基于使用性能的浇注式沥青混凝土设计

针对钢桥面铺装浇注式沥青混凝土使用中容易出现的高温车辙、疲劳开裂问题,提出浇注式沥青混凝土"四阶段设计法"确保高温性能与疲劳性能的平衡;基于黏弹力学原理,提出动稳定度为浇注式沥青混凝土高温性能评价指标,通过大型加速加载试验进行验证其可靠性;基于断裂力学和能量法原理,提出冲击韧性为浇注式沥青混凝土疲劳性能评价指标,通过试验建立起冲击韧性和四点弯曲疲劳寿命的关系。研究结果表明:动稳定度可准确反映浇注式沥青混凝土高温抗变形能力;冲击韧性和疲劳性能之间有良好的线性相关性,采用冲击韧性能有效评价浇注式沥青混凝土疲劳性能。     

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。     

SMA沥青路面抗滑性能设计与优化

针对SMA路面初期抗滑相对不足的问题,本文着眼于石料的选择和配合比设计阶段,分别选择辉绿岩、闪长岩以及花岗岩作为原材料,采用马歇尔级配设计方法和CAVF法作为试验方法制备试验试件,通过常规试验铺沙法、摆式仪法、轮廓测量仪法及压力胶片法对搓揉0h、2h、8h的试件进行抗滑性能评价分析。研究表明：铺沙法、轮廓测量仪法和压力胶片法具有良好的一致性,前两者相关性更好;石料的压碎值、磨耗值和针片状会对路面的抗滑性能造成较大影响;采用CAVF级配设计方法能够更好地保证SMA混合料的抗滑性能;在采用CAVF法的基础上适当的减少5-10mm规格料用量并增加9.5mm分级筛余,能够较大的提高混合料的抗滑性能。     

在役乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能

通过应力控制下的劈裂疲劳试验,分析了现场服役多年的乳化沥青冷再生混合料及室内新成型的乳化沥青冷再生混合料劲度模量衰减特征以及2类混合料疲劳破坏阶段的黏弹性特征;结合损伤分析,提出了在役冷再生沥青混合料和新成型冷再生混合料疲劳破坏准则;对比了不同车道的在役冷再生混合料和新成型冷再生混合料的疲劳寿命,结果表明,现场实际轴载作用次数的增加会导致冷再生混合料剩余疲劳寿命的降低,冷再生混合料在使用中存在疲劳性能增长过程.     

EME2高模量沥青混合料性能对比试验研究

目的对EME2沥青混合料的级配设计、性能指标进行对比试验,并提出EME2沥青混合料设计推荐指标及技术要求.方法针对不同沥青混合料设计方法的差异,采用不同沥青混合料设计方法进行筛分试验及级配设计,并对体积指标、水稳定性、高温稳定性、模量性能、疲劳性能、低温性能进行了对比试验.结果对于连续级配中国沥青混合料筛分方法可以代替法国的筛分方法;不同沥青混合料级配设计方法的体积指标有较大的关联性.EME2沥青混合料的水损坏性能可以用冻融劈裂和AASHTOT283试验代替法国多列士试验进行评价;高温抗车辙性能可以采用中国车辙试验(70℃,轮压1.0 MPa)以及汉堡试验进行评价;力学性能可以采用动态模量(温度15℃,频率10 Hz)进行控制以及采用4点弯曲疲劳试验代替法国的两点弯曲试验进行疲劳性能评价;低温性能则可以采用低温弯曲小梁试验进行低温评价.结论EME2沥青混合料具有良好的水稳定性、抗高温抗车辙性能、较高的模量的力学性能、抗疲劳性能,同时满足其低温指标的要求,表明EME2沥青混合料是一种可值得推荐和推广的沥青混合料.     

基于应变控制的沥青混合料疲劳寿命预测

在应变控制模式下对3种不同级配的沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验,对采用耗散能相对变化率的突变点(判据1)和劲度模量下降至初始劲度模量的50%(判据2)两种失效判据得到的沥青混合料疲劳寿命进行了对比,并针对两种失效判据构建了疲劳寿命预测模型.结果表明:混合料的初始劲度模量随应变水平及公称最大粒径的增大而减小;以判据1为失效判据时,同一沥青混合料在不同应变水平下破坏时的劲度模量基本相同,不同沥青混合料破坏时的劲度模量随公称最大粒径的增大而减小,获得的疲劳寿命比以判据2为失效判据获得的疲劳寿命长;沥青混合料的疲劳寿命随应变水平及公称最大粒径的增大而大幅减小;判据1对应的疲劳寿命预测模型准确性更高.     

