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。     

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.     

界面处治方式对CC+AC复合式路面界面层强度的影响

界面特性是影响复合式路面层间强度和使用寿命的关键因素,为研究界面特性对复合式路面界面层强度的影响,文章通过室内研究和现场检测相结合的方式,采用拉拔试验和剪切试验,研究了不同混凝土基层表面处理方式和不同防反材料组成的界面层黏结强度和拉拔强度。结果表明:仅考虑界面层黏结强度和抗剪强度,就界面处治方式而言,露石与刻槽处理的界面要优于拉毛及不处理的界面,露石处理的界面层间强度最高;就防反材料而言,经编复合聚酯玻纤布对界面层强度的改善效果最好,聚酯玻纤布次之,玻纤格栅几乎没有改善;故从提高界面层强度考虑,建议采用露石+经编复合聚酯玻纤布的综合界面处治方案。     

自密实混凝土与老混凝土黏结滑移试验研究

以自密实混凝土（SCC）作为新混凝土材料,进行了老混凝土刻槽下的黏结滑移试验研究,研究纯剪状态下新老混凝土黏结面缸结滑移曲线．试验结果表明,黏结滑移面滑移可分为弹性变形、弹塑性变形以及塑性破坏三个阶段．在相同条件下,刻槽密度越大,试件的黏结性能越好．利用四次多项式对试验曲线进行拟合,建议适合于自密实混凝土与老混凝土黏结面应力一应变关系的数学模型．     

胶结层含石英砂的黏钢加固混凝土界面黏结滑移本构关系研究

分别以石英砂掺入量不同的结构胶为黏结剂,制备多组黏钢加固混凝土试件,通过对所制试件进行双面剪切试验,得到各组试件的破坏模式、界面承载力以及不同荷载水平下钢板表面的应变分布。针对试验结果展开理论分析,在考虑钢板、混凝土构件宽度比以及混凝土抗拉强度等因素的基础上,对Nakaba黏结滑移模型进行修正,获得更适用于胶结层含石英砂的钢板-混凝土界面黏结滑移本构关系分析模型。     

路面构造对环氧覆层路用性能的影响规律研究

制备具有不同表面构造深度的车辙板试件和不同刻槽处理的水泥板,并铺筑环氧覆层,通过复合板的室内拉拔试验以及加速加载磨耗试验,研究原表面构造状况对环氧覆层的路用性能的影响规律,建立环氧覆层黏结强度和磨耗值与路面构造深度的关系模型,确定了从环氧覆层黏结性能和抗磨耗性能角度出发的最佳路面构造范围.     

不同形式路面表面功能对比研究

为改善路面行车舒适性与安全性,采用手动铺砂法、动态摩擦测试仪法、车载声强(OBSI)轮胎/路面噪声测试法对于横向刻槽、纵向刻槽、露石、金刚石研磨水泥混凝土路面、开级配沥青混凝土路面的构造深度、动态摩擦系数、轮胎/路面噪声进行了对比研究。结果表明:纵向刻槽水泥混凝土路面构造深度大于露石、金刚石研磨、横向刻槽水泥混凝土路面。车速增加,路面动态摩擦系数不断减小,其中纵向刻槽路面的动态摩擦系数稍高于横向刻槽及金刚石研磨路面。同时开级配沥青混凝土路面比刻槽、金刚石研磨、露石的混凝土4个形式路面的噪声水平降低5~10 d B,其降噪效果良好。     

