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吉林大学学报（工学版） 2023年第1期53卷 178-187页

作者：彭勇章秀芳郭泽宇陆学元李彦伟浙江大学交通工程研究所杭州310058 安徽省交通控股集团有限公司合肥230088 河北省交通规划设计院石家庄050011 公路建设与养护技术、材料及装备交通运输行业研发中心石家庄050011

基于CT断层扫描和图像处理采集到的沥青混合料内部结构信息,采用Matlab软件编写程序获取混合料内部集料接触特性,借助颗粒流软件PFC3D建立混合料剪切疲劳试验三维离散元模型,模拟考虑损伤的沥青混合料剪切疲劳寿命,研究集料接触特性对... 详细信息

基于CT断层扫描和图像处理采集到的沥青混合料内部结构信息,采用Matlab软件编写程序获取混合料内部集料接触特性,借助颗粒流软件PFC3D建立混合料剪切疲劳试验三维离散元模型,模拟考虑损伤的沥青混合料剪切疲劳寿命,研究集料接触特性对沥青混合料剪切疲劳寿命的影响,并对模拟结果加以试验验证。研究结果表明,考虑疲劳损伤的沥青混合料剪切疲劳三维离散元法可以较好地模拟沥青混合料剪切疲劳试验,得到的剪切疲劳寿命模拟值与试验值误差较小。集料接触点和总接触长度对沥青混合料剪切疲劳寿命影响显著,集料接触点数越多,总接触长度越大,混合料的剪切疲劳寿命越大;水平截面上集料接触方位角对沥青混合料剪切疲劳寿命影响较小,其两者间相关性不明显。此外,集料粒径和空隙率对沥青混合料中集料接触特性有较大的影响。相同的试验条件下,沥青混合料内部集料接触点数和总接触长度随集料粒径的增大而增加,随空隙率的增大而减少。

关键词：道路工程沥青混合料集料接触特性剪切疲劳寿命离散元法

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超高掺量胶粉改性沥青性能评价及机理研究

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公路交通科技 2022年第9期39卷 16-22,109页

作者：蔡斌王佳相宏伟焦依坤河北交科材料科技有限公司河北石家庄050091 交通运输行业公路建设与养护技术材料及装备研发中心河北石家庄050091 河北省交通规划设计研究院有限公司河北石家庄050091

为了提高胶粉掺量,采用了化学活化技术成功制备出了不同掺量胶粉改性沥青(内掺30%~40%),并分析了超高掺量胶粉改性沥青的性能,同时对改性机理进行了探讨。结果表明:超高掺量胶粉改性沥青黏度与常规掺量胶粉改性沥青相当,其低温抗裂性和... 详细信息

为了提高胶粉掺量,采用了化学活化技术成功制备出了不同掺量胶粉改性沥青(内掺30%~40%),并分析了超高掺量胶粉改性沥青的性能,同时对改性机理进行了探讨。结果表明:超高掺量胶粉改性沥青黏度与常规掺量胶粉改性沥青相当,其低温抗裂性和均匀性能均优于常规掺量胶粉改性沥青;超高掺量胶粉改性沥青高温抗车辙性略有下降,但其疲劳极限温度低于常规掺量胶粉改性沥青,具有更低的玻璃化转变温度,可以适用于更低的环境温度。利用红外光谱和扫描电子显微镜分析了超高掺量胶粉改性沥青的微观结构。发现超高掺量胶粉改性沥青化学成分与常规橡胶粉改性沥青基本相同,橡胶粉的粒径分布主要集中在10~100μm,超高掺量胶粉改性沥青中还均匀分布着亚微米级橡胶粉颗粒和溶解的橡胶粉。最后探讨了超高掺量胶粉改性沥青的机理,在保留一部分橡胶粉弹性核心的基础上,减小了橡胶粉在沥青中的粒径,把部分橡胶粉降解为溶于沥青的橡胶小分子,创造了一种新的相分布形式(橡胶粉-橡胶小分子-沥青三元共混体系),提高了胶粉的掺量,改性沥青的性能也得到显著提升。

