环氧乳化沥青粘层剪切疲劳性能

采用应力控制方式、半矢正弦波荷载波形、10 Hz加载频率和取值为0.1的循环特征值,以剪切断裂为疲劳破坏标准,在60℃恒温条件下,以0.2~0.7的应力水平在MTS810材料试验机上进行45°斜剪疲劳试验,对最佳配方和最佳洒布量的沥青路面及桥面沥青铺装层环氧乳化沥青粘层的剪切疲劳性能进行了研究,建立了剪切疲劳寿命回归方程.结果表明:应力水平对疲劳寿命有较显著的影响,60℃高温条件下,当应力水平由0.2增加到0.7时,沥青路面及桥面铺装环氧乳化沥青粘层的疲劳寿命降幅分别为97.4%和99.3%;建立的疲劳寿命对数与剪应力回归方程有较高的精度,且桥面铺装结构剪切疲劳寿命较沥青路面对剪切应力更为敏感.     

基于复合梁疲劳试验的沥青路面层间黏结评价

目的评价黏层油对沥青路面疲劳寿命的影响,确定适合北京地区沥青路面的黏层油的种类和最佳用量,研发了一种新型的复合梁疲劳试验.方法选取适用于北京市常用的橡胶沥青、橡胶SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青及普通乳化沥青5种黏层油,通过复合梁疲劳试验分析黏层种类、应变水平、结构层老化对疲劳寿命的影响并进行评价.结果使用同一种黏层油的复合梁的疲劳寿命随应变的提高而减小.使用橡胶SBS复合改性沥青作为黏层油的试件疲劳寿命均最长.复合梁疲劳寿命随黏层用量的增加呈现先增大后减小的趋势,由此可以得到复合梁疲劳寿命最大情况下的最佳黏层用量,即为疲劳寿命峰值黏层油用量.结论层间黏结效果的优劣对沥青路面结构层的疲劳寿命影响较大,两者具有良好的相关性.复合梁疲劳试验评价黏层的层间黏结效果是可行的.     

钢桥面铺装层间抗剪性能室内试验研究

钢桥面铺装层间剪切性能是桥面使用性能的重要因素。本文为研究铺装层抗剪性能,通过直接剪切试验,研究了乳化沥青用量、法向应力及层间污染对层间抗剪性能的影响。研究表明：铺装体系中,结构沥青较多时,层间最大剪切应力、极限抗剪强度及层间粘结系数?均增大;乳化沥青用量存在最佳用量,文中实验值0.75kg/m2,回归值0.95/m2;随法向应力增大,层间最大剪切应力、极限抗剪强度增加;?随层间污染物增加而变小,油污的污染对剪切性能的影响大于泥土。     

UHPC-SMA层间静力性能与疲劳寿命相联性

选择热熔型改性环氧树脂202及高黏高弹沥青PG100这两类典型黏层材料,开展UHPC-SMA 复合试件层间静力性能及疲劳性能试验与分析,以探究层间在受剪、受拉不同静力破坏模式下的异同点及关联性,分析剪切静力指标与剪切疲劳寿命的潜在联系. 研究表明,温度对层间黏结性能有明显影响,随着环境温度的上升,层间拉拔强度、剪切强度...     