UHPC-沥青薄面层环氧界面剂黏结性能试验

为确保超高性能混凝土(UHPC)-沥青薄面层之间黏结牢固,避免产生开裂、拥包、滑移、掀起等早期破坏,并以降低施工成本为重要目标,开展环氧界面黏结剂技术性能研究。超高性能轻型组合桥面体系由钢面板-(35～50 mm)UHPC-沥青薄面层组成。选择进口环氧界面剂202及中国产环氧界面剂2766开展室内试验,对比分析两者的界面力学性能及耐久性。通过常温、高温条件下UHPC-SMA复合试件层间斜剪试验、拉伸试验和界面附着力拉拔试验,探讨环氧界面剂202及2766层间黏结性能;经过多次冻融循环和氯盐高温环境模拟,掌握环氧界面剂在受到水损害和氯盐侵蚀后力学性能的劣化规律。试验结果表明:环氧界面剂2766和202具有很高的黏结强度;常温下,环氧界面剂2766与202抗剪强度相当,拉拔强度前者低于后者18%;高温下,环氧界面剂2766与202黏结性能下降,但仍明显优于沥青类黏结层材料,与环氧界面剂202相比,界面剂2766的抗剪强度和拉拔强度分别提高131%、109%,其高温稳定性更好;在浸水损害和氯盐侵蚀不利自然环境下,环氧界面剂2766和界面剂202劣化规律相似,但劣化程度存在差异;环氧界面剂2766的耐久性能明显优于界面剂202;冻融循环的影响大于氯盐高温循环。中国产环氧界面剂2766的综合单价比进口环氧界面剂202低约40%,且材料来源广泛,施工工艺简单,用量控制准确,可以替代进口产品。     

基于结构韧性提升的超薄磨耗层层间处治设计

为提升超薄磨耗层的结构韧性和整体协同受力,提出一种“V”型开槽抗裂缝反射处治技术和特种不粘轮乳化沥青黏层组合的层间处治设计方案。通过室内复合试件的剪切试验和拉拔试验,对比分析了特种不粘轮乳化沥青的黏结效果,并使用法国Alize路面结构设计程序计算出了不同层间黏结状态下的路面结构使用寿命。通过有限元软件ABAQUS对路面结构进行了力学分析,验证“V”型开槽技术的抗裂缝反射效果。最终通过依托工程的现场实施和对比分析,验证采用该层间处治设计方案的实际使用效果。结果表明：特种不粘轮乳化沥青的层间黏结效果明显优于普通乳化沥青和改性乳化沥青,是一种性能优良的层间黏结材料,在最佳乳化沥青用量下,可分别延长使用寿命59.8%和34.8%；“V”型槽结构的槽底尖端形状可形成孔洞效应,能有效消减裂缝尖端应力集中,“V”型槽结构的应力强度因子K始终小于普通路面结构,说明“V”型开槽技术能够有效抑制动载作用下的裂缝扩展；从现场观测来看,采用“V”型开槽技术处治后的横向裂缝尚未发展到道路表面,而采用普通灌封工艺处理的横向裂缝已发展到道路表面,且整个试验段无其他病害产生,证明该层间处治设计方案使用效果良好,可有效提升超薄磨耗层的结构韧性。     

周期荷载作用下沥青路面层间性能及永久变形分析

为提高半刚性基层沥青路面层问抗剪强度以及抵抗永久变形的能力,充分发挥其使用功能,基于黏弹性力学理论,应用有限元方法研究周期荷载作用下沥青路面层间剪应力分布情况以及路面永久变形发展规律.结果表明,沥青面层的黏弹性有利于面层间剪应力的松弛,但会增大基面层问剪应力;动载的卸载回复作用导致层问剪应力峰值随时间变化率小于静载下的相应值;轮缘外侧的隆起变形较轮隙处的小,下面层的永久变形较上面层的大;轮隙处和轮心处均在上面层以下某处出现最大蠕变应变值,但轮隙处出现最大蠕变应变值的深度较轮心处的大.因此,路面设计必须对半刚性基层和沥青面层的层间黏结性能,以及下(中)面层抵抗永久变形的能力给与足够的考虑.     