关键词：道路工程超高掺量胶粉改性沥青微观分析改性机理性能

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自修复型微胶囊在沥青路面中的受力分析及破裂机制

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材料导报 2022年第10期36卷 44-49页

作者：朱月风赵向臻司春棣闫涛李彦伟石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北省交通安全与控制重点实验室石家庄铁道大学交通运输学院河北省交通规划设计院交通运输行业公路建设与养护技术材料及装备研发中心河北交投干线公路开发有限公司

采用多尺度分析及复合材料断裂力学方法，研究了微胶囊材料在沥青路面中的力学性能需求以及微胶囊在微裂缝作用下的破裂机制。首先，应用离散元法从宏观、细观和微观三个尺度逐层确定模型和参数，构建含微胶囊的沥青路面多尺度模型，分... 详细信息

采用多尺度分析及复合材料断裂力学方法，研究了微胶囊材料在沥青路面中的力学性能需求以及微胶囊在微裂缝作用下的破裂机制。首先，应用离散元法从宏观、细观和微观三个尺度逐层确定模型和参数，构建含微胶囊的沥青路面多尺度模型，分析车辆重载作用下微胶囊的受力行为。其次，以改进扩展有限元法研究含微胶囊的沥青胶浆复合材料的裂纹扩展，考察微胶囊材料参数、相对位置等因素对裂纹扩展路径的影响，确定微胶囊能够及时破裂并发挥自修复作用的性能要求。研究表明：在1.43 MPa轮胎接地压力下，沥青混凝土中面层沥青砂浆内部的接触压力和接触拉力分别为0.347 N、0.093 N;通过微观尺度的分析可得，微胶囊所受接触压力的均值为25 mN,接触拉力的均值为7.7 mN。复合材料断裂力学分析表明，当微胶囊的弹性模量小于沥青胶浆基体的弹性模量时，微胶囊的存在对裂尖断裂参数起强化作用，微裂纹朝着微胶囊扩展，使得微胶囊及时破裂并发挥自修复功能。在微胶囊材料选择和制备时，可应用先进技术(如纳米压痕技术或原子力显微镜等)对微胶囊的力学性能参数进行测量，以使其满足沥青路面中的使用要求。

关键词：沥青路面微胶囊多尺度离散元断裂力学

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高速公路冰雪智能监测应用研究

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公路 2023年第1期68卷 353-360页

作者：张建立蒲昌瑜郑斌河北省交通规划设计研究院有限公司公路建设与养护技术、材料及装备交通运输行业研发中心石家庄市050091 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨市150040

路面结冰严重影响道路运营安全,明确路面结冰状态可以有效预防交通事故的发生。基于压电谐振原理设计了一种道路冰雪智能监测设备,在不同工况下对监测设备进行了标定,分析了设备的精确度,验证了设备的长期工作有效性,并将设备于高速公... 详细信息

路面结冰严重影响道路运营安全,明确路面结冰状态可以有效预防交通事故的发生。基于压电谐振原理设计了一种道路冰雪智能监测设备,在不同工况下对监测设备进行了标定,分析了设备的精确度,验证了设备的长期工作有效性,并将设备于高速公路实际安装应用。研究结果表明:监测设备可以区分干燥、积水、结冰等路表状态,同时可以测量水层、冰层的厚度;监测设备精度高于96%,具有较好的耐久性、稳定性和长效性,可以满足道路结冰监测工作的需求。

关键词：道路工程交通安全智能监测结冰传感器谐振频率

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不粘轮乳化沥青的制备及其性能评价

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公路交通科技 2022年第10期39卷 9-16页

作者：王佳蒲昌瑜吴迪交通运输行业公路建设与养护技术、材料及装备研发中心河北石家庄050091 河北省交通规划设计研究院有限公司河北石家庄050091 中交建冀交高速公路投资发展有限公司河北石家庄050000