UHPC-沥青面层黏层动态剪切性能

为探究超高性能轻型组合桥面 UHPC-沥青面层黏层材料动态力学性能,采用伺 服液压系统 UTM-30 对 UHPC-SMA 界面施加动态剪切荷载,通过 5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、60 ℃六种温度和0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz六种加载频率下动态剪切试验,获 得热熔型改性环氧树脂 202、高黏高弹改性沥青 PG100两种典型黏层材料的动态剪切模量和 相位角的变化规律;基于时间-温度等效原理和Sigmoidal函数,采用最小二乘法拟合得到动态 模量主曲线和相位角主曲线. 试验研究表明：动态模量随着温度的升高而减小,随着频率的增 加而变大;而相位角却随着温度的升高而变大,随着频率的增加而减小;黏层材料具有黏弹性 材料动力响应特征. 在相同温度、相同频率下,树脂202的动态模量明显大于沥青PG100,其相 位角明显小于沥青 PG100,且随着温度的升高这种现象更明显;60 ℃时,树脂 202动态模量仍 大于 1.13 MPa,而沥青 PG100 仅为 0.15 MPa 左右;树脂 202 比沥青 PG100 具备更好的抗剪性 能. UHPC-沥青面层黏层最不利工况为高温与低频,与25 ℃、25 Hz（相当于120 km/h）相比,60 ℃、5 Hz（相当于 30 km/h）条件下,树脂 202、沥青 PG100 的动态剪切模量分别下降 34.9%、 88.8 %. 树脂 202、沥青 PG100动态模量主曲线拟合优度 R2 分别为 0.993、0.996,相位角主曲线 拟合优度R2 分别为0.978、0.989,回归方程的拟合度优良. 通过动态性能主曲线,不仅可以获得 高频率和长时间下的材料特征,同时也可以预测黏层材料的寿命和长期使用性能.     

超薄磨耗层层间粘结效果影响因素研究

超薄磨耗层是一种新型预防性道路养护技术,其使用效果的好坏与层间粘结力有着密切的关系。以室内模拟试验为基础,采用AC-13沥青混合料作为原路面,SBS(热塑性丁苯橡胶)改性乳化沥青作为层间粘结材料,分别采用AC-13、SMA-13、OGFC-13、Nova Chip(C)混合料作为超薄磨耗层,马歇尔击实法成型复合型试件,并采用层间力测试仪进行剪切试验,测定层间抗剪切强度。试验结果显示,采用上述四种混合料作为磨耗层,平均抗剪切强度分别为1.053 MPa、1.1 MPa、1.02 MPa、1.261 MPa;随着乳化沥青洒布量的增加,层间抗剪强度呈现先增加后降低的趋势;对于每种路面结构,温度由25℃升高至45℃,层间粘结强度普遍下降,但不同结构的强度降幅各不相同。试验结果表明:层间粘结强度受混合料类型的影响,Nova Chip抗剪强度最高,开级配沥青磨耗层OGFC(开级配沥青磨耗层)最低;每种路面结构都存在使层间抗剪强度达到最大值的最佳乳化沥青洒布量,且不同温度下对应的最佳乳化沥青洒布量也不同;随着温度升高,层间剪切强度降低,其中Nova Chip结构对于温度的敏感性最高,AC(沥青混凝土)结构的温度敏感性较低。     

薄层橡胶沥青复合式路面层间抗剪特性试验

为探讨水泥混凝土路面经过洗刷酸洗、刻槽、抛丸等不同加工工艺处理下,不同黏层材料类型、喷洒量、试验温度、水环境、洒布同步碎石等因素对薄层橡胶沥青复合式路面层间界面剪切强度的影响,选择橡胶沥青、SBS改性沥青和AF-1溶剂型黏结剂作为黏层材料,利用一种改进型路面结构剪切仪研究黏层对刚柔复合式路面层间力学特性的影响。结果表明:40℃环境条件下,橡胶沥青及SBS改性沥青作为黏层材料最佳用量为1.2kg/m2,根据不同刻槽工艺,二者用量可增加0.1~0.2kg/m2;界面剪切强度受黏层试验温度、水环境等条件影响,通过剪切试验结果得出,不同黏层材料对界面抗剪切强度由大到小依次为AF-1溶剂型黏结剂、SBS改性沥青、橡胶沥青;刻槽工艺参数中,刻槽宽度、加密程度及刻槽方向均对层间界面抗剪切强度产生影响,该工艺简单方便,利于推广;酸腐蚀处理、表面洗刷处理、表面洗刷结合酸腐蚀处理等方式对界面细观粗糙度的提高有限;界面污染、浸水等不利条件对界面黏结强度有所影响,其中浸水影响较大;刻槽工艺参数中,刻槽宽度对抗剪能力影响最为显著,在保证刻槽深度情况下,减小槽间距,加密刻槽,可有效提高复合界面抗剪能力;得到层间抗剪强度、层间剪切变形模量与不同变量(界面类型、黏层材料等)之间的线性关系。     

