省域高速公路多项目大规模养护施工总体交通组织研究

面对日益增多的高速公路养护工程施工,缺乏针对高速公路多项目、大规模养护工程时的区域总体交通组织的研究,有必要对多项目、大规模养护施工条件下区域交通组织进行科学的研究和设计。鉴于此,以甘肃省2023年全省养护工程为例,从片区和路段两方面探讨和论述了省域高速公路养护施工总体交通组织方案,以期为同类高速公路养护工程区域总体交通组织方案提供参考。

公路隧道二次衬砌边墙压裂病害成因及处治研究

公路隧道二次衬砌边墙压裂已成为目前运营隧道非常严重的结构变形病害之一,就某隧道出现的此类病害进行了专项检测,深入分析了病害产生的原因,结果表明其主要由围岩自身软弱、支护结构设计薄弱、工程实体质量较差导致。对此采用扰动较小的钻孔注浆+钢带补强方案,实施了病害加固维修,为类似病害处治提供了参考。

电防渗新技术在隧道渗漏水处治中的应用研究

针对甘肃某隧道衬砌渗漏水病害顽疾,通过现场踏勘、资料收集分析,揭示了隧道病害的主要原因,提出了"埋管引排+电防渗新技术"综合处治方案,经后期追踪,完工后两年内未见病害复发。应用结果表明:电防渗新技术施工便捷,可靠有效,配合传统引排工艺,对隧道渗漏水病害能达到一劳永逸的处治效果。

基于高温模拟蒸馏技术的沥青再生剂组分研究

利用高温模拟蒸馏技术对市售常见的四种再生剂组分进行了研究,确定了一套快速、简便的试验方法,应用该试验方法确定了不同再生剂的沸程切割区间以及初馏点温度。结果表明:四种再生剂中,鞍山双成再生剂的轻质组分含量最高,西安国琳再生剂的轻质组分含量最低,而西卡再生剂及鞍山森远再生剂的轻质组分含量则居于中间。

纤维对再生沥青混合料高温性能的影响研究

为研究纤维对再生沥青混合料高温性能的影响,将玄武岩纤维和聚酯纤维掺入再生沥青混合料中,通过车辙试验对掺纤维再生沥青混合料的高温性能进行研究。结果表明,纤维掺量增加导致再生沥青混合料变形差降低和动稳定度增加,在0.2%、0.3%、0.4%和0.5%纤维掺量下,掺玄武岩纤维再生沥青混合料的变形差分别较掺聚酯纤维再生沥青混合料增大15.85%、16.07%、27.40%和41.41%,动稳定度分别降低13.68%、13.85%、21.51%和29.28%。在4.8%、5.0%、5.2%、5.4%和5.6%油石比下,掺玄武岩纤维再生沥青混合料的变形差分别较掺聚酯纤维再生沥青混合料增大7.36%、8.28%、10.00%、4.27%和4.00%,动稳定度分别降低6.86%、7.65%、9.09%、4.09%和3.85%。

长陡坡路面大粒径沥青混合料路用性能研究及应用

结合大粒径沥青混合料在甘肃某公路应用实例,对大粒径沥青混合料在长陡坡重载交通水损害病害处治中路用性能及应用进行探讨。通过路面水损害形式及机理确定以“贝雷法”为基础的大粒径沥青混合料配合比设计思路,采用旋转压实方法克服室内试验与工程实际的环境差异以模拟粗集料的嵌挤状态,并选取车辙、渗透性和水稳定性指标验证其路用性能。甘肃某公路路面病害处治工程中大粒径沥青混合料的应用表明,该方法对长陡坡重载交通下水损害防治具有显著效果。