现有乳化沥青存在粘附施工车辆轮胎,导致层间粘结作用失效的缺陷。从提高乳化沥青蒸发残留物软化点出发,采用不同的基质沥青、改性剂及改性剂剂量制备了不粘轮乳化沥青。根据黏度-温度曲线,对加热温度等工艺参数进行了优化。结合乳化沥... 详细信息

现有乳化沥青存在粘附施工车辆轮胎,导致层间粘结作用失效的缺陷。从提高乳化沥青蒸发残留物软化点出发,采用不同的基质沥青、改性剂及改性剂剂量制备了不粘轮乳化沥青。根据黏度-温度曲线,对加热温度等工艺参数进行了优化。结合乳化沥青标准黏度、储存稳定性及其蒸发残留物针入度等技术指标,分析了不粘轮乳化沥青的技术性质。通过粘轮性能试验检验了不粘轮乳化沥青的粘轮性能。相比普通乳化沥青和市场在售的SBR改性乳化沥青,在60℃条件下,其不粘轮效果显著,具有良好的工程实际应用价值。通过层间剪切与拉拔试验对3种乳化沥青层间粘结性能进行研究,分析了不同温度对乳化沥青粘结性能的影响程度。结果表明:在高温和室温环境下,不粘轮乳化沥青的拉拔强度和剪切强度均好于普通乳化沥青和SBR改性乳化沥青,不粘轮乳化沥青层间粘结强度更高,并且温度敏感性弱,稳定性较好,其层间粘结性能不会随温度变化有较大的波动,能够更好地适应不同温度的施工条件;不粘轮乳化沥青各项指标满足规范使用要求;不粘轮乳化沥青的总成本要略高于普通乳化沥青,但是不粘轮乳化沥青可以延长道路使用寿命,降低维修养护频率,达到节约石料和沥青,综合降低工程造价的目的,具有更好的性价比。

关键词：道路工程不粘轮乳化沥青提高软化点粘轮性能磺化沥青粉层间粘结强度

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基于离散元法的空隙特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命的影响

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吉林大学学报（工学版） 2021年第3期51卷 956-964页

作者：彭勇杨汉铎陆学元李彦伟浙江大学交通工程研究所杭州310058 安徽省交通控股集团有限公司合肥230088 河北省交通规划设计院石家庄050011 公路建设与养护技术、材料及装备交通运输行业研发中心石家庄050011

基于图像技术和三维离散元法,建立了具有真实空隙大小和分布以及随机空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳微观力学模型,通过模拟不同集料粒径、用油量以及温度下的沥青混合料剪切疲劳寿命,研究了空隙分布特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳... 详细信息

基于图像技术和三维离散元法,建立了具有真实空隙大小和分布以及随机空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳微观力学模型,通过模拟不同集料粒径、用油量以及温度下的沥青混合料剪切疲劳寿命,研究了空隙分布特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命的影响,并将部分模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:基于三维离散元法可以模拟沥青混合料剪切疲劳寿命,空隙特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命有较大影响。在相同模型参数条件下,具有真实空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳寿命小于具有随机空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳寿命,但与试验结果更为接近。此外,集料粒径和用油量也对沥青混合料剪切疲劳寿命有着显著影响。沥青混合料剪切疲劳寿命随集料粒径的增大而提高;在相同集料级配和试验温度时,在最佳用油量条件下的沥青混合料剪切疲劳寿命最大;在相同的集料级配和用油量时,沥青混合料剪切疲劳寿命随温度的升高而降低。

关键词：道路工程沥青混合料剪切疲劳寿命空隙特征离散法

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橡胶沥青流变特性与其混合料路用性能关联性分析

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合成材料老化与应用 2024年第4期53卷 52-57页

作者：杨海峰李阳崔旭张垚孙超骆妍河北雄安京德高速公路有限公司河北廊坊065700 河北省交通规划设计研究院河北石家庄050000 交通运输行业公路建设与养护技术材料及装备研发中心河北石家庄050000

