DE硅改沥青及其混合料的路用性能

复合型硅改性剂（DE）是无机沥青改性剂，它具有效果好、使用方便、经济性好等特点。采用实验方法研究了DE改性剂的特点、改性沥青的性能及改性沥青混合料的路用性能。结果表明：DE改性沥青与基质沥青相比，软化点升高，135℃粘度增大，针入度指数增加，当量脆点T1.2降低，说明改性后高温、低温性能与温度敏感性都有改善；DE改性沥青混合料与基质沥青混合料相比动稳定度提高了74％，冻融劈裂比提高了20％以上，抗疲劳性能也有较大幅度的提高。     

基于细微观试验的水泥乳化沥青混合料空隙特征

水泥乳化沥青混合料中的水泥和乳化沥青会发生相互作用,因而其空隙结构较普通热拌沥青混合料复杂.采用X射线断层扫描技术(CT)研究乳化沥青用量和水泥用量对混合料中细观空隙分布和空隙特征的影响,基于扫描电镜(SEM)进一步研究混合料中微观尺度的空隙结构.结果表明,随着乳化沥青用量的增大,混合料内部空隙尺寸有所减小,试件水平断面上的空隙总面积和平均单个空隙面积减小;水泥用量超过3％时,混合料的CT可视空隙率明显增大,且空隙中的大尺寸空隙比例增高;由于乳化沥青及水泥材料的相互作用,水泥乳化沥青混合料的内部空隙结构比传统热拌沥青混合料疏松.     

沥青混合料微观力学分析综述

针对当前沥青混合科研究方法的局限性，分析了国内外该领域的研究现状与存在问题。介绍了沥青混合料数字化方法及常用的力学分析方法。给出了运用微观力学方法研究沥青混合料的基本思路，即以二维和三维混合料数字图像为基础，数字重构沥青混合料微观结构，研究基于微观力学的沥青混合料集料接触模型，建立基于离散元的混合料微观空间结构的力学模型，应用离散元方法和微观力学理论分析该模型在劲度模量试验中的力学行为，进行沥青混合料劲度模量的虚拟试验。通过试验检验与校准，得出具有高可靠性、高精确度的劲度模量力学预估方法。     

水泥改性乳化沥青混凝土力学性能与微观机理

研究了不同水泥用量对乳化沥青混凝土的抗压强度和抗压回弹模量、抗折强度和抗折回弹模量等力学参数的影响.使用红外光谱、X衍射和扫描电子显微镜,研究了水泥乳化沥青胶浆以及混凝土界面的微观结构特征.结果表明,加入水泥后,乳化混凝土力学参数有较大提高,并随着水泥用量增加而增大;水泥与乳化沥青之间没有发生明显的化学反应;水泥与乳化沥青中的水相发生了水化反应,水化产物与水泥在水中的水化产物相同;呈网状的水化产物与沥青通过物理复合形成的水泥沥青胶浆,增大了沥青胶浆的粘度,改善了胶浆与集料界面的粘结,提高了混凝土的力学性能.     

橡胶沥青的改性机理

针对橡胶沥青改性机理的复杂性,采用扫描电镜、红外光谱、差热分析、微观结构分析、组分分析及胶粉化学分析等方法,研究了橡胶沥青混溶体系的改性机理。结果表明:胶粉溶胀后互相粘连,形成网络结构,基质沥青由匀质体变成了胶粉和沥青构成的两相连续共混结构体系;胶粉与基质沥青间以物理溶胀为主,但存在弱化学反应,且随时间延长,化学反应越明显;溶胀胶粉形成阻尼作用,提高了橡胶沥青粘度;沥青的改性源于溶胀胶粉构成的网络结构和胶粉脱硫降解对沥青组分的改善作用;天然橡胶对沥青的改性效果优于合成橡胶。     

微观指标对沥青热稳定性能的影响

沥青在存储、运输、拌和、施工及长期使用过程中,会发生挥发、氧化、聚合以及沥青内部结构产生变化等反应,影响沥青的性能和沥青混合料路面的使用性能及寿命。采用GPC（凝胶过滤色谱）分析、NMR（磁共振波谱）分析和XRD（X射线衍射）分析的试验方法,对3种石油沥青老化前后试样进行了研究分析。结果表明：沥青的热稳定性能可以通过沥青中的相对分子质量分布状况、取代甲基或亚甲基的相对含量、同一区域内的主要共掁峰的位置和相对强度、DSC曲线的吸热峰、饱和烃含量及其结晶度得到较为明显的体现。     