-5℃环境下混凝土抗压强度变化规律及预测模型研究

目的研究混凝土在-5℃环境下的强度变化规律以及不同引气剂掺量和负温环境对混凝土强度预测模型的影响。方法在标准养护环境及-5℃环境下测试不同引气剂掺量的混凝土抗压强度,分析负温环境和引气剂掺量对混凝土强度增长的影响。利用成熟度理论计算标准养护(20℃)环境和-5℃环境两种工况下的成熟度并建立强度预测模型。结果在-5℃环境下,由于负温环境造成水泥水化缓慢,导致混凝土强度增长缓慢;在标准养护环境和-5℃养护环境两种工况下,混凝土抗压强度值随引气剂掺量增大而减小;在入模温度为15℃时,A1、A2、A3、A4、A5试验组28 d龄期的抗压强度与B1、B2、B3、B4、B5试验组49 d龄期的抗压强度近似相等,其偏差值在-0.77%~0.64%。结论修正公式能精确预测-5℃环境时的混凝土强度,计算式可预测实际负温养护下混凝土强度增长。

基于接触角方法沥青与石料粘附特性及路用性能研究

沥青-石料粘附失效产生的病害,如松散、脱粒、麻面、坑槽等,致使沥青路面使用性能下降,危及行车安全,基于表面自由能理论的躺滴法作为接触角法中评价沥青-石料粘附性的试验方法,因其操作简单、定量评价、人为误差小等特点,成为了近年来研究评价沥青-石料粘附性的热点。本文采用躺滴法,以西北地区三种品牌沥青与甘肃省七种石料作为研究对象,利用水煮法、躺滴法评价沥青-石料粘附性与AASHTO T283评价沥青混合料水稳定性进行对比分析,结果表明,水煮法定性评价沥青-石料粘附等级、接触角法定量评价沥青-石料粘附功与AASHTO T283评价沥青混合料水稳定性的冻融劈裂强度比(TSR)的决定系数分别为0.1956、0.2731、0.4793,0.8179、0.7173、0.7997,说明接触角法粘附功定量评价沥青-石料粘附性能够较为准确的评价沥青混合料水稳定性;同时三种沥青的粘附能力依次为C>B≥A,七种石料的粘附能力依次为平凉上杨石灰岩>玉石湾蛇纹岩>黑山湖玄武岩>东乐石灰岩>永登玄武岩>出卜拉沟玄武岩>定西花岗岩。

橡胶粉-废塑料复合改性沥青高低温性能研究

为获得高低温性能更佳的沥青胶结料,同时缓解废旧橡胶和塑料产生的“黑色污染”和“白色污染”问题,采用废旧橡胶粉和废旧聚乙烯塑料改性SK90#基质沥青获得橡胶粉-废塑料复合改性沥青,通过动态剪切流变(dynamic shear rheological,DSR)试验和弯曲梁流变试验对橡胶粉-废塑料复合改性沥青的高低温性能进行研究,并与SBS改性沥青进行对比分析。结果表明:橡胶粉和废塑料可有效改善SK90#基质沥青的高低温性能,在58℃和94℃下,橡胶粉-废塑料复合改性沥青的复数模量是SBS改性沥青的1.39倍和2.69倍,橡胶粉-废塑料复合改性沥青的车辙因子是SBS改性沥青的1.42倍和2.94倍,SBS改性沥青的相位角是橡胶粉-废塑料复合改性沥青的1.03倍和1.23倍,橡胶粉-废塑料复合改性沥青的蠕变劲度模量(S)较SBS改性沥青降低了25.33%,蠕变速率(m)较SBS改性沥青增大了12.01%。

细粒式钢渣改良黄土路基研究

为实现钢渣的全粒度应用及提高利用率,小于等于3mm的细粒式钢渣可作为黄土路基稳定材料使用。设计对照组水泥稳定黄土和石灰稳定黄土,并通过无侧限抗压强度和CBR承载比评价,以确定细粒式钢渣稳定黄土的可行性和最佳掺量。结果表明,随着钢渣掺量增加,钢渣稳定黄土的最大干密度增大,最佳含水率减小。石灰稳定黄土最佳含水率最大,钢渣稳定黄土最小。钢渣稳定黄土的无侧限抗压强度随钢渣掺量增加而增大,10%钢渣掺量的无侧限抗压强度大于3%水泥稳定黄土和6%石灰稳定黄土。水泥稳定黄土CBR承载比远大于钢渣稳定黄土和石灰稳定黄土,且黄土膨胀量最小,最大仅为0.14%,钢渣稳定黄土膨胀性最大,且随钢渣掺量的增大而增大,最大为1.2%。10%钢渣稳定黄土CBR大于6%石灰稳定黄土,10%钢渣膨胀量小于6%石灰稳定黄土,大于7%石灰稳定黄土。10%钢渣掺量可替代6%石灰掺量稳定黄土路基,综合分析选择10%作为最佳细粒径钢渣稳定黄土掺量。