北美岩沥青对基质沥青的改性效果研究

为评价北美岩沥青对基质沥青的改性效果,采用70号A级沥青为基质沥青,对掺加北美岩沥青改性后的沥青的路用性能进行了试验研究。结果表明:北美岩沥青能有效改善沥青的温度敏感性,提高沥青的高温稳定性和抗老化能力,但对沥青的低温性能无改善作用;掺入北美岩沥青后,混合料的劲度模量提高,疲劳寿命得到明显改善。     

BBR试验的沥青低温性能及粘弹性分析

采用低温小梁弯曲试验(BBR)对6种不同种类的沥青低温性能进行评价,利用时间温度等效原理获得了沥青的低温劲度模量主曲线,通过Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及其劲度模量主曲线进行拟合.结果表明:沥青的劲度模量衰减速度依赖于温度,温度越高、低温性能越好,劲度模量衰减速度越快,且在蠕变的起始阶段衰减最迅速;Burgers模型方程对BBR蠕变劲度曲线及劲度主曲线均具有较高的拟合程度;蠕变劲度曲线及劲度主曲线在拟合时首尾两端相对误差较大,中间段相对误差小,同时BBR试验劲度度曲线的拟合相对误差明显小于模量主曲线的相对误差.     

沥青玛蒂脂碎石混合料沥青路面抗滑性能设计与优化

针对SMA路面初期抗滑相对不足的问题,着眼于石料的选择和配合比设计阶段,分别选择辉绿岩、闪长岩以及花岗岩作为原材料,采用马歇尔级配设计方法和CAVF法作为试验方法制备试验试件。通过常规试验铺沙法、摆式仪法、轮廓测量仪法及压力胶片法对搓揉0 h、2 h、8 h的试件进行抗滑性能评价分析。研究表明:铺沙法、轮廓测量仪法和压力胶片法具有良好的一致性,前两者相关性更好;石料的压碎值、磨耗值和针片状会对路面的抗滑性能造成较大影响;采用CAVF级配设计方法能够更好地保证SMA混合料的抗滑性能;在采用CAVF法的基础上适当地减少5~10 mm规格料用量并增加9.5 mm分级筛余,能够较大的提高混合料的抗滑性能。     

用弯曲梁流变仪评价道路沥青的低温性能

使用弯曲梁流变仪测定6种普通沥青和6种改性道路沥青在不同温度和不同荷载时间下的蠕变劲度模量,根据时一温等效原理,采用Sigmoid模型经拟合得到沥青的劲度主曲线,利用劲度主曲线所包围的面积定量表征道路沥青的低温性能.结果表明,劲度指标物理意义明确,与常规指标相比能够更好地反映沥青的低温性能.     

热拌高强沥青混凝土的配制原理及其力学特性

高强沥青滋是通过在石油沥青中添加适量热固性环氧树脂，配制成环氧沥青，在高温下与砂石料拌和而成的一种高性能沥青混凝土。本文阐述了环氧沥青混凝土配制的原理和技术关键，及其在强度、温度稳定性、耐疲劳等方面的优良特性。     

改性沥青玛蹄脂及沥青玛蹄脂碎石路用性能

分析了沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能,其中包括马歇尔稳定度、水稳定性、低温抗裂性、高温稳定度、疲劳耐久性和抗滑性能,并与密级配沥青混凝土进行了对比分析;同时研究分析改性沥青及纤维玛蹄脂PG指标.结果表明：沥青玛蹄脂碎石混合料级配从连续级配理论变化到间断级配理论,骨架结构与玛蹄脂填充度是间断级配的关键;改性沥青及玛蹄脂PG指标性能对混合料性能具有明显的影响;沥青玛蹄脂碎石混合料中粉胶比应高于普通密级配沥青混合料,且具有较密级配沥青混合料更好的路用性能,适合作高等级公路沥青面层.     

钢桥面铺装现场实测性能对比研究

现有桥面铺装相关研究在室内实验性能方面较多,在实际使用性能方面研究较为匮乏。采用路面使用性能指数评价与室内试验相结合方法对环氧沥青铺装和复合式铺装(沥青玛蹄脂+浇注式沥青混凝土)两种铺装层的现场使用性能进行对比分析。路面使用性能检测结果表明:两种铺装的国际平整度指数与横向力系数基本相当,复合式铺装的车辙深度大于环氧沥青铺装。间接拉伸动态模量试验表明:铺装层动态模量与加载频率成正比,与温度成反比,环氧沥青铺装动态模量大于复合式铺装。GPC试验结果表明:环氧沥青铺装病害区与无病害区LMS比值差异显著,复合式铺装则不明显;集料筛分结果显示推移拥包区浇注式混凝土细集料比例较无病害区高50%以上。两种铺装的病害各有特点,但都与层间结合不良或失效有关。     

