“路面工程材料”虚拟专刊

沥青自修复微胶囊研究进展

何亮, 黄胡端, Wim Van den bergh, Tóth Csaba, 高杰, Karol Kowalski, Jan Valentin

材料导报 2020,34(15 ):15092 -15101. DOI:10.11896/cldb.19060096

摘要（1360）

PDF（pc）（5287KB）（640）

收藏微胶囊技术在世界上已应用于多个领域,包括医药、食品和化工等,具有广阔的应用前景。将微胶囊引入到沥青材料自修复中,可提高沥青材料的自修复能力并在裂缝产生初期即可自我修复,延长路面使用寿命。与传统的裂缝修补方法相比,微胶囊自修复技术具有节能减排、降低养护成本和防止微裂缝扩展至宏观裂缝等优势。
然而,沥青自修复微胶囊技术仍处于初步探索阶段,将微米级微胶囊应用于沥青材料自修复领域还存在着微胶囊强度控制范围不够明确,微胶囊破裂理论尚不成熟,且微胶囊制备工艺参数设计尚不统一等问题。因此,研究者们除研究制备工艺的影响外,还主要从选择合适的制备工艺影响参数和微胶囊的结构与性能方面不断尝试,并取得了丰硕的成果。随着制备工艺的不断成熟和影响参数的不断优化,经原位聚合法制备的微胶囊结构致密、性能优良。
目前对掺微胶囊的沥青材料自修复的研究仍存在对沥青材料自修复提升效果的评价方法和评价指标尚不统一等问题。掺微胶囊的沥青材料自修复效果主要通过不同的指标来体现,包括延度、复数模量、拉伸强度、试件的载荷和沥青混合料的疲劳寿命等。其中,还对掺微胶囊的沥青混合料进行了路用性能研究。通过不同的评价指标表明,微胶囊显著提升了沥青材料的自修复效果;掺微胶囊的沥青混合料的水稳定性和高温稳定性略有下降,低温抗裂性下降较大,但仍满足规范要求。
为总结沥青自修复微胶囊的研究进展,本文对比分析了多种自修复微胶囊制备方法的优势和特点,解析了影响微胶囊质量的主要因素(芯壁比、反应温度、终点pH值、乳化转速、酸化时间),总结了微胶囊的结构与性能的表征方法,介绍了掺微胶囊沥青材料自修复性能的评价方法与提升效果,阐述了微胶囊对沥青混合料路用性能的影响,探讨了借助分子动力学手段研究掺微胶囊的沥青材料自修复行为理论的可行性并展望了其未来发展前景,以期为微米级微胶囊的应用与发展提供参考。

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沥青体系的分子动力学研究进展及展望

何亮, 李冠男, 郑雨丰, Alessio Alexiadis, Jan Valentin, Karol J Kowalski

材料导报 2020,34(19 ):19083 -19093. DOI:10.11896/cldb.19070106

摘要（1125）

PDF（pc）（7673KB）（237）

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沥青的老化机理与疲劳性能关系的研究进展

梁波, 兰芳, 郑健龙

材料导报 2021,35(9 ):9083 -9096. DOI:10.11896/cldb.20010138

摘要（1052）

PDF（pc）（5242KB）（377）

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水泥混凝土路面纹理的研究进展

丛卓红, 陈恒达, 郑南翔, 周晚君

材料导报 2020,34(9 ):9110 -9116. DOI:10.11896/cldb.19010079

摘要（918）

PDF（pc）（5371KB）（438）

收藏我国是世界上水泥混凝土路面里程最长的国家,水泥路面在我国主要分布于农村公路和高等级公路长隧道中。高速公路长隧道内水泥路面易被磨光呈镜面,路面抗滑性能下降较快,交通事故频发。水泥路面的纹理构造是提供抗滑性能及产生噪音的主要部分。
水泥路面的纹理主要由宏观构造和细观构造组成,宏观构造由施工而成,提供雨天排水通道,防止雨天打滑;细观构造主要来自于水泥砂浆的粗糙度,提供晴天抗滑性能。水泥路面的纹理按施工时机分为新拌混凝土的纹理和硬化混凝土的纹理。新拌混凝土的纹理主要是在摊铺后养生前完成,形式包括:麻袋拉毛纹理、刷毛法纹理、纵向和横向拉槽。横向拉槽是美国新建水泥混凝土路面最常采用的纹理形式,然而也是轮胎-路面噪音最大的纹理形式。硬化混凝土的纹理是在混凝土强度形成后施工,形式主要包括:金刚石刻槽、金刚石研磨、新一代混凝土路面纹理,同时也可作为水泥路面抗滑性能恢复养护措施。金刚石研磨由于集料或者混凝土强度问题,在施工过程中存在缺损,纹理形貌存在突变。新一代混凝土路面纹理是最近20年新发展起来的混凝土路面纹理形式,将研磨与刻槽技术相结合,由槽提供宏观纹理,脊提供微观纹理,且由于面积更大而更稳定。
水泥路面纹理使用过程中的主要问题是噪音和磨损。采用车载声强法评价纹理形式对水泥路面噪音的影响,结果发现,横向拉槽纹理的噪音较大,新一代混凝土路面纹理和金刚石研磨的噪音较小,而露石混凝土路面的噪音较大,将其与金刚石研磨和新一代混凝土路面纹理结合,可显著降低噪音。采用锁轮法评价路面抗滑性能及其衰变,水泥路面抗滑性能的损失主要是宏观构造的磨损造成,新一代混凝土路面纹理随时间的衰变较慢,具有较稳定的抗滑性能。
我国对水泥路面纹理形式的研究较少,主要集中于横向刻槽的施工参数研究,实体工程也主要采用横向刻槽施工工艺。对露石混凝土路面的研究较多,但应用较少。金刚石研磨纹理仍处于室内研究阶段,而新一代混凝土路面纹理尚未引进。
本文归纳了水泥路面纹理的主要形式、施工参数、应用和存在的问题,分析了纹理对噪音的影响、纹理对抗滑性能的影响及使用过程中纹理的磨损。期待新的水泥路面纹理形式可以提供噪音较低、纹理更耐久的路面,以解决长隧道水泥路面的镜面问题。

