别增加到20%和30%以及胶粉细度由20目增加到40目时,混合料动态模量和断裂荷载逐渐增大,相位角和断裂位移逐渐减小.断裂能在胶粉掺量20%和细度40目时分别最大.40目与60目胶粉对应混合料动态和断裂力学性能差异不显著.20℃10 Hz条件下,胶粉掺量在20%时动态模量达12000 MPa,临近规范上限,胶粉掺量过大引起5℃相位角显著降低.综合考虑混合料高低温性能,宜优选胶粉掺量为20%,细度40目.

橡胶沥青流变特性与其混合料路用性能关联性分析

为了论证橡胶沥青流变性能与其混合料路用性能的关联性,为橡胶沥青混合料结构设计提供理论基础,该文通过车辙试验与四点弯曲试验对橡胶沥青混合料的高温稳定性与抗疲劳性能进行评价,通过动态剪切流变试验(DSR)对三种不同胶粉掺量的橡胶沥青流变性能指标进行测试;结合时-温等效原则,基于Sigimoidal模型建立三种橡胶沥青的复数剪切模量G*主曲线;采用灰熵关联分析方法对橡胶沥青流变性能指标与其混合料的路用性能进行关联性分析。研究结果表明:(1)相较于常规SBS沥青混合料,橡胶沥青混合料高温性能较好;(2)橡胶沥青的疲劳性能与橡胶沥青类型、级配、应变水平等因素有关,其他条件一致时,胶粉掺量的增加可有效提高橡胶沥青混合料的抗疲劳性能;当级配类型与沥青种类一致时,橡胶沥青混合料的集料粒径越大,抗疲劳性能越差;(3)不同掺量橡胶沥青G*随加载频率的增大而增大,即频率越大,橡胶沥青的抗变形能力越强;当频率相同时,橡胶沥青的相位角随着温度的升高而增大;温度越高,橡胶沥青试样的车辙因子与疲劳因子越低;(4)灰熵关联性分析结果表明,橡胶沥青车辙因子指标、疲劳因子指标分别与其混合料的动稳定度、疲劳次数的灰熵关联度均大于0.900,进一步证明橡胶沥青流变性能指标直接用于评价橡胶沥青混合料高温稳定性与抗疲劳性能的可行性。

在役路面不同结构层沥青老化特性分析

为分析沥青路面在使用过程中的综合老化过程和机理,选取代表性在役路面的桥面铺装、普通路段行车道和匝道三种结构层并分别钻取芯样,通过凝胶渗透色谱(GPC)分析和傅立叶红外光谱(FTIR)分析研究芯样中抽提沥青的不同性能指标,分析不同结构层沥青的老化程度,明确不同路面结构层对沥青老化的影响。结果表明:沥青路面各结构层中,上面层沥青老化程度最严重,下面层沥青老化程度最弱;沥青老化主要由氧化所致,老化过程遵循沥青大分子链断裂成小分子、小分子含量增加、分子量宽度增加的规律;老化后沥青组分发生变化,进而影响路面结构的整体性能。

纳米材料改性沥青的制备及分散稳定机理

采用纳米CaCO3、纳米ZnO和纳米TiO2复配纳米材料对SBS沥青进行改性,并优化了制备工艺条件;研究了表面活性剂纳米材料在SBS沥青中的改性机理。结果表明:纳米CaCO3、纳米ZnO和纳米TiO2质量分数比为1∶2∶1、总添加质量分数为4%时,对SBS沥青的改性效果和经济性最好;在反应温度170~180℃、反应时间40 min、最高剪切速率为7000 r/min、剪切次数为2次时,制备的纳米改性沥青的综合性能最优。纳米材料提高了沥青的热稳定性,增强了沥青的抗老化性能;非离子表面活性剂在纳米粒子表面形成反胶束,改变了纳米粒子表面性质,使得纳米材料在沥青中可以均匀分散和稳定存在。

