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玄武岩纤维对聚氨酯改性沥青混合料水稳定性提升研究

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化工新型材料 2024年第5期52卷 269-273页

作者：栾利强余和德文双寿任俊颖宋星君桂林理工大学土木与建筑学院桂林541004

为解决聚氨酯改性沥青混合料水稳定性不良的缺陷,通过浸水马歇尔试验、冻融循环条件下的劈裂试验、低温弯曲试验,研究不同玄武岩纤维掺量下聚氨酯改性沥青混合料的抗水损害能力。结果表明:在冻融循环作用下,玄武岩纤维降低了沥青混合料... 详细信息

为解决聚氨酯改性沥青混合料水稳定性不良的缺陷,通过浸水马歇尔试验、冻融循环条件下的劈裂试验、低温弯曲试验,研究不同玄武岩纤维掺量下聚氨酯改性沥青混合料的抗水损害能力。结果表明:在冻融循环作用下,玄武岩纤维降低了沥青混合料水损作用造成的空隙率变化,增强了沥青间的粘附性,当纤维掺量为0.3%时,其提升作用最强,残留稳定度和劈裂强度比分别提升了10.9%、32.3%,有效降低了冻融循环引起的弯拉强度与弯拉应变的下降速率,增强沥青混合料之间的粘结力,聚氨酯沥青混合料的水稳定性能得到提高。

关键词：沥青混合料聚氨酯水稳定性玄武岩纤维冻融循环

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碳纳米管改性沥青混合料低温裂缝扩展分析

材料导报 2023年第20期37卷 92-98页

作者：栾利强文双寿余和德任俊颖桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

为研究碳纳米管对沥青混合料低温性能的影响,分别以不同碳纳米管掺量的改性沥青混合料为对象进行劈裂试验和小梁剪切疲劳试验,并通过Abaqus建立碳纳米管改性沥青混合料路面有限元模型,从应力强度因子、裂缝能量释放率、裂缝尖端位移等... 详细信息

为研究碳纳米管对沥青混合料低温性能的影响,分别以不同碳纳米管掺量的改性沥青混合料为对象进行劈裂试验和小梁剪切疲劳试验,并通过Abaqus建立碳纳米管改性沥青混合料路面有限元模型,从应力强度因子、裂缝能量释放率、裂缝尖端位移等方面对裂缝扩展行为进行分析。结果表明:(1)碳纳米管的加入能够提高沥青混合料的低温抗裂性能,特别是其早期抗裂能力;(2)碳纳米管的加入能够降低张拉型(Ⅰ型)裂纹扩展速度,促进剪切型(Ⅱ型)裂纹的扩展,但Ⅱ型裂纹所产生的剪切力远小于碳纳米管的抗拉裂强度,不足以使裂缝继续扩展,从整体上来说,加入碳纳米管能有效抑制沥青路面裂缝的扩展;(3)碳纳米管掺量越高,断裂释放能越大,碳纳米管在一定程度上能减弱或吸收沥青混合料外部能量,起到消能作用,限制裂缝尖端位移的变大,使得沥青混合料具有更好的低温抗裂性能。

关键词：道路工程碳纳米管低温抗裂性应力强度因子能量释放率 Abaqus有限元模型

碳纳米管/碳纤维沥青混合料电热与断裂性能分析

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功能材料 2023年第2期54卷 2204-2210页

作者：文双寿栾利强余和德桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

为解决冬季道路积雪结冰的安全问题,同时弥补碳纤维用量过多团聚缺陷,采用碳纳米管/碳纤维制备导电沥青混合料,进行电热与断裂试验,分析碳纳米管在不同掺量下沥青混合料的电热与抗裂性能,结果表明,碳纳米管/碳纤维沥青混合料电阻率随碳... 详细信息

为解决冬季道路积雪结冰的安全问题,同时弥补碳纤维用量过多团聚缺陷,采用碳纳米管/碳纤维制备导电沥青混合料,进行电热与断裂试验,分析碳纳米管在不同掺量下沥青混合料的电热与抗裂性能,结果表明,碳纳米管/碳纤维沥青混合料电阻率随碳纳米管掺量的增加呈指数函数减小,在持续通电作用下,混合料内部温度不断升高,当碳纳米管掺量为0.5%时,升温效果最佳,混合料从-10℃上升到0℃仅需5 min,升温效果在时间上提升了37.5%;适量的碳纳米管能提高沥青混合料的抗裂强度与弯拉应变,增强其韧性,宏观上表现为具有更优异的抗裂缝扩展能力。