环氧沥青混凝土在大跨径钢桥面铺装中的应用

大跨径钢桥面铺装是大跨径桥梁建设中的难点，本文研究环氧沥青混凝土应用于钢桥面的铺装技术，包括材料组成设计，粘结层强度，混合材料料特性和路用性能，钢板与铺装层复合梁抗疲劳性能，环氧沥青混合料生产和摊铺等方面，研究表明环氧沥青混凝土是优良的钢桥面铺装材料，研究成果首次在南京长江第二大桥上的成功应用，为我国大跨径钢桥桥面铺装提供了新的铺装类型，有广阔的应用前景。     

钢渣沥青混凝土渗透、压缩及耐久性试验研究

路面是道路结构的重要组成部分,随着运行车辆的增加以及长时间的使用,各级公路路面都会出现不同程度的损坏。用钢渣代替传统碎石材料,通过对AC-13、AC-16和AC-20三种级配的钢渣沥青混凝土进行渗水试验、单轴压缩试验以及疲劳寿命试验,分析不同级配对钢渣沥青混凝土的渗透性、压缩性及耐久性的影响。结果表明,用钢渣代替碎石作为沥青混合料的骨料是可行的;随着沥青混合料骨料最大公称直径增加,钢渣沥青混凝土的渗水系数增大,抗压强度及抗压模量均降低,初始劲度模量增加,疲劳寿命次数减少;油石比越大,抗压强度越低。因此,应控制大粒径骨料及沥青的用量,提高钢渣沥青混凝土的路用性能。     

环氧沥青混凝土性能研究

通过对环氧沥青混凝土各方面力学性能的试验研究发现,环氧沥青混凝土具有优良的力学性能而且在低温条件下仍具有很好的变形能力,其强度是普通沥青混凝土或其他桥面铺装用的沥青混合料（SMA、浇注式沥青混凝土）的7－8倍,其温度变形系数接近钢板,因此,环氧沥青混凝土作为钢桥面铺装材料较之其他种类材料具有很大的优越性。     

短切柔性纤维对密实型沥青混凝土断裂特性的影响

纤维对沥青混凝土的改性效果已得到道路工程界的广泛认可,为探讨不同纤维对沥青混凝土断裂特征的影响,以玻璃纤维和玄武岩纤维作为研究对象,进行半圆抗拉试验,采用数字图像相关技术对半圆试件的全场位移与应变进行实时测量。通过分析极限抗拉强度、极限破坏应变、模量、裂缝缝嘴张开位移、临界断裂能、断裂韧性等指标,探讨了不同纤维对沥青混凝土抗裂性的增强效果。结果表明,两种纤维均能有效改善沥青混凝土的极限强度与破坏延性,纤维改性沥青混凝土具有更高的峰后持荷能力,在沥青混凝土开裂后仍能保持较高的承载能力。玻璃纤维改性沥青混凝土具有更高的临界断裂能量和断裂韧性,基于所选指标建议在工程应用中短切纤维长度不宜超过12 mm。     

Epoxy asphalt concrete paving on the deck of long-span steel bridges

It is the first systematic research in the world on the composition design of epoxy asphalt concrete as paving material. Material characteristics and service performante of mixture, fatigue resistance characteristics of epoxy asphalt concrete by the fatigue test of complex beam have also been described. This research indicates that epoxy asphalt concrete is a good type of paving material. Research results have been applied successfully in the paving of steel deck of the Second Nanjing Yangtze River Bridge (SNYRB).It provides a new paving type for long-span steel bridges of China and has a bright application prospect.     

水镁石纤维路面混凝土路用性能

通过力学试验和扫描电镜微观分析,对水镁石纤维的适用性以及水镁石纤维混凝土制备关键参数进行了优化试验,并对水镁石纤维混凝土与普通水泥混凝土的力学性能、疲劳、耐磨性和抗冻性的试验结果进行了对比分析。结果表明：水镁石纤维适用于路面混凝土;水镁石纤维湿法掺加工艺优于干法,外加剂优选为引气作用较强的D型减水剂,水镁石纤维最佳掺量（质量分数）为4%;水镁石纤维混凝土较普通水泥混凝土在抗弯拉强度提高的同时,刚度降低,韧性上升,耐疲劳与抗冲击等动力学性能均有改善,抗冻、抗渗、耐磨、抗腐蚀等性能均有一定幅度的提高;纤维的阻裂机制、增强作用和微集料效应,提高了水镁石纤维混凝土路面的耐久性能。