工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土制备及性能

为促进工业废渣资源化循环利用,制备工业废渣复合再生胶凝材料(RC)及相应泡沫轻质土。利用松香树脂类、蛋白类两种发泡剂和表面活性剂经高速剪切混溶制备复合类发泡剂,通过不同发泡剂种类、搅拌转速和搅拌时间下的RC泡沫土流动度、湿密度和抗压强度优选最佳工艺,不同湿密度和龄期下抗压强度对比RC泡沫土和水泥泡沫土力学性能,干缩和冻融循环试验对比RC泡沫土和水泥泡沫土耐久性,借助XRD分析RC泡沫土成分。结果表明,复合类发泡剂融合了松香树脂类发泡剂稳定性好和蛋白类发泡剂发泡倍数高的优势,RC泡沫土制备过程最佳搅拌转速为200 r/min,搅拌时间为2 min。RC和水泥两种泡沫土流动度均满足规范要求,初期抗压强度相当;随着龄期增加,RC泡沫土强度增长幅度高于水泥泡沫土,28 d和56 d龄期时RC泡沫土强度为水泥泡沫土强度的1.21倍和1.35倍。相同条件下RC泡沫土抗干缩和抗冻融性能优于水泥泡沫土。RC水化产物中增加了钙矾石,且水化硅酸钙含量高于水泥水化产物。

典型防水粘结材料抗剪稳定性及抗疲劳性能研究

研究了混凝土桥面铺装同步碎石封层抗剪稳定性与沥青粘结层种类、沥青洒布量、桥面板构造深度以及外界温度变化的关系,并通过铺装层复合小梁试件四点弯曲疲劳试验,模拟桥面高周疲劳荷载对粘结层抗疲劳特性的影响。试验结果表明:3种同步碎石封层沥青材料最佳洒布量分别为SBS改性沥青1.4 kg/m^(2)、橡胶沥青1.6 kg/m^(2)、环氧沥青1.8 kg/m^(2);混凝土桥面板构造深度以0.4~0.8 mm为宜;外界温度升高导致抗剪稳定性降低;经疲劳荷载作用后,桥面粘结层抗剪强度出现不同程度下降。

多碎石沥青混凝土SAC-10在路面养护中的应用

依托河南省F高速公路2015年沥青路面养护工程,开展多碎石沥青混凝土SAC-10薄层罩面处治方案及混合料组成设计,并对试验段路面技术状况进行连续5年检测分析。结果表明:多碎石沥青混凝土SAC-10可用于路面破损率DR为0.4%~2.0%、局限于上面层1~3 cm浅层病害、面层层间结合较好的连续路段处治;按照粗集料形成骨架、细集料填充密实的原则,设计的多碎石沥青混凝土SAC-10混合料,能够满足沥青路面养护薄层罩面的路用性能要求。

工业废渣复合材料稳定膨胀土应用研究

为了验证工业废渣复合材料对于膨胀土的稳定处理效果,通过化学组分分析,明确稳定膨胀土作用机理,采用击实试验、膨胀率试验和CBR试验,分析不同掺量稳定膨胀土的击实、膨胀和强度特性变化规律,按照膨胀率和CBR双控原则,确定稳定膨胀土最佳掺量为4.5%,并与相同掺量石灰稳定膨胀土性能进行对比。试验结果表明:随着工业废渣复合材料掺量增加,稳定膨胀土的膨胀率逐渐减小,CBR值逐渐增大。相同掺量下,工业废渣复合材料稳定膨胀土的CBR值高于石灰稳定土,能够满足膨胀土路基稳定处理要求,可以替代石灰用于膨胀土稳定处理。

固废基胶凝剂稳定土的路用性能

通过室内试验,考察了工业固废基土壤固化剂ISW和硅酸盐水泥对粉质土、砂质土、黏性土和膨胀土四种不同性质土样的固化效果.对固化土样的CBR、无侧限抗压强度、劈裂强度、水稳定性、抗干湿循环,以及抗冻性能进行了对比分析.结果表明:固化粉质土和细砂土性能最佳,固化黏土和膨胀土次之.与水泥相比,ISW固化剂对不同土质具有较为广泛的适用性,4%掺量即可使28 d无侧限抗压强度达到3.3 MPa以上.且ISW固化不同性质土样经冻融循环后强度损失较小,长期抗冻融稳定性良好,10次循环后强度保留率均在50%以上.