关键词：道路工程碳纳米管-碳纤维电热性能抗裂性能导电沥青混合料

半刚性基层沥青路面疲劳裂缝扩展与寿命预估研究

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土木工程学报 2017年第9期50卷 118-128页

作者：栾利强广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004 桂林理工大学广西桂林541004

以疲劳断裂力学理论和材料试验为基础,对半刚性基层沥青路面裂缝的扩展行为进行系统研究,分析了裂缝尖端的应力强度因子变化规律和偏荷载作用下各影响因素对疲劳寿命的影响;结合路面结构初始状态的荷载响应,回归得到了路面的疲劳寿命预... 详细信息

以疲劳断裂力学理论和材料试验为基础,对半刚性基层沥青路面裂缝的扩展行为进行系统研究,分析了裂缝尖端的应力强度因子变化规律和偏荷载作用下各影响因素对疲劳寿命的影响;结合路面结构初始状态的荷载响应,回归得到了路面的疲劳寿命预估方程。结果表明,路面疲劳主要是由偏荷载作用于横向裂缝导致,疲劳寿命随面层整体模量和轴载增长而递减,随基层模量、路基模量、中面层厚度、基层厚度增长和车速而递增,随下面层厚度的增长先减后增。回归得到的疲劳寿命预估方程考虑的影响因素更加全面,为我国路面结构设计和科研提供了理论支持和补充。

关键词：半刚性基层沥青路面应力强度因子疲劳寿命综合分析预估方程

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沥青混合料疲劳损伤的非线性分析

建筑材料学报 2012年第4期15卷 508-512页

作者：栾利强田小革同济大学交通运输工程学院上海201804 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410076

为了研究沥青混凝土疲劳过程中的非线性特性,对沥青混合料小梁试件进行疲劳试验,试验时考虑温度、应力比与加载间歇时间等因素.根据试验结果,对损伤因子与临界损伤因子进行了分析,通过ExpAssoc函数拟合得到了以各试验条件为参数的损伤... 详细信息

为了研究沥青混凝土疲劳过程中的非线性特性,对沥青混合料小梁试件进行疲劳试验,试验时考虑温度、应力比与加载间歇时间等因素.根据试验结果,对损伤因子与临界损伤因子进行了分析,通过ExpAssoc函数拟合得到了以各试验条件为参数的损伤因子本构方程.研究发现沥青混合料临界损伤因子与疲劳寿命之间存在单对数的线性关系;通过回归分析得到了二者之间的函数关系式.

关键词：沥青混合料疲劳损伤因子非线性回归分析本构方程

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碳纳米管导电沥青混凝土的电学性能研究

公路 2023年第9期68卷 348-354页

作者：栾利强江永盛文双寿任俊颖桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林市541004 广西岩土力学与工程重点实验室桂林市541004

为制备多功能智能化导电沥青混凝土,对碳纳米管沥青混凝土电学特性进行研究,通过室内马歇尔试件测试了在不同油石比、温度与压力下试件电阻率的变化规律,并分析了碳纳米管掺量对试件油敏性、温敏性及压敏性的影响。结果表明:沥青混凝土... 详细信息

为制备多功能智能化导电沥青混凝土,对碳纳米管沥青混凝土电学特性进行研究,通过室内马歇尔试件测试了在不同油石比、温度与压力下试件电阻率的变化规律,并分析了碳纳米管掺量对试件油敏性、温敏性及压敏性的影响。结果表明:沥青混凝土的电阻率随碳纳米管掺量的增加呈指数式下降,其中1.5wt%为最佳碳纳米管掺量;电阻率与油石比存在线性正相关,在高碳纳米管掺量下,油石比的增大不会引起电阻率急剧变化;碳纳米管的加入能显著降低试件的温敏性,但当碳纳米管达到一定值时,无进一步降低效果;在压力作用下,电阻变化率与压力存在负相关性,较低的碳纳米管掺量对试件结构内部变化更为灵敏,而较高的碳纳米管掺量则具有良好的力学稳定性能。

