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掺加nano-SiO/GNPs/GO的冷再生沥青路面基层性能及作用机理

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中国公路学报 2023年

作者：陈渊召李振霞冯纪兵郭滕滕闫浩博河南省环境友好型高性能路面材料工程技术研究中心华北水利水电大学土木与交通学院郑州商学院建筑工程学院

为解决全深式冷再生基层单纯增加水泥出现的开裂、承载能力低、使用寿命短等问题，基于纳米材料具有的优良改性功能，采取优化级配、振动压实等基础措施进行调整的同时，将少量纳米材料掺入水泥稳定冷再生基层材料中以提升其路用性能。... 详细信息

为解决全深式冷再生基层单纯增加水泥出现的开裂、承载能力低、使用寿命短等问题，基于纳米材料具有的优良改性功能，采取优化级配、振动压实等基础措施进行调整的同时，将少量纳米材料掺入水泥稳定冷再生基层材料中以提升其路用性能。首先对粉体纳米材料(nano-SiO2、石墨烯纳米微片GNPs、亲水型的氧化石墨烯纳米片GO)进行分散预处理；其次在优化级配基础上，将纳米材料掺入再生混合料中，分别研究不同nano-SiO2、GNPs和GO掺量对水泥稳定冷再生混合料的力学影响规律，进而对改性后水泥稳定冷再生混合料的抗干缩性、抗温缩性和抗冻性能进行对比分析；最后应用工业CT三维扫描、SEM形貌表征等微观技术对改性前后水泥稳定冷再生混合料的孔隙结构和微观形貌进行深入分析，从细观到微观多尺度揭示纳米材料对水稳冷再生基层材料的作用机理。研究结果表明：改善混合料的级配组成，采用骨架密实结构等措施能增大混合料的密实度，显著提升其无侧限抗压强度，优化配合比后的水稳冷再生混合料7d无侧限抗压强度超过3.5MPa；掺加3%nano-SiO2材料，冻融后试件残留抗压强度增长33.8%，耐冻系数达到84.41%，GO掺量为0.1%时，冻融后试件的残留抗压强度达到峰值5.23MPa，强度提高了48.65%，耐冻系数达到86.02%，抗冻能力得到了显著提高；纳米颗粒能够增大水稳冷再生基层材料的干缩变形，对基层的抗裂性能产生不利影响，但影响程度会因不同纳米材料种类和发展阶段而表现出较大差异；纳米材料对水泥水化物的水化进程有促进增强作用，可细化混合料的孔隙结构；对集料-砂浆、旧沥青团块-砂浆等ITZ结构的界面密实度、粘结强度等有改善作用；GO纳米片层的掺入对水稳冷再生材料在细观上的孔隙结构会产生显著影响，使较大的毛细孔进一步细化，水泥浆体更加密实，进而对毛细微孔的连通发挥阻断作用。nano-SiO2能够填充小尺寸的微孔隙，GO与GNPs材料借助其自身薄片结构能够对较大空隙进行填充，在混合料内部受力时其交错分布的三维立体结构将能有效发挥支撑拉结作用，凭借超高机械强度产生加筋阻裂的作用效果。

关键词：道路工程作用机理试验研究纳米材料全深式冷再生混合料细微观分析

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改性橡胶碾压混凝土路用性能及作用机理

中国公路学报 2023年第5期36卷 38-48页

作者：李振霞陈渊召郭滕滕黄飞虎常洋铭牛相杰华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 河南省环境友好型高性能路面材料工程技术研究中心河南郑州450045

为增强碾压混凝土的韧性和耐久性,改善其路用性能,将粒径为1~2 mm的橡胶颗粒用5%NaOH溶液进行改性处理,并设置不做处理的对照组,然后分别以5%、10%、15%、20%等体积取代砂加入碾压混凝土。通过改进VC值、抗压强度、抗折强度、干燥收缩... 详细信息

为增强碾压混凝土的韧性和耐久性,改善其路用性能,将粒径为1~2 mm的橡胶颗粒用5%NaOH溶液进行改性处理,并设置不做处理的对照组,然后分别以5%、10%、15%、20%等体积取代砂加入碾压混凝土。通过改进VC值、抗压强度、抗折强度、干燥收缩、抗冻等试验,分析橡胶碾压混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能,采用工业CT和扫描电镜,对比分析改性前后混合料的孔隙结构和微观形貌,揭示橡胶颗粒对碾压混凝土混合料力学性能的微观作用机理。结果表明:相比于纯碾压混凝土,橡胶颗粒的掺入降低了碾压混凝土早期强度增长速率,改善了碾压混凝土的塑性;在相同橡胶掺量下,改性橡胶碾压混凝土力学性能优于未改性橡胶碾压混凝土,且改性橡胶颗粒掺量不宜大于15%,此时对道路路面结构的承载能力影响较小;当改性橡胶掺量≥15%时,对碾压混凝土的干缩性能有改善效果;改性橡胶颗粒掺量为5%~20%时,掺量越大,对碾压混凝土的抗冻性能改善程度越显著;橡胶颗粒的加入减少了碾压混凝土中的孔隙体积,优化了孔隙结构,改性后的橡胶颗粒表面更加粗糙,减小了橡胶颗粒与水泥砂浆结合面间的裂缝宽度,提高了改性橡胶碾压混凝土混合料中橡胶颗粒与骨料之间的结合强度。