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路用相变材料研究现状和发展趋势

刘涛, 郭乃胜, 谭忆秋, 尤占平, 金鑫

材料导报 2020,34(23 ):23179 -23189. DOI:10.11896/cldb.19090191

摘要（775）

PDF（pc）（2959KB）（461）

收藏相变材料(PCMs)作为调温材料出现在人们视野以来,其多样性及功能性不断发展,被广泛应用于建筑材料领域,调温和节能效果十分显著。PCMs具有智能性和自发性,能有效调节基体材料的温度范围,这一特点也适用于交通材料领域,用于道路的调温从而减少温度病害。此外,采用合适的PCMs还可赋予路面更多的功能性,如融雪、抵抗冻融循环及城市热岛效应等,十分契合我国智能交通、绿色交通的可持续发展理念。
然而,PCMs在交通材料领域的研究尚不成熟,从路面应用形式到材料的选取等方面均存在诸多问题。PCMs种类繁多,根据相变形态分为固固和固液型两大类。固固型具有极高的相变温度,难以满足道路环境所需的温度需求,而固液型相变过程出现的液相形态和体积变化会破坏路面的结构,均难以满足相变路面关于调温效果和力学特性的要求。目前提出的解决方案引入了其他材料弥补的方式。
具有较好前景的方案包括复合相变材料(CPCMs)、封装包覆、化学桥联、微胶囊等。其中CPCMs具有多样性,可根据需求选取合适的基体材料和固液型相变材料(SLPCMs),通过物理吸附将两者结合;封装包覆是在PCMs外侧形成包覆外壳防止液相PCMs流动并提供足够的力学性能,如溶胶-凝胶工艺;化学桥联通过分子桥加强了基体材料和PCMs之间的联系;而微胶囊类似于封装包覆的原理,但主要针对液相PCMs且具有较小的粒径,可减轻对路面的不利影响。此外,聚氨酯固固相变材料也具有较好的路面适用性,可通过调整化学反应对其相变特性进行调节。
本文综述了路用相变材料的研究进展和发展趋势。首先明确了相变沥青路面的工作原理,确定了相变沥青路面系统的最佳应用形式,基于此提出了路用相变材料的技术要求;其次根据要求对纯相变材料进行筛选并分析了路用前景,引入复合相变材料(CPCMs)和微胶囊技术改善沥青路面中PCMs的工作环境,并对其路用适配性和应用前景进行评价;最后提出了相变自愈复合微胶囊的构想,丰富了智能路面的多样性,并对今后的发展进行了展望。