^1H—NMR和IR对道路沥青老化过程的研究

研究了两种不同结构道路沥青Ｓｈｅｌ７０和ＰＡ１００的老化过程。发现沥青的组成和结构对其老化性能有较大影响：具有较长烷基侧链的道路沥青，在一定的温度下，烷基侧链易于断裂形成自由基而引发氧化反应；沥青各组分结构上的不连续性导致其抗老化性能较差。在老化过程中，由于氧的介入生成了酮和亚砜等含氧官能团，使得沥青分子间相互作用力增加，破坏了原有沥青的组成与结构，导致沥青的针入度下降，各种性质发生明显变化。     

基于红外光谱仪的新旧沥青融合程度量化表征

为了对热再生中新旧沥青融合的程度进行定量分析,采用傅里叶红外光谱分析仪(fourier transform infrared,FTIR)对废旧沥青路面材料(recycle asphalt pavement,RAP)热再生过程中新旧沥青的融合程度进行研究.根据苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(styrene-butadiene b...     

再生沥青微观结构对流变性能的影响

为揭示再生沥青的再生机理及效果,基于灰熵关联分析法,结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电镜扫描(SEM)和动态剪切流变(DSR)测试,探讨了老化与再生沥青流变特性参数和特征官能团含量的变化情况及关联程度,并对其微观形貌进行表征对比.研究结果表明:沥青老化后,FTIR谱图中C=O基团与S=O基团指数明显增大,芳香分和非对称脂肪族化物指数含量减少;添加再生剂后,再生沥青的特征官能团含量变化与老化沥青呈相反趋势;复数模量降低,相位角升高;温度是影响沥青抗车辙性能和抗疲劳性的重要因素,抗车辙因子和疲劳因子均随温度的升高呈现幂指数衰减形式.沥青老化后微观特征由光滑形貌向密集褶皱转变,加入再生剂后基本恢复至光滑形貌.基于灰熵关联分析得出:再生沥青化学组分变化对高温流变特性参数影响程度,由大到小的排序依次为羰基、亚砜基、芳香族化合物、非对称脂肪族化合物.     

基于分散技术的聚乙烯醇纤维沥青胶浆疲劳性能分析

为探究聚乙烯醇纤维（Polyvinyl alcohol fiber）分散后沥青胶浆的疲劳变化规律,探索性地采用旋转活塞式拌和法对PVA纤维沥青进行拌和分散,从PVA纤维的微观形貌出发,探究其纤维提高疲劳性能的原因。另外利用动态剪切仪（DSR）PVA纤维沥青进行时间疲劳扫描,通过复数模量衰减Nf50和累积耗散能比Nder对PVA纤维沥青胶浆疲劳性能进行评价。试验结果表明,PVA纤维表面有随机分布的凸起颗粒以及非完整光滑的表面,这种结构与沥青形成了很好的适配性,PVA纤维在沥青中起到了稳定、增粘、复合加筋作用,从而综合提高了沥青疲劳性能。同时,Nf50和Nder都能很好地评价沥青的疲劳性能,从物理表达清晰、易于确定、结构设计安全角度出发,更推荐采用累积耗散能比Nder指标用于评价沥青疲劳性能。     

硅藻土改性沥青应用研究

对DE-99Ⅰ型和DE-99Ⅱ型硅藻土改性剂改性沥青及沥青混合料进行了一系列室内试验,包括沥青的技术性能试验、沥青混合料的马歇尔试验、高温车辙试验、低温弯曲试验、残留稳定度试验和冻融劈裂试验等,并应用示差扫描量热(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)方法对改性机理进行了研究分析．结果表明：在沥青中掺入DE-99I型和DE-99Ⅱ型硅藻土改性剂,可使沥青及沥青混合料的高温性能得到一定的改善;将其应用于沥青路面大修工程中,取得了良好的效果．     

基于智慧集料运动特征的级配碎石剪切破坏机理

为深入了解级配碎石混合料剪切破坏机理,研发了智慧集料传感系统,结合级配碎石三轴剪切试验,进行智慧集料运动特征指标与级配碎石剪切行为的关联分析。基于剪切破坏位置,选择了智慧集料埋设位置;以x、y、z三轴方向加速度和角度指标表征智慧集料运动特征。研究结果发现：智慧集料加速度和角度响应规律与级配碎石剪切破坏三阶段变化规律吻合：级配碎石剪切破坏过程中,智慧集料加速度响应经历了由运动缓慢,运动加快到运动突变稳定的变化;且y、z轴方向加速度变化更快。智慧集料角度响应证明了集料颗粒接触各向异性存在,x、y、z三轴方向角度响应差异性大;颗粒转角运动最终主要体现在x、y轴方向上。     