基于侧向位移法的沥青路面抗车辙影响因素

为分析当前高速公路严重车辙路段流动性车辙的影响因素,建立了沥青路面三维有限元模型.以沥青层的侧向(横向)位移为评价指标,分析了不同沥青层材料、不同沥青层结构组合及不同基层形式对流动性车辙产生的影响.给出了减少流动性车辙产生的对策;提出了沥青结构层协调组合设计的理念;指出了级配碎石联结层的使用不仅会减少高温下沥青上、中面层的侧向流动变形趋势,还会减小上、中面层的横向位移.     

不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料路用性能分析

为研究不同胶粉掺量下橡胶沥青混合料的路用性能,本文通过在70#A级基质沥青中掺加不同质量胶粉,利用沥青激光回弹试验、沥青接触角试验分析了沥青PG等级以及沥青胶结料与集料之间的粘附特征,确定了橡胶沥青路面结构上、中、下面层的最佳胶粉掺量(即上面层SMA-13添加30%,中面层AC-20添加40%,下面层AC-25添加50%);通过对不同胶粉掺量橡胶沥青混合料的汉堡车辙试验、低温弯曲抗裂试验及直接剪切试验等力学性能研究得到了：胶粉的掺入可增强沥青胶结料与集料间的内聚力,使沥青混合料的塑性变形能力变强,有效改善了橡胶沥青混合料不同结构层的水稳定性和高温抗车辙能力,提高了橡胶沥青混合料的抗裂性能和抗疲劳性能。结合工程实例,借用三维雷达检测系统,评价了现场橡胶混合料沥青路面结构层摊铺的整体性和材料厚的均匀性等道路内部状况;通过现场路面取芯后CT扫描,获取了现场路面结构的集料-空隙三维空间分布情况,得到了胶粉的加入能促进沥青胶结料与集料间的分子运动,有效改善沥青混合料的孔隙分布情况,使路面内部材料更加均匀分布,充分发挥橡胶沥青路面优良的路用性能。     

基于COMSOL的沥青混凝土路面车辙预估

模拟了基质沥青路面和高模量沥青路面在高温温度场下的蠕变,借助有限元软件(COMSOL)引入温度场和受温度诱导的蠕变模型,对基质沥青混凝土路面和HMAC(高模量沥青混凝土)路面进行热辐射和固体力学耦合作用,分析对比其在车辆荷载作用下的永久变形,研究外界环境温度、太阳辐射和车轮荷载等因素对路面车辙变形发展的影响,能够对路面车辙深度进行精确地预估,研究分析车辙产生的蠕变变形,针对路面车辙提出合理的防治措施,减小路面永久变形,为路面的材料选择和结构优化提供参考价值,延长沥青路面使用寿命.     

基于内聚力模型的沥青混凝土-无机结合料层间剪切试验数值模拟

基于一种本文提出的考虑摩擦的PPR内聚力模型,采用试验与数值模拟方法,针对无机结合料稳定基层沥青路面层间连接薄弱,引起的层间滑移、拥包等病害的问题进行研究。首先,通过直接剪切试验测试沥青面层和无机结合料稳定类基层之间的连接特性,包括：抗剪强度、摩擦系数、剪切位移-剪切应力关系。然后,对层间连接效果进行数值模拟仿真分析,并与试验结果进行比对。结果表明：在法向荷载作用下,层间剪切应力随位移的增大分为三个阶段：剪切应力强化阶段、软化阶段、残余阶段,数值分析结果与试验数据吻合程度较高,证明PPR内聚力模型能够准确的描述半刚性基层沥青路面的剪切行为,也能准确的预测法向荷载作用下复合试件的抗剪强度,在涉及层间行为的路面结构计算中此模型具有应用价值。     

基于结构层贡献率的沥青路面抗车辙措施

采用环道试验及德国汉堡车辙试验方法,研究在中面层使用改性沥青对路面结构和组合结构抗车辙性能的影响,包括对结构层贡献率和对沥青层剪切流动变形的影响;探讨在中面层添加纤维对路面结构抗车辙能力的影响.研究结果表明:中面层使用改性沥青,能提高路面结构的整体抗车辙性能;使剪切流动变形由95.2%下降至84.4%;中面层变形贡献率达到60%以上,应该重视提高中面层的抗车辙能力;对于中面层采用普通沥青的结构,在中面层添加纤维可明显减少整个结构车辙深度,但对于中面层已采用改性沥青的结构,添加纤维减少车辙的效果不明显.     

