沥青路面使用性能评价模型与性能评价案例分析

为了客观准确了解沥青路面的实际使用性能，以便及时进行沥青路面管理与维修养护，依据检测数据对沥青路面进行了使用性能评价研究，即将主成分分析法与层次分析法相结合，建立了基于主成分-层次分析法的评价模型，并进行了评价案例分析。本研究以荣乌高速保定段2016~2019年的路面定检数据为基础，首先用主成分分析法对性能指标归类和预处理后的检测数据进行主成分提取，建立判断矩阵，再用层次分析法对各指标赋予权重系数，得到上下行路面的使用性能评价模型。选用荣乌高速检测数据进行了模型验证，并与现行《公路技术状况评定标准》评价结果相比较，评价等级高于《标准》的路段样本比例约为0.34%，低于《标准》的比例约为6.83%。本研究的评价结果更能够反映路面的实际衰变特性。     

考虑多种损坏构成特征的沥青路面预防性养护决策方法

由于沥青路面损坏构成的多样性, 相同的路面状况指数(pavement condition index, PCI)可能代表不同的损坏组合. 当多种损坏并存且损坏程度接近时, 用PCI和主导损坏(最严重、扣分最多的路面损坏)难以得到具有针对性的养护对策. 因此, 通过对PCI的深入分析, 明确了主导损坏代表性不足的路段, 以现行预防性养护决策方法为基础, 补充了一种考虑损坏构成特征、更具针对性的决策方法. 以上海城市道路近5年的检测、养护数据为分析基础, 首先利用有序聚类算法将路段按PCI水平分组, 分析了不同阶段路面损坏构成和差异水平; 然后, 针对多种损坏并存且损坏差异不显著的路段, 根据预防性养护的实施效果筛选了能够反映正确预防性养护经验的有效养护路段; 最后, 基于有效养护路段建立并对比分析了2个基于BP(back propagation)神经网络的养护决策模型. 结果表明: 当PCI水平介于优良(84.4~93.0分)时, 不同损坏程度接近, 主导损坏代表性不足; 考虑多种损坏构成特征的BP神经网络模型表现出更高的决策精度, 测试集决策正确率达86.20%, 优于仅考虑主导损坏的模型(58.50%). BP神经网络与传统决策树法结合能够优化沥青路面决策过程, 提高养护对策选取的针对性.     

盐蚀环境下沥青结合料化学组分及性能演化

为更好地认识盐蚀环境下沥青路面的性能损伤机理,在实验室内模拟除冰盐、融雪剂形成的盐蚀环境对沥青结合料的侵蚀作用。采用沥青四组分试验和原子力显微镜(AFM)试验评价沥青的化学组分及表面微纳观形貌特性。开展针入度、软化点、延度和粘度试验,探讨盐蚀环境下沥青结合料的性能演化情况。结果表明：在氯盐溶液中干湿循环和冻融循环处理后,沥青中的饱和分和芳香分含量减少,沥青质和胶质含量增加。沥青结合料表面粗糙度和蜂形结构面积百分比出现不同程度的下降。在盐蚀环境下,沥青结合料的针入度和延度均有不同程度的下降,软化点和粘度出现不同程度的升高。沥青结合料性能劣化的主要原因是在盐蚀环境中沥青的化学组分发生改变,出现一定程度的“盐老化现象”。     

抗剥落剂对泡沫沥青冷再生混合料水稳定性能改善研究

由于泡沫沥青冷再生路面水稳定性能较差，掺加抗剥落剂可以有效改善普通沥青路面的抗水损能力，针对此问题探究向泡沫沥青冷再生混合料中掺加抗剥落剂来提高其水稳定性能的可行性。以一种非胺类抗剥落剂为研究对象，对不同抗剥落剂掺量下的沥青进行发泡试验和3大指标试验，对泡沫沥青冷再生混合料进行相关水稳定性试验。结果表明：抗剥落剂的最佳掺量为沥青质量的0.5%，掺加抗剥落剂后，在标准试验条件下，沥青的针入度增大，延度和软化点降低，泡沫沥青冷再生混合料的水稳定性能明显提高，空隙率减小了3%，浸水残留稳定度比和5次冻融循环后的强度比均提高10%以上。     