为了论证橡胶沥青流变性能与其混合料路用性能的关联性,为橡胶沥青混合料结构设计提供理论基础,该文通过车辙试验与四点弯曲试验对橡胶沥青混合料的高温稳定性与抗疲劳性能进行评价,通过动态剪切流变试验(DSR)对三种不同胶粉掺量的橡胶... 详细信息

为了论证橡胶沥青流变性能与其混合料路用性能的关联性,为橡胶沥青混合料结构设计提供理论基础,该文通过车辙试验与四点弯曲试验对橡胶沥青混合料的高温稳定性与抗疲劳性能进行评价,通过动态剪切流变试验(DSR)对三种不同胶粉掺量的橡胶沥青流变性能指标进行测试;结合时-温等效原则,基于Sigimoidal模型建立三种橡胶沥青的复数剪切模量G*主曲线;采用灰熵关联分析方法对橡胶沥青流变性能指标与其混合料的路用性能进行关联性分析。研究结果表明:(1)相较于常规SBS沥青混合料,橡胶沥青混合料高温性能较好;(2)橡胶沥青的疲劳性能与橡胶沥青类型、级配、应变水平等因素有关,其他条件一致时,胶粉掺量的增加可有效提高橡胶沥青混合料的抗疲劳性能;当级配类型与沥青种类一致时,橡胶沥青混合料的集料粒径越大,抗疲劳性能越差;(3)不同掺量橡胶沥青G*随加载频率的增大而增大,即频率越大,橡胶沥青的抗变形能力越强;当频率相同时,橡胶沥青的相位角随着温度的升高而增大;温度越高,橡胶沥青试样的车辙因子与疲劳因子越低;(4)灰熵关联性分析结果表明,橡胶沥青车辙因子指标、疲劳因子指标分别与其混合料的动稳定度、疲劳次数的灰熵关联度均大于0.900,进一步证明橡胶沥青流变性能指标直接用于评价橡胶沥青混合料高温稳定性与抗疲劳性能的可行性。

关键词：橡胶沥青复数剪切模量疲劳性能高温稳定性 Sigimoidal模型灰熵关联分析

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50%胶粉掺量橡胶沥青制备工艺及性能研究

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公路交通技术 2025年第1期41卷 10-18页

作者：杨海峰李阳崔旭刘佳辉孟会林河北雄安京德高速公路有限公司河北廊坊065700 河北省交通规划设计研究院有限公司石家庄050000 交通运输行业公路建设与养护技术材料及装备研发中心石家庄050000

为进一步推广50%橡胶改性沥青的应用,以软化油、交联剂以及SBS等为外加助剂,制备性能优良的50%掺量橡胶沥青,以48 h离析软化点差、25℃针入度、软化点和5℃延度作为参考指标,通过正交试验与次序评分法对50%橡胶沥青的制备方案和工艺的... 详细信息

为进一步推广50%橡胶改性沥青的应用,以软化油、交联剂以及SBS等为外加助剂,制备性能优良的50%掺量橡胶沥青,以48 h离析软化点差、25℃针入度、软化点和5℃延度作为参考指标,通过正交试验与次序评分法对50%橡胶沥青的制备方案和工艺的关键参数进行研究,并通过红外光谱试验、热稳定性试验和DSR试验对50%橡胶改性沥青的各项性能进行研究。结果表明:1)SBS与交联剂的用量对50%胶粉掺量橡胶沥青综合性能影响显著,其次是软化油掺量,补强剂掺量对橡胶沥青的针入度指标影响显著,但对其综合性能的影响较小;2)综合考虑橡胶沥青的针入度、软化点、延度三大指标,以及各项助剂价格等因素,确定50%橡胶沥青最佳制备方案为补强剂掺量为8‰、软化油掺量为0.25%、交联剂掺量为2%、SBS掺量为1%;3)根据正交试验与次序评分法得出,剪切速率与剪切时间是50%橡胶沥青性能的主要影响因素,且最佳制备工艺为剪切速率7000 rpm、剪切时间10 min、溶胀温度220℃、溶胀时间60 min;4)50%橡胶沥青的制备过程主要是物理混合过程,但也存在胶粉的降解等化学反应;5)制备的50%胶粉掺量橡胶沥青的热稳定性与抗疲劳性能均满足规范要求。