石墨烯复合橡胶改性沥青路面性能研究

本文结合甘肃柳敦公路试验段工程实例,研究石墨烯复合橡胶改性沥青(GRA)路面性能。通过常规试验、多应力重复蠕变(MSCR)试验、动态剪切流变(DSR)试验等方法分析研究了GRA性能,并对GRA混合料的路用性能进行了研究。结果表明:GRA与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性沥青相比,针入度降低了12.7%,软化点、高温稳定性及其高温抗变形能力相当,抗应力变形能力及应力敏感性有所提升;GRA与橡胶SBS改性沥青相比,软化点增加了14.1%,弹性恢复增加了6.5%,针入度相当,高温稳定性及其高温抗变形能力有所提升。GRA较SBS改性沥青混合料表现出良好的路用性能,现场混合料更易于压实,渗水较小、强度较高,但构造深度有所降低。

聚合物水泥加固红层泥岩性能研究

红层泥岩具有遇水体积膨胀,失水崩解的工程特性,这给红层泥岩路段路基的稳定性造成很大的影响。论文研发了一种抗水性聚合物水泥基土壤加固剂,主要由胶乳及碱激发剂组成。经加固红层泥岩的7 d无侧限抗压强度可达到2.0 MPa,吸水率降低到0.5%以下,且加固土的抗水性和耐疲劳性能均高于传统的水泥加固土。同时,论文借助X射线扫描仪(XRD)及电子扫描电镜(SEM),从微观角度对红层泥岩加固机理进行了研究。

磷掺杂石墨相氮化碳及其光催化性能研究

以磷酸钠、磷酸铵为磷源,以三聚氰胺为石墨相氮化碳(g-C3N4)前驱体,制备磷掺杂的类石墨相氮化碳(P-CN),探索最优的掺杂制备条件如:磷源选取、掺杂制备温度、合成方法和掺杂比例等。通过X射线衍射仪、紫外-可见漫反射光谱仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、荧光光谱仪、透射电镜和扫描电镜等手段对样品进行表征分析,以罗丹明B为降解用污染物测试样品的光催化活性。结果表明:磷元素的掺入抑制了催化剂晶粒的生长,拓宽了样品的可见光响应范围,提高了对可见光的利用率,明显减小了样品的能带宽度,有效抑制了光生电子-空穴的复合,因此显著地提高了样品的光催化性能。且不同掺磷量的样品中P-CN(1∶8)的光催化活性最高,其光催化降解罗丹明B的速率常数是纯g-C3N4的38倍。

基于G-R常数的再生沥青低温抗开裂性能研究

为了研究不同再生剂对再生沥青低温抗裂性能的影响,以三种掺加不同再生剂(CL、XK、CA)的再生沥青为研究对象,采用动态剪切流变仪(DSR)的频率扫描试验作为试验方法。在此基础上,基于WLF方程及CAM模型,构建参考温度为15℃的主曲线并计算Glover-Rowe(G-R)常数,从而对比再生沥青、老化沥青及基质沥青的低温抗开裂性能。结果表明:再生剂的加入使老化沥青的G-R常数减小,降低了老化沥青的低温开裂风险,同一掺量下三种再生剂对老化沥青低温性能的恢复效果顺序为:XK≈CL>CA;G-R常数与沥青常规指标(15℃延度、25℃针入度、软化点、135℃黏度)均具有较好的相关性,与15℃延度的相关性最好,相关系数达到0.9652。

湿陷性黄土地区水泥改良土路床的现场试验研究

针对路面结构层经常存在的反射裂缝问题,以甘肃陇东地区某高速公路水泥改良土路床工程为背景,通过现场重型击实试验对比研究了普通压路机和大激振力压路机作用下水泥改良土路床施工效果;通过碾压工艺组合与压实度参数实测,获得了大激振力压路机作用下水泥改良土的最佳填筑厚度;通过对路床顶面路面结构层施工工期的不同安排研究了路床放置时间对反射裂缝的影响.结果表明:水泥改良土受水化反应的影响,随着延迟时间的增大,其最大干密度呈降低趋势,而最佳含水率则逐渐增大;采用大激振力压路机强振和提高压实遍数均有利于提高水泥改良土的压实度;由于施工机械的发展,压实厚度可在规范规定限值基础上适当提高;成型后的路床随着放置时间的增加,路面结构层反射裂缝明显减少.试验成果可为水泥改良土路床施工提供参考.