橡胶颗粒沥青混合料疲劳性能影响因素分析

通过室内小梁弯曲疲劳试验,对影响橡胶颗粒沥青混合料疲劳性能的因素进行了研究.采用方差法分析各因素的显著性,得到不同试验条件下的疲劳寿命预估模型.研究结果表明:混合料的疲劳寿命在一定范围内随温度升高而逐渐降低;随沥青用量、橡胶颗粒掺量的增加疲劳寿命先增大后减小;沥青的针入度越大,软化点越小,混合料的疲劳寿命越低;各因素对疲劳寿命的影响顺序为:温度橡胶颗粒掺量沥青种类沥青用量.     

基于三维细观空隙的超薄罩面层间洒布量设计与性能评价

为了研究超薄罩面与原路面之间的层间粘结沥青洒布量,通过CT（Computed Tomography）和三维重构技术对混合料试件进行空隙扫描和三维重建,依据空隙分布规律确定环氧沥青的填充空隙用量。在此基础上,结合室内25℃、60℃的层间45°斜剪、直剪以及拉拔试验,分析不同沥青洒布量对层间剪切和粘结强度的影响。结果表明：Novachip Type-A环氧沥青和SMA-13混合料的空隙均沿试样高度呈C型分布,有效空隙集中于表面2mm以及底部1 mm,由此确定沥青填充空隙用量为0.25kg/ m^2。室内试验中满足最大层间剪切、粘结强度的沥青洒布量为0.7 kg/ m^2，层间洒布量过少、过大时会发生粘附及黏聚破坏,因此最佳层间洒布量为0.95 kg/ m^2。     

水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能研究

研究了水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能随温度的变化规律,同时探究了黏结层的温度性能以及直剪与斜剪剪切强度之间的关系. 对比分析了4种涂膜黏结层（SBS改性沥青、WTR改性沥青、WTR/APAO改性沥青、AMP-100二阶反应型黏结涂料）和3种改性沥青碎石黏结层（SBS改性沥青碎石、WTR改性沥青碎石、WTR/APAO改性沥青碎石）的拉拔及剪切强度差异. 采用回归分析法获得层间强度随温度的变化规律;计算不同温度下层间强度与常温（20 ℃）下层间强度的比值,用于黏结层剪切强度和拉拔强度的温度敏感性对比分析;分析不同温度下斜剪强度与直剪强度的比值关系. 结果表明：层间拉拔强度、层间剪切强度与温度均满足单指数函数关系,拟合优度R2达0.970以上. WTR/APAO改性沥青黏结层及WTR/APAO改性沥青碎石黏结层力学性能优良,在不同温度下的拉拔和剪切强度值均高于同类型黏结层. AMP-100黏结层拉拔和剪切强度对温度的敏感性最低. 建立了20~45 ℃的层间强度比值表,用于层间强度预估. 斜剪强度显著高于直剪强度,同时斜剪强度对温度的敏感性低于直剪强度,当温度处于20~45 ℃时,斜剪强度与直剪强度比值范围为1.165~2.990.     

高黏乳化沥青层间黏结材料设计与性能研究

针对层间黏结材料黏结效果差、耐久性不足的问题,提出一种新的高黏乳化沥青作为层间黏结材料并对其性能进行了研究.首先,采用二次热混合法制备高黏乳化沥青,并与水性环氧改性乳化沥青和SBR改性乳化沥青进行筛上剩余量、蒸发残留物三大指标、黏度等试验;其次,在上面层同为UTFL-13沥青混合料,下面层分别是AC-13、AC-10沥青混凝土和水泥混凝土及25 ℃、60 ℃的温度条件下进行层间拉拔试验和直接剪切试验.结果表明,相比于其他两种改性乳化沥青,高黏乳化沥青的耐热性和塑性更好,黏度更高;黏结效果排序为高黏乳化沥青＞SBR改性乳化沥青＞水性环氧改性乳化沥青;下面层所用材料不同,层间黏结材料的最佳用量不同.     