关键词： 50%橡胶沥青制备方案制备工艺正交试验次序评分法

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高掺量胶粉改性沥青混合料疲劳性能对比研究

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公路交通技术 2024年第2期40卷 82-86,105页

作者：赵占林高志良蒲昌瑜骆妍魏贵岭公路建设与养护技术、材料及装备交通运输行业研发中心石家庄050091 河北省交通规划设计研究院有限公司石家庄050091 河北雄安荣乌高速公路有限公司河北保定071700

为对比研究高掺量胶粉改性沥青混合料疲劳性能,选取5种不同类型混合料级配和3种改性沥青设计出8种沥青混合料进行疲劳试验。结果表明:1)高掺量胶粉改性沥青混合料路用性能较SBS改性沥青类混合料优越;2)40%胶粉改性沥青不同级配类型混合... 详细信息

为对比研究高掺量胶粉改性沥青混合料疲劳性能,选取5种不同类型混合料级配和3种改性沥青设计出8种沥青混合料进行疲劳试验。结果表明:1)高掺量胶粉改性沥青混合料路用性能较SBS改性沥青类混合料优越;2)40%胶粉改性沥青不同级配类型混合料疲劳性能整体优于30%胶粉改性沥青混合料,且疲劳性能优势随着应变水平提高呈先增大后减小的趋势;3)相较SBS改性沥青类混合料,胶粉改性沥青混合料疲劳性能具有明显的优势;4)随着公称最大粒径增大,同一掺量胶粉改性沥青其不同级配类型混合料的疲劳性能呈下降趋势,且随着应变水平增加,疲劳寿命逐渐降低。

关键词：高掺量胶粉改性沥青矿料级配沥青混合料疲劳性能

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超高掺量胶粉改性沥青性能

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2021年第9期40卷 117-123页

作者：蔡斌余功新李彦伟薛善光河北省交通规划设计院交通运输行业公路建设与养护技术材料及装备研发中心河北石家庄050000 长安大学公路学院陕西西安710064

为提高胶粉改性沥青中胶粉掺量,加大废旧胶粉利用率,针对目前胶粉改性沥青中胶粉掺量较低问题,优化胶粉改性沥青制备工艺,制备超高掺量(40%)胶粉改性沥青。采用三大指标、TFOT试验和PAV试验研究超高掺量胶粉改性沥青基本性能与老化性能... 详细信息

为提高胶粉改性沥青中胶粉掺量,加大废旧胶粉利用率,针对目前胶粉改性沥青中胶粉掺量较低问题,优化胶粉改性沥青制备工艺,制备超高掺量(40%)胶粉改性沥青。采用三大指标、TFOT试验和PAV试验研究超高掺量胶粉改性沥青基本性能与老化性能;基于DSR试验和BBR试验确定超高掺量胶粉改性沥青PG分级性能,采用拉伸试验评价超高掺量胶粉改性沥青黏韧性,通过TGA试验、荧光显微镜试验和SEM试验揭示超高掺量胶粉改性沥青的微观性能。结果表明:超高掺量胶粉改性沥青180℃旋转黏度低于4.0Pa·s,其低温抗裂性和抗老化性能均优于常规掺量胶粉改性沥青;超高掺量胶粉改性沥青高温抗车辙性略有下降,但疲劳极限温度低于常规掺量胶粉改性沥青,确定其性能等级为PG 88-34;超高掺量胶粉改性沥青柔韧性占黏韧性比重为88.0%,是常规掺量胶粉改性沥青的2.1倍;180℃环境下,超高掺量胶粉改性沥青热稳定性最好;在保留一定弹性核心的基础上超量胶粉被降解为细小颗粒溶于沥青,决定了其宏观性能上良好的存储稳定性。

关键词：道路工程超高掺量胶粉胶粉改性沥青路用性能微观性能

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