关键词：道路工程导电沥青混凝土碳纳米管电阻率电学性能

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导电沥青混合料碳纤维分散性研究

化工新型材料 2023年第12期51卷 273-277,283页

作者：栾利强张婧怡文双寿余和德任俊颖桂林理工大学土木与建筑学院桂林541004 广东华路交通科技有限公司广州510420

为探究导电沥青混合料中碳纤维的分散性,采用响应曲面法研究碳纤维含量、搅拌时间、分散剂质量浓度对沥青混合料中碳纤维分布系数的影响,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、低温升热方法对最佳工艺条件下制备的导电沥青混合料中碳纤... 详细信息

为探究导电沥青混合料中碳纤维的分散性,采用响应曲面法研究碳纤维含量、搅拌时间、分散剂质量浓度对沥青混合料中碳纤维分布系数的影响,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、低温升热方法对最佳工艺条件下制备的导电沥青混合料中碳纤维的分布进行了表征。结果表明:碳纤维质量分数为0.31%、搅拌时间为6.32min、分散剂质量浓度为3.94g/L时,导电沥青混合料中碳纤维分散效果最佳,且沥青混合料同组试块电阻率差异最小,碳纤维分布系数由0.49增加到0.87,同组试块在低温环境中的升温速率趋向一致。采用响应曲面法建立的模型可靠性高,为改善导电沥青混合料电热性提供了研究基础。

关键词：分散工艺分布系数响应曲面法微观分析升温趋势

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不同养护方式对混合砂浆抗冻性能影响研究

信阳师范学院学报（自然科学版） 2023年第3期36卷 502-508页

作者：栾利强赵瑞宇文双寿任俊颖张静怡桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541000 桂林理工大学广西壮族自治区北部湾绿色海工材料工程研究中心广西桂林541000

为了解决混凝土用砂资源问题和在应对冰冻环境时传统养护方式局限性的问题,将淡化海砂、机制砂、混合砂等3种砂类成型的试件,用慢冻法进行冻融循环试验,探讨了标准养护条件下的抗冻性能。实验结果表明:淡化海砂和机制砂的比例为6︰4时,... 详细信息

为了解决混凝土用砂资源问题和在应对冰冻环境时传统养护方式局限性的问题,将淡化海砂、机制砂、混合砂等3种砂类成型的试件,用慢冻法进行冻融循环试验,探讨了标准养护条件下的抗冻性能。实验结果表明:淡化海砂和机制砂的比例为6︰4时,成型的混合砂试件在抗冻性能表现上优于单一砂类。此外在解决传统养护方式局限性问题时,对混合砂试件采取4种不同平行养护方式,针对其抗冻性能进行对比研究,并在养护龄期到达28 d时取平行试样内部样品,通过SEM对其微观结构进行探究和分析。结果表明:采用外养护的混合砂试件抗压强度损失率较低,但冻融后孔隙率变化幅度较大,说明其在低次数的冻融循环表现较好;采用内养护的混合砂试件冻融循环后,孔隙率变化幅度小,可以有效控制孔隙发育,但其本身抗压强度略低;当同时采用这两种养护方式时,混合砂试件冻融循环后质量、抗压强度损失率、孔隙率增长均较小,在SEM微观结构的结果分析中,也观察到较少裂缝,且抗压强度可达到标准养护的水平。综上研究后发现,适当比例混合砂的使用,能够解决混凝土用砂资源问题,在成型试件时和成型试件后,同时施作内养护和外养护可提高试件抗冻融循环的能力。

关键词：混合砂养护方式慢冻法微观结构冻融循环

考虑变材料去除率过程功率动态特性的石材加工能耗建模研究与应用

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考虑变材料去除率过程功率动态特性的石材加工能耗建模研究与应用

作者：栾利强青岛大学

学位级别：硕士

切削功率及能耗的建模技术是预测石材加工过程能源消耗的关键技术,也是石材加工行业制定具体节能减排策略的重要科学基础。切削功率在变材料去除率(variable-material removal rate,V-MRR)加工过程中是动态变化的。因此,相比于恒材料去... 详细信息