硅藻土改性沥青胶浆技术性能的评价方法

为了弥补常规评价沥青胶浆技术性能方法的缺陷，提出了硅藻土改性沥青胶浆技术性能的评价方法。通过开发的锥入度试验，研究了硅藻土改性沥青胶浆的技术性能，并用SHRP试验(包括动态剪切试验和弯曲梁流变试验)来验证该评价方法的可靠性，发现采用锥入度抗剪强度评价与采用SHRP试验指标评价得到的结论是一致的。结果表明，采用锥入度试验来评价沥青胶浆的性能是合理可行的。     

黄土路堤坡顶及土路肩暴雨冲蚀破坏机理试验

根据公路路肩的水力特点,应用径流剥蚀率的概念从理论上分析了路肩及坡面暴雨冲刷,研究黄土地区公路路堤边坡冲刷的规律,即黄土路堤的路肩及坡顶侵蚀在路堤边坡侵蚀中最严重,结果表明路肩是防护的主要部位,为公路防护提供了理论依据。还通过室内大型模型试验验证了所提出的土路肩冲蚀理论。     

基于级差效益的公路收费定价模型

为了公平合理地进行公路收费定价,在分析各种收费定价理论的基础上,根据公路级差效益构成要素、车速-流量关系,研究了货物、车辆与旅客的在途时间价值,从轮胎磨损、燃油及润滑油消耗、车辆维修保养等方面建立了车辆运营费用模型,分析了安全、舒适等因素对级差效益的贡献.结果表明:以级差效益为基础,给公路使用者大约50%的优惠;将级差效益作为收费定价依据,完善了公路收费定价理论;根据级差效益制订收费标准,能够被公路投资者和使用者双方接受.     

玄武岩纤维与高模量外掺剂复合增强沥青混合料性能

为优化玄武岩纤维高模量沥青混合料的配比,改善其路用性能,采用响应曲面法对玄武岩纤维高模量沥青混合料的配合比进行优化设计,利用马歇尔试验、浸水汉堡车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对优化后的玄武岩纤维高模量沥青混合料性能进行分析,并通过扫描电镜（SEM）对沥青混合料破坏断面的微观形貌进行试验观测,尝试揭示玄武岩纤维与高模量外掺剂的复合增强机理。研究表明：利用响应曲面法得到玄武岩纤维高模量沥青混合料的最佳配比为0.44%高模量剂、0.45%玄武岩纤维和最佳油石比为4.98%;在最佳配比状态下进行路用性能试验得知混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均有较大提升;利用扫描电镜观察到玄武岩纤维在高模量剂作用下能起到较好的加筋及分散应力的作用,且最佳配合比状态下的玄武岩纤维在高模量沥青混合料中分布较为均匀。     

基于感应加热的钢丝绒纤维沥青混合料除冰性能评价

为有效解决冬季冰雪覆盖对沥青路面行车安全的困扰,采用电磁感应加热的方式,研究了钢丝绒纤维长度、掺量对沥青混合料除冰效果与路用性能的影响,并探讨了钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰机理。结果表明：钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰效果显著,钢丝绒纤维长度、掺量与感应加热平均融冰速率呈正相关趋势;掺量6%的5mm钢丝绒纤维沥青混合料平均融冰速率最快,达0.47℃·s-1;掺入钢丝绒纤维后,沥青混合料高温稳定性与低温抗裂性均得到改善;4%掺量的5mm钢丝绒纤维沥青混合料路用性能达到最佳;综合考虑,推荐掺入4%的5mm钢丝绒纤维为沥青混合料电磁感应加热除冰最佳方案。     

SEM-EDX-IR法测定血衣上漆状物的方法研究

本文对交通肇事中受害人血衣上的微量漆状物的提取和测定进行了研究，针对漆状物与血迹，纤维等杂质粘附在一起的复杂情况，提出超声波清洗，体现显微镜下分离，SEM－EDX－IR鉴定血衣上漆状物的方法，该方法定性准确，分析速度快，结果令人满意。     

基于路用性能的最佳配合比灰色关联分析

以优选混合料最佳配合比设计为目的,通过设计集料级配,确定水泥粉煤灰和外加剂的最佳比例,并采用体积设计法对水泥粉煤混合料进行配合比设计;研究了水泥粉煤灰混合料的强度、刚度、抗收缩和抗冲刷性能随水泥粉煤灰比例的变化规律,并采用基于综合路用性能的灰色关联优选最佳配合比。研究结果表明:水泥粉煤灰比例增加时,混合料的力学性能提高,抗冲刷性能和抗收缩性能均降低;混合料的综合路用性能随着水泥粉煤灰比例的增加而降低,加入Na2CO3能提高混合料的综合路用性能,而石灰的加入则使综合路用性能降低;在满足路用性能最低要求值的基础上,可适当降低水泥粉煤灰比例,以提高综合路用性能。