PVAc乳液-改性油菜籽分离蛋白共混胶黏剂的制备

利用油菜籽分离蛋白(RPI)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液制备高性能无醛胶黏剂,代替部分醛类胶黏剂.通过正交试验考察RPI与葡萄糖质量比、改性RPI与PVAc乳液质量比、改性RPI与PVAc乳液共混温度、固化剂质量分数对共混胶黏剂剪切强度的影响,优化热压工艺.结果表明:共混胶黏剂的最佳制备工艺为RPI与葡萄糖质量比85∶15、改性RPI与PVAc乳液质量比7∶3、改性RPI与PVAc乳液共混温度30℃、固化剂质量分数3%;制备胶合板的最优热压工艺参数为热压温度140℃、热压时间1.5 min/mm、热压压力0.8 MPa、施胶量300 g/m2,胶合板干剪切强度为1.865 MPa,按照Ⅱ类板胶合板标准测得湿剪切强度为0.885 MPa.     

EAC-PCC复合结构层间温度应力研究

制作电热沥青混凝土EAC(Electrothermal Asphalt Concrete)-PCC(Portland Cement Concrete)复合结构试块,在EAC-PCC的层间埋设应变片,通过试验检测EAC-PCC的层间温度应力;建立有限元模型进行数值模拟,分析温度、电压、风速对复合结构层间温度应力的影响.试验表明:温度应力随时间延长逐渐增加,同一时刻不同检测点的温度应力不同;通电240 min时,中心点层间温度应力为0.37 MPa,温度上升了4.6℃.数值模拟表明:通电240 min,中心点层间温度应力为0.41 MPa,温度升高了5.2℃;随着环境温度的降低层间温度应力逐渐增大,负温时层间温度应力快速增大,正温时层间温度应力较小;与环境温度0℃相比,通电240 min时,-10℃、-20℃时层间温度应力分别增加了94.25%、126.72%,而10℃时层间温度应力减少了76.44%;随着通电电压增加,层间温度应力增加的速率变大;随着风速的增加层间温度应力在减小,与风速为0时相比,通电240 min时,风速为1、2、3 m/s的层间温度应力分别减少了15.59%、24.21%、29.66%.     

含甲烷水合物非固结沉积物三轴实验

利用自主研发的水合物合成与分解一体化三轴实验装置,以中细砂作为水合物赋存介质,在不同有效围压(1 MPa、2 MPa、4 MPa)条件下,对不同水合物饱和度(0%、13.3%、26.6%、39.9%)的松散沉积物进行三轴剪切实验,探讨了水合物饱和度和有效围压对沉积物应力应变曲线形态及不同抗剪强度指标的影响规律,得到不同强度参数的经验模型。结果表明:含甲烷水合物非固结沉积物的应力应变曲线形态是水合物饱和度和有效围压共同作用的结果;抗剪强度、起始屈服强度与水合物饱和度有关,而受温度和有效围压的影响较小;黏聚力和内摩擦角随水合物饱和度的增大而增大。     

温度对超临界CO_2置换CH_4的影响

为研究超临界CO_2置换CH_4过程中温度对置换效果的影响,以屯留煤样为研究对象,借助ISO-300型等温吸附仪对煤样进行了不同温度(35、45、55℃)、相同注入压力(12.7 MPa)条件下的CO_2置换解吸CH_4试验。研究结果表明:置换解吸过程中,超临界CO_2吸附相体积分数随着温度升高而增加,随压力降低而增大,CH_4吸附相体积分数呈相反变化趋势;超临界状态下,试验直接测得的气体吸附量为Gibbs吸附量,气体真实吸附量与压力之间符合Langmuir吸附曲线,且与Gibbs吸附量的差值随压力的升高而增大;试验压降范围内,温度为35℃条件时,CH_4气体单位压降解吸率最高,显示出温度接近临界温度时,超临界CO_2置换效果最佳。     