木质素改性沥青温度敏感性分析

为探究不同掺量木质素改性沥青的温度敏感性,采用基于针入度试验及动态剪切流变试验的温度敏感性评价方法,对经过短期老化前后不同木质素掺量的沥青试样进行了评价与分析。结果表明：木质素的掺入可有效降低基质沥青温度敏感性;采用复数指数法（CNI）评价木质素改性沥青温度敏感性更具优势,主要是木质素的掺入提高基质沥青的储存模量（G′）,增加沥青弹性部分;相比于基质沥青,短期老化对于木质素改性沥青而言,并不是加快老化进程,而是使得木质素与沥青进一步增容的物理变化过程。为木质素改性沥青制备工艺确定与高温温度性评价进一步研究提供了参考。     

沥青路面的线激光测量方法及构造深度

路面构造的测量方法一直是路面抗滑性能研究的重点话题,为了弥补传统路面构造测量技术的精度不高、效率低下且测量范围代表性不足的缺陷,基于非接触式激光三角测距法原理,自主研发了一套超高速线激光测试系统。利用线性插值与空间拟合平面法对采集数据进行处理,有效重构了路面构造的三维形貌。基于传统铺砂法平均构造深度指标(MTD)和平均断面深度(MPD)测量原理,提出三维曲面构造深度计算方法,以改善人工铺砂法测量构造深度的主观性。最后通过几何学方法对比,验证了该计算方法的可靠性。试验结果表明基于面域扫描技术的线激光系统能够大幅度提高沥青路面构造的扫描效率与测量范围,测量数据三维直观,具有很高的应用价值。     

基于灰色关联度分析和支持向量机 回归的沥青路面使用性能预测

沥青路面使用性能多因素预测是一个复杂的非线性问题,传统预测模型存在很多不足。为弥补传统模型的缺陷,建立一个高精度、长周期、多因素的预测模型,通过灰色关联度分析对各因素进行降维处理,选择与沥青路面使用性能关联度较大的影响因素进行支持向量机回归非线性预测,提出了基于灰色关联度分析和支持向量机回归(GRA-SVR)的沥青路面使用性能预测模型。最后选用广云高速实测车辙指数(RDI)值进行实例验证,并同GM(1,1)和PPI两种模型的预测结果进行了对比分析。结果表明:基于GRA-SVR建立的多因素预测模型具有很好的精度和可操作性,可在长周期过程中使用,为大数据养护决策提供了模型参考和依据。     

一种新型阳离子沥青乳化剂的合成及在线红外光谱的研究

以十八烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷经一步反应合成出一种新型阳离子沥青乳化剂N,N-二甲基-N-(环氧乙烷-2-亚甲基)十八烷基-1-氯化铵.确定了该反应的最佳反应条件,在最佳反应条件下反应的产率和环氧值分别为98.0%和41.8%.利用红外光谱、1H NMR和元素分析对产物结构进行了表征,利用在线红外光谱技术对该反应进行了追踪分析,检测到副产物.基于以上实验数据,提出了合理的反应机理.该乳化剂对沥青具有很好的乳化能力,制备的乳化沥青储存稳定性良好,属于中裂型沥青乳化剂.     

复合改性硬质沥青的制备及微观结构

以秦皇岛AH-70为基质沥青,外掺改性胶粉、SBS和硬沥青制备复合改性硬质沥青,考察制备方法(四步剪切法和三步剪切法)、剪切时间及外掺剂对其性能的影响,对制备过程中的微观相态进行研究。结果表明:四步剪切法所制备的复合改性硬质沥青性能优于三步剪切法,每步较合适的剪切时间为60、60、30和20 min,在此工艺条件下,胶粉、SBS和硬沥青的掺量分别为20%、2%、20%,所制备的复合改性硬质沥青的性能均满足浇注式沥青的指标要求;复合改性硬质沥青的制备是一个复杂的物理化学过程,既存在物理共混又发生化学反应,同时制备过程中其相态结构发生转变,由沥青为连续相、SBS为分散相,转变为沥青和SBS为双连续相,最后又转变为沥青连续相、SBS分散相。     

沥青混合料冻融损伤特性研究

基于Maxwell模型建立了沥青混合料冻融损伤本构方程,以冻融后的劈裂强度作为损伤变量,分析沥青混合料的冻融损伤过程。分析表明,沥青混合料的低温劈裂强度随着冻融循环次数的增加而减小。冻融损伤过程大致分为快速损伤期、稳定损伤期及损伤发展期3个阶段。空隙率大小对沥青混合料的冻融损伤有较大影响。多孔沥青混合料劈裂强度比稳定值约为40％,沥青混凝土劈裂强度比约为70％,在4～8个冻融循环之后达到冻融损伤稳定期。