聚合物砂浆基本性能试验研究

为研究聚合物砂浆密度、稠度、黏结强度,以及砂灰比、矿物掺合料对聚合物砂浆力学性能的影响,分别进行了丁苯乳液对砂浆浆体性能和黏结强度以及砂灰比、硅灰对聚合物砂浆抗压强度、抗折强度、黏结强度的影响试验。试验结果表明:丁苯乳液的掺入会降低砂浆的密度、增大砂浆稠度,改善流动性能。通过线性拟合发现聚灰比与聚合物砂浆的密度呈负相关性,与聚合物砂浆的稠度呈正相关性。丁苯乳液的掺入会降低砂浆的早期强度,增加后期强度,掺量越多影响程度越大。砂灰比是影响聚合物砂浆力学性能的主要因素之一,砂灰比越大,聚合物砂浆的力学性能下降越明显。矿物掺合料的掺入能够有效填充水泥石中更微小的孔隙,改善聚合物砂浆的力学性能。

沥青混合料劈裂强度与压实度及路用性能相关性研究

为评估15℃劈裂强度作为沥青路面交工验收指标的合理性,选择Sup-13、Sup-20、ATB-25和SMA-13四种沥青混合料,研究15℃劈裂强度与芯样压实度及沥青混合料路用性能的相关性。结果表明,沥青混合料15℃劈裂强度与芯样压实度呈正相关,当压实度为最大理论密度的93%时,Sup-13、Sup-20、SMA-13和ATB-25的劈裂强度分别为1.260MPa、1.423MPa、1.066MPa和1.470MPa。15℃劈裂强度与60℃动稳定度、冻融劈裂强度比和残留稳定度呈正相关,与低温破坏应变呈负相关,相关系数不低于0.6241。

厂拌乳化沥青冷再生混合料低温抗开裂性能研究

分别采用SCB试验和Fénix试验进行厂拌乳化沥青冷再生混合料的低温性能研究,并与常规新拌沥青混合料进行对比。结果表明,厂拌乳化沥青冷再生混合料的低温抗开裂性能远小于新拌沥青混合料;比较SCB试验和Fénix试验,两者的断裂能前者为后者的5倍左右,断裂韧性相当,刚度为0.32倍。

基于MSCR试验的石墨烯复合橡胶改性沥青抗老化性能研究

为了评价石墨烯复合橡胶改性沥青(GRS)的高温抗变形能力随老化时间的变化规律,分别选取SBS改性沥青、橡胶复合改性沥青及石墨烯复合橡胶改性沥青,进行原样及热氧老化20h(TFOT5h+PAV20h)、40h(TFOT5h+PAV40h)和60h(TFOT5h+PAV60h)的多应力重复蠕变试验(MSCR)。结果表明,在同一温度对应相同蠕变加载应力状态下,GRS改性沥青的Jnr最小,SBS改性沥青的Jnr最大。GRS改性沥青有更好的高温抗变形能力,PAV老化60h后,GRS改性沥青的R3.2kPa最大,Jnr-3.2kPa最小,对热氧老化作用敏感度最低。

水泥粉煤灰稳定碎石钢渣混合料作为基层配合比的研究

本文以钢渣为原料,通过室内试验对水泥粉煤灰稳定碎石钢渣作为高等级公路路面基层的性能进行了分析,得到不同配比下水泥粉煤灰稳定碎石钢渣混合料的最大密度和最佳含水量,以及7d无侧限抗压强度,为水泥粉煤灰稳定碎石钢渣用于高等级公路基层提供了技术依据。