沥青路面夹层动态粘弹性及抗剪性能(英文)

为提高半刚性沥青路面与沥青加铺层的防反射裂缝的能力,在基面层之间设置了柔性夹层.采用动态剪切流变仪(DSR)对纯沥青夹层、不同土工织物夹层进行了动态扫描,并分析了其动粘弹性,然后对夹层的抗剪性能进行试验分析.研究结果表明,土工织物夹层满足路面抗滑移的要求,具有良好的路用性能.     

基于材料性能和数理统计的改性沥青适用性

为了寻求经济且环保的改性沥青结合料,以克服或减轻河北地区沥青路面的车辙和裂缝等病害,本文选用废胶粉（GTR）,多聚磷酸（PPA）和SBS高聚物作为SK90#基质沥青的改性剂,以河北某高等级公路为依托工程,在充分考虑当地施工环境的前提下,基于室内试验对不同改性沥青的高低温性能进行研究。同时,基于数理统计方法和沥青结合料的性能对各改性沥青在不同老化状态和不同温度条件下进行分组,从而研究GTR改性沥青和PPA改性沥青在河北地区的适用性。研究结果表明,与基质沥青相比,SBS,GTR和PPA三种改性剂对未老化和RTFO老化后的改性沥青高温性能均有显著影响。在河北地区,基于经济性对比结果,当强调沥青路面的高温性能时,掺加0.7％PPA（1.2％PPA）的改性沥青可以替代掺加3％SBS（5％SBS）的改性沥青;当强调沥青路面的低温性能时,掺加8%GTR或掺加1.2％PPA的改性沥青可以代替掺加5%SBS的改性沥青使用;SBS,GTR和PPA三种改性剂的掺加对经PAV老化后的改性沥青在中温区间时（22℃~31℃）的抗车辙性能不会造成显著影响;相较于基质沥青,掺加PPA可以增加沥青结合料的m值,而掺加GTR或SBS在一定程度上会降低该值。     

冻融作用对环氧沥青混凝土复合梁抗裂性能的影响

在中国北方季节性冰冻地区,反复的冻融作用对环氧沥青混凝土的抗裂性能影响较大。本文分别对7组环氧沥青混凝土试件进行0到30次冻融作用,研究了冻融作用对弯曲劲度模量及复合梁平面应变断裂韧度（KIC）的影响,分析了不同冻融重复作用下带裂缝的复合梁发生裂缝扩展时的横向应力应变响应和层间粘结状况。研究结果表明:弯曲劲度模量随冻融循环作用的升高而降低;复合梁平面应变断裂韧度（KIC）、裂缝尖端最大横向拉应力/应变随着冻融重复作用的增加先降低后增高;不同冻融重复作用下带裂缝复合梁断裂不会发生在环氧沥青粘结层。     

沥青混凝土路面抗车辙性能环道试验

为了减少沥青混凝土路面车辙病害,针对江苏省高速公路沥青路面建设中常用的路面组合形式,通过足尺环道试验评价了不同路面组合的抗车辙性能,为江苏省高速公路的建设推荐了合理的结构组合和混合料类型.试验结果表明:高温致使车辙深度迅速增加;沥青的性质影响车辙剪切流变部分的大小,在中面层使用改性沥青可减少车辙;与半刚性基层相比,沥青稳定碎石基层主要增加车辙的密实部分,而剪切流动部分几乎不变;上面层不同级配形式对混合料的抗车辙能力有显著影响;采用高粘度沥青、聚酯纤维SMA可减少沥青路面的车辙.