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沥青标号和用量对再生沥青混合料性能的影响

朱月风, 司春棣, 乔亚宁, 李彦伟

材料导报 2021,35(6 ):6086 -6092. DOI:10.11896/cldb.19100237

摘要（693）

PDF（pc）（4234KB）（434）

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沥青混合料均匀性数字图像评价方法研究进展

赵毅, 杨旋, 郝增恒, 梁乃兴, 田于锋

材料导报 2020,34(23 ):23088 -23099. DOI:10.11896/cldb.19070174

摘要（682）

PDF（pc）（10357KB）（140）

收藏数字图像处理技术是一种前瞻性、智能化技术,已广泛应用于工业、交通、医学等领域。沥青混合料的均匀性直接关系到沥青路面的路用性能和使用寿命,是导致沥青路面早期破坏的主要因素之一。基于数字图像处理技术的沥青混合料均匀性评价方法具有检测频率高、费用低、操作便捷、客观性强、实时连续等特点,一直备受广大工程研究者和建设者的关注。
运用数字图像处理技术评价沥青混合料均匀性时,数字图像处理和均匀性算法是决定评价结果的关键。目前,国内外研究学者重点围绕图像去噪技术、图像阈值分割方法、均匀性评价方法等方面已取得丰富的研究成果,例如分析了图像采集的影响因素、图像增强方法适应性、粘连颗粒分割原理和集料识别特征参数,利用二维图像技术或CT扫描三维图像技术分析沥青混合料集料分布,建立均匀性算法、评价指标及标准,定量评价沥青混合料的均匀性。但是,目前沥青混合料均匀性数字图像评价方法及评价标准国内外尚未形成统一的规范。沥青混合料施工过程中摊铺均匀性和压实均匀性快速、实时、连续的数字图像评价技术报道较少。因此,沥青混合料均匀性数字图像评价技术在图像采集、数字图像处理、均匀性算法、实时预警反馈、程序开发等方面仍需进一步探索和研究。
本文针对沥青混合料均匀性数字图像处理技术,探讨了沥青混合料均匀性数字图像评价方法的研究进展和发展方向。首先概括了国内外沥青混合料数字图像处理技术,然后综述了沥青混合料摊铺表面和压实沥青混合料表面集料二维均匀性及结构集料三维均匀性评价方法,最后分析了沥青混合料均匀性数字图像处理技术面临的问题并展望其前景,以期为沥青混合料均匀性数字图像检测评价技术的工程应用提供参考。

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公路沥青混凝土路面材料高温稳定性研究

吴玲玲, 任其亮, 罗莉

材料导报 2020,34(22 ):22083 -22086. DOI:10.11896/cldb.20080036

摘要（671）

PDF（pc）（2323KB）（424）

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FTIR分峰拟合法定量分析沥青胶浆在含盐高温高湿环境中的结构变化

张勤玲, 黄志义

材料导报 2020,34(8 ):8083 -8089. DOI:10.11896/cldb.19040057

摘要（563）

PDF（pc）（5890KB）（657）

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公路混凝土用低坍落度塑性混凝土和无坍落度干硬性混凝土用引气剂的
国内外研究进展

白亚飞, 王栋民

材料导报 2020,34(7 ):7099 -7106. DOI:10.11896/cldb.19030152

摘要（529）

PDF（pc）（3306KB）（298）

收藏引气剂作为一种能在混凝土拌合物的拌和过程中引入大量均匀分布的、闭合而稳定的微小气泡的外加剂,自被发现以来,一直受到国内外研究学者及同行的高度关注。其一方面能有效改善混凝土拌合物的和易性、保水性和粘聚性,提高混凝土的流动性;另一方面能极大提高混凝土的抗冻性、抗盐渍性、抗渗性、耐硫酸盐侵蚀及抗碱集料反应性能,有效降低混凝土的热扩散及传导系数,并且可以提高混凝土的体积稳定性,增强野外结构的耐候性,从而延长公路混凝土的使用寿命,提高公路混凝土的耐久性。引气剂主要用于抗冻性要求高的结构,如混凝土大坝、路面、桥面、飞机场道面等大面积易受冻的部位,具有非常广阔的研究和应用前景。
   然而,如今的引气剂,对于公路混凝土,尤其是低坍落度塑性混凝土和无坍落度干硬性混凝土,一直以来存在引气困难、引入气泡的起泡性差、稳泡性差、气泡直径较大以及气泡分布不均等难题,从而导致公路混凝土的工作性、抗冻性以及耐久性等性能较差。近年来,研究焦点主要基于如何有效解决引气剂引气难、引入气泡的起泡性差、稳泡性差、气泡直径较大以及气泡分布不均等问题而展开。
   目前已经基于松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸类、脂肪醇磺酸盐类、皂苷类等原料进行了一定的研究。近年来国内外研究学者在以上原料的基础上,从分子结构设计角度出发,通过对分子进行有效改性,并引入一定量的特殊官能团,对引气剂在公路混凝土中所存在的问题进行了探索并取得了一定进展。
   本文以全新的视角讨论了公路混凝土用低坍落度塑性混凝土和无坍落度干硬性混凝土用引气剂的定义和种类及其评价方法,重点阐述了公路混凝土用低坍落度塑性混凝土和无坍落度干硬性混凝土用引气剂的国内外研究进展。从分子类型、合成、设计、模型等角度解析了公路混凝土用引气剂的研究进展,综合评述了公路混凝土用低坍落度塑性混凝土和无坍落度干硬性混凝土用引气剂在工作性、抗冻性与耐久性等方面的研究状况,提出两种“理想”引气剂分子结构模型。本文有助于理解公路混凝土用引气剂对低坍落度塑性混凝土和无坍落度干硬性混凝土的作用规律,并指导更好地设计开发出新型公路混凝土用低坍落度塑性混凝土和无坍落度干硬性混凝土用引气剂。

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基于表面能理论的破碎卵石与沥青粘附性能研究

耿九光, 兰倩, 刘光军, 周恒玉, 刘润喜

材料导报 2020,34(20 ):20034 -20039. DOI:10.11896/cldb.19070258

摘要（519）

PDF（pc）（2751KB）（352）

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基于极限学习机的钢桥面板腐蚀评估及预测

陈谦, 王朝辉, 陈渊召, 李振霞, 郭滕滕, 陈海军

材料导报 2020,34(14 ):14099 -14104. DOI:10.11896/cldb.19050091

摘要（511）

PDF（pc）（4907KB）（326）