关键词：道路工程改性橡胶碾压混凝土改进VC值微观形貌干缩抗冻孔隙结构作用机理

基于ANSYS的Cu-P-Cr-Ni-Mo双相钢的力学行为研究

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基于ANSYS的Cu-P-Cr-Ni-Mo双相钢的力学行为研究

作者：郭滕滕燕山大学

学位级别：硕士

双相钢组织由软韧相铁素体基体和马氏体组成,具有优异的强塑性匹配和冷成形性能,是机车工业的理想结构材料。本文通过热轧和热处理获得了不同马氏体体积分数和不同马氏体形貌的双相钢。双相钢塑性变形与断裂行为的主要影响因素包括马氏... 详细信息

双相钢组织由软韧相铁素体基体和马氏体组成,具有优异的强塑性匹配和冷成形性能,是机车工业的理想结构材料。本文通过热轧和热处理获得了不同马氏体体积分数和不同马氏体形貌的双相钢。双相钢塑性变形与断裂行为的主要影响因素包括马氏体和铁素体的力学性能、马氏体体积分数及其形貌。双相钢中显微组织不均匀,铁素体与马氏体的力学性能差异较大,每一相中各晶粒之间的位向不同,微裂纹扩展非常迅速,因此通过试验很难准确及时地观察双相钢内微裂纹的扩展和应力-应变的分布。本文在实际SEM组织的基础上通过CAD建立了2D几何模型,创建了各向同性模型及多线性随动强化模型,采用ANSYS模拟技术模拟了试验钢在拉应力作用下的弹塑性行为,探讨双相钢微孔形核机制及其断裂过程。双相钢拉伸试验测得的应力-应变曲线与数值模拟获得的应力-应变曲线相一致,表明建立的有限元模型是可行的,正确的。不同组织双相钢的应力-应变模拟表明铁素体承载主要变形,形成与拉伸轴呈45?或-45?的局部应变带相互连接贯穿整个双相钢,马氏体承载绝大部分应力。对于不同马氏体形貌双相钢:应力集中主要产生于马氏体内部,部分位于F-M相界面附近,局部应变在富含马氏体的铁素体基体中产生,纤维状马氏体内部的应力集中点多于岛状和柱状马氏体双相钢;对于不同马氏体体积分数双相钢:马氏体体积分数增加,提高了组织中的应力集中点数量,主要位于F-M相界面附近,部分位于马氏体内部。拉伸试样颈缩区组织观察表明:在岛状、柱状及纤维状马氏体试验钢组织内,微孔以马氏体断裂为主要形核机制,部分因相界面分离形核,马氏体越狭长,马氏体内部断裂次数越多,微孔数量越多;马氏体体积分数越高的双相钢组织内微孔数量越多,微孔聚集长大形成微裂纹并沿F-M相界面扩展,微裂纹扩展过程中遇到马氏体几率相应升高,最终以微孔聚集形式发生断裂。试验结果与双相钢应力-应变数值模拟相吻合,验证了单轴拉伸数值模拟的正确性、有效性。

关键词：双相钢 ANSYS 应力-应变微孔断裂行为

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乳化沥青冷再生在基层中的应用研究

公路交通科技（应用技术版） 2015年第4期11卷 72-73页

作者：刘伟范巧娟郭滕滕河南卢阳高速公路有限公司河南郑州45000 长安大学公路学院陕西西安710064

针对我国目前公路养护及改扩建中沥青路面回收再利用问题,基于乳化沥青冷再生技术,提出将乳化沥青冷再生混合料用作高等级沥青路面的的基层,结合室内试验,确定乳化沥青冷再生混合料的各级配组成,通过强度试验得出乳化沥青最佳用量,在此... 详细信息

针对我国目前公路养护及改扩建中沥青路面回收再利用问题,基于乳化沥青冷再生技术,提出将乳化沥青冷再生混合料用作高等级沥青路面的的基层,结合室内试验,确定乳化沥青冷再生混合料的各级配组成,通过强度试验得出乳化沥青最佳用量,在此基础上,研究乳化沥青冷再生基层的施工工艺,并进行施工质量检测和经济效益对比分析。结果表明:乳化沥青在用量为4.22%时再生效果最为理想;乳化沥青冷再生基层施工工艺简单;施工质量满足要求;经济效益明显。

关键词：道路工程乳化沥青冷再生基层施工

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新型固化剂CDK固化淤泥微观结构及性能

长安大学学报（自然科学版） 2015年第1期35卷 14-19页

作者：王朝辉郭滕滕孙晓龙曾伟王新岐长安大学公路学院陕西西安710064 天津市市政工程设计研究院天津300051

针对已有固化剂固化淤泥后其最佳含水率低,施工难以压实的现状,将吸水材料DK粉与水泥(C)相结合,开发出了一种新型CDK固化剂,将其用于固化淤泥可有效提高固化淤泥的最佳含水率。采用X射线粉晶衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR... 详细信息

针对已有固化剂固化淤泥后其最佳含水率低,施工难以压实的现状,将吸水材料DK粉与水泥(C)相结合,开发出了一种新型CDK固化剂,将其用于固化淤泥可有效提高固化淤