级配碎石过渡层沥青路面结构承载力分析

调查确定级配碎石过渡层沥青路面典型结构,计算分析沥青层厚度、水泥稳定碎石层厚度、级配碎石过渡层模量、路基强度4类因素对沥青路面路表弯沉的影响;对比分析不同路基强度条件下,级配碎石过渡层沥青路面与典型半刚性基层沥青路面路表弯沉的关系。结果表明:路基强度对级配碎石过渡层沥青路面路表弯沉的影响最大;考虑不同路面结构形式对计算弯沉修正后,级配碎石过渡层沥青路面与典型半刚性基层沥青路面所能承受的荷载作用次数基本相当。

生物聚合物-壳聚糖对粉土固化性能的影响

壳聚糖由甲壳素脱乙酰化获得,是一种生物聚合物环保材料,可用于土壤固化。以豫东黄泛区粉土为研究对象,研究了壳聚糖粉末及其乙酸溶液对固化粉土性能的影响。试验结果表明:壳聚糖粉末及其溶液固化土相比于素土具有更好的力学性能,7 d无侧限抗压强度分别是素土的1.9和3.3倍,7 d间接抗拉强度分别是素土的2.6倍和4.2倍;经冻融循环后壳聚糖固化土试件的强度衰减幅度明显低于素土试件。红外光谱及扫描电子显微照片表明,壳聚糖溶液固化土主要是通过化学键吸附及成膜团聚来提高土壤试件的力学强度。

微藻油改性沥青及混合料性能

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油在改性沥青领域适用性,通过四组分分析法、三大指标试验和高温剪切流变、低温弯曲蠕变劲度试验,研究微藻油成分组成、改性沥青常规性能和高低温流变性能;通过马歇尔试验、高温车辙和低温弯曲试验研究微藻油改性沥青混合料性能。结果表明:微藻油类似凝胶型沥青结构,硬质成分含量较多;随着微藻油掺量增加,改性沥青软化点逐渐升高,延度和针入度逐渐减小。当微藻油掺量为30%时,改性沥青软化点达60℃以上,老化前后高温性能分级均为PG 70,对应混合料动稳定度达到5 000次/mm以上,低温弯曲应变高于2 500με,综合性能较好。为确保良好的高低温性能,微藻油改性沥青中微藻油掺量宜为20%~30%。

多尺度模型下自修复沥青路面中微胶囊力学分析

为研究自修复型沥青路面中微胶囊的力学行为,应用离散元法从宏观、细观和微观三个尺度逐层确定模型和参数,构建了含微胶囊的沥青路面多尺度模型,分析了车辆重载作用下微胶囊的受力状况。然后,建立了单个微胶囊有限元分析模型,分析了囊壁和囊芯在机械力作用下的应力及位移分布;根据第一强度理论,找出了微胶囊最易破坏的位置,确定了微胶囊在沥青路面中需满足的抗裂性能要求。研究表明,在1.43MPa轮胎接地压力下,沥青混凝土中面层沥青砂浆内部的接触压力和接触拉力分别为0.347N和0.093N。通过微观尺度的分析可得,微胶囊的所受接触压力的均值为25mN,接触拉力为7.7mN。对单个微胶囊的有限元分析可得:在微胶囊受压区域主要为压应力的承载区域;受压区域附近位置,在垂直于厚度方向上承受较大的拉应力,并出现了第一强度理论主应力峰值,很可能为微胶囊最先开裂的位置,且从囊壁外侧开始破裂。

基于PCG的GB4沥青混合料旋转压实特性研究

PCG旋转压实试验是法标沥青混合料四级试验关键的第一步,该文结合实体工程需求,基于PCG3旋转压实设备,对法标中GB4沥青混合料的压实特性进行了研究。通过A、B、C 3种级配的旋转压实试验,提出了GB4沥青混合料最佳油石比的确定方法,分析了级配类型、胶结料类型及胶结料用量对混合料压实特性的影响,并对PCG的适用性以及试验方法的改进进行了探讨。

基于公交IC卡和AVL数据的公交客流OD推算

针对国内城市公交乘客下车不用刷卡,无法获知下车站点的问题,利用公交IC刷卡数据、AVL数据和公交站点数据,提出公交站点吸引强度与公交出行链结合的公交客流OD推算方法。基于时间匹配方法融合IC刷卡数据和AVL数据,设立时间匹配弹性因子,提高乘客上车站点识别率;针对不同乘客公交出行行为,采用多时段公交站点吸引强度与公交出行链结合的方法,实现下车站点的推算,在集计层面基于最小二乘法判断模型有效性。以石家庄市公交客流为例进行验证,乘客上车站点匹配率提高了15.51百分点,乘客下车站点推算成功率稳定在90%,验证了所提方法的有效性。