切削功率及能耗的建模技术是预测石材加工过程能源消耗的关键技术,也是石材加工行业制定具体节能减排策略的重要科学基础。切削功率在变材料去除率(variable-material removal rate,V-MRR)加工过程中是动态变化的。因此,相比于恒材料去除率(constant-material removal rate,C-MRR)加工过程,V-MRR过程的功率特性要复杂的多。在石材加工领域,存在着大量的V-MRR过程,如荒料锯切、板材切边倒角、曲面铣削及磨削等。本文旨在建立一种考虑V-MRR过程功率特性的能耗建模方法,充分体现切削参数动态变化对石材加工过程瞬时功率和能耗的影响。面向石材加工流程中最为关键的工序——荒料锯切工序,详细阐述能耗建模方法的步骤和流程,并且构建金刚石圆盘锯石机加工石材荒料的能耗模型。针对石材品类多样性和模型普适性的匹配问题,研究石材可锯性的分级评价系统,提出相同可锯性等级内各类型石材可采用相同模型来分析功率特性并预测加工过程能耗。模型被应用于山东省内某石材加工企业的工艺参数方案优化决策过程中。本文首先提出了一种考虑V-MRR石材加工过程功率特性的能耗建模方法。基于微分思想表征了石材加工过程切削参数的动态变化,将V-MRR过程划分为大量的子区间,在每个子区间内研究了瞬时切削功率关于切削参数的函数关系,进而构建了V-MRR石材加工过程中动态切削功率和能耗与动态切削参数之间的关联模型。进而面向石材加工流程中最重要工序——荒料锯切(采用金刚石圆盘锯石机),详细研究并阐述了其能耗预测模型构建过程:在荒料锯切的3个不同阶段内,分别构建了锯切参数随加工时间的函数关系,进而基于前面提出的能耗建模思路,构建了各子区间锯切参数与切削功率的数值关系结构;搭建了金刚石圆盘锯石机荒料锯切实验系统和数据采集系统,基于正交试验设计方法设计了锯切工艺参数方案;进行了五莲红(G3768)花岗岩的锯切实验,采集了各子区间锯机的主轴功率、空转功率,并计算其锯切功率;基于非线性最小二乘法对各子区间锯切功率与对应锯切参数的数值关系进行了数值拟合,确定了功率及能耗模型的工况系数,从而构建了金刚石圆盘锯石机加工五莲红(G3768)花岗岩的能耗预测模型。采用构建的能耗模型模拟了4种锯切工艺参数方案的功率曲线并预测了各自的能耗情况;与测量值进行了对比分析,验证了建模方法的有效性以及模型的精确度。针对石材品类繁多和能耗模型普适性范围有限的情况,本文研究了石材可锯性分级评价系统,旨在应用相同的能耗模型分析同一可锯性等级内各品类石材的功率特性并预测加工能耗:通过对相关可锯性评价指标进行梳理、冗余分析以及简化聚合,建立了石材可锯性分级评价指标体系,包括单轴抗压强度(U)、Schmiazek磨损因子(S)、莫氏硬度(M)、杨氏模量(Y);为了获得各指标对石材可锯性的影响程度,基于随机森林算法构建了指标赋权模型;建立了指标的随机森林赋权模型,确定了指标的权重。基于物元分析建立了石材可锯性分级评价模型,结合评价指标的权重,可以实现对任意品类石材可锯性等级的评价。本文提出的能耗预测模型被应用于某石材加工企业白麻(G3765)花岗岩的加工生产车间的锯切工艺参数优化决策中。基于可锯性分析发现白麻(G3765)花岗岩与五莲红(G3768)花岗岩隶属于相同的可锯性等级水平,随机采用前面已构建的五莲红(G3768)石材锯切能耗模型预测白麻(G3765)花岗岩加工过程的功率及能耗情况。对该车间4种常用备选锯切参数方案对应的锯切过程中功率峰值和能耗情况进行了预测分析。参照该企业白麻(G3765)花岗岩板材的年产量,分析了4种方案生产过程的能耗差异;从节能减排的角度向企业推荐了最优工艺参数方案,并从环境和经济效益两方面,评估了方案优化决策产生的效益值。应用案例验证了本文提出的能耗建模方法在石材加工行业实施节能减排和清洁生产战略中的价值。

关键词：石材加工行业变材料去除率过程功率动态特性能耗建模可锯性分级工艺参数优化