冷家稠油黏温特性及流变特性实验研究

应用回归分析理论,开展现场取样、室内测量实验,建立数学模型,对辽河油田冷家稠油黏温特性及流变特征进行分析,得到稠油黏度关于温度、剪切速率的二元函数,回归出剪切应力与剪切速率、屈服应力值与温度、表观黏度与剪切速率的关系曲线。研究认为,冷家稠油随着温度升高、剪切速率的增大,黏度降低;临界温度Tc=72.51℃是牛顿流与非牛顿流的转变点;温度从40℃上升到70℃时,屈服应力值随着温度的升高而呈线性递减,当温度达到Tc时,屈服应力值就变为零;在非常低的剪切速率范围内,黏度下降最快,在高剪切速率情况下,黏度近似于不变。     

过渡层对水泥混凝土路面板结构的影响

为了进一步了解过渡层对路面结构的影响,分析论证了过渡层的形成及破坏机理与力学性质,指出界面分离、基层竖向开裂、基层界面的水平裂纹侵入面层是过渡层破坏的3种基本形式。试验结果表明:附着在面层上的过渡层将降低面层混凝土的弯拉强度和疲劳性能,弯拉强度下降0.2~0.4 MPa,小梁弯曲疲劳寿命下降1~2个数量级;基层顶面设置防止水泥浆透进基层的隔离层,均能有效阻碍过渡层的形成,从而避免或减少由过渡层引起的对路面结构的3种破坏。     

桥面铺装粘结层剪切性能试验

设计了一种能对试件施加任意正应力大小的层间剪切试验装置,并以层间抗剪强度作为评价指标,通过有压力的直接剪切试验对粘结层的抗剪性能进行研究,得到了不同界面类型、法向正应力、温度和加载速率等因素对桥面铺装层间抗剪性能的影响规律。研究结果表明,桥面板表面的构造深度越大,抗剪强度就越大;法向正压力越大,层间抗剪强度就越大,且近似成线性增长;温度越高,抗剪强度就越低,当温度为60℃时,抗剪强度为25℃时的57.8%;随着剪切速率的增大,抗剪强度先增大后小幅减小。     

钎焊工艺对InAg低温焊料结构及剪切性能的影响

针对不同回流工艺曲线对In3Ag焊膏焊点表面形貌、界面IMC(Intermetallic compound)层和剪切强度的影响进行研究.采用扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)分别对IMC层的微观结构和焊点的组织成分进行观察和分析,采用力学试验机测试焊点的剪切强度,并通过SEM观察其断口形貌.研究结果表明:IMC层厚度随钎焊曲线峰值温度升高而增加,焊点剪切强度随峰值温度升高而降低,断裂模式为韧性断裂.其合适的钎焊工艺为峰值温度160℃,并在150℃保温1min,可得到表面光亮、润湿性能好、助焊剂残留少的焊点,其基体为富In相,在基体上弥散分布着AgIn2颗粒,IMC层是均匀、致密的扇贝状结构,厚度约为3μm,成分约为(Ag0.sCu0.2)In2;在此条件下,焊点剪切强度最高,为7.24 MPa.     

杨木/刺槐复合结构胶合性能的压痕表征

以杨木、刺槐及异氰酸酯胶黏剂(EPI)制成胶合构件,进行了胶层剪切强度的测试及在宏观范围内胶合性能的压痕表征。结果表明:刺槐间、杨木间的胶层剪切强度分别为7.9、6.2 MPa,杨木与刺槐间胶层剪切强度为5.4～5.7 MPa。460 N荷载条件下,1.6 MPa和1.0 MPa胶合压力制备的杨木与刺槐间胶层部位压痕蠕变分别为21.31%和25.37%,杨木间和刺槐间的压痕蠕变差异不显著。杨木/刺槐间胶层部位的塑性变形功与压痕功比值介于杨木间和刺槐间的值,EPI胶层对杨木抗塑性变形有贡献但对刺槐的作用不明显。杨木与刺槐间胶层部位的名义硬度比杨木与杨木间大,比刺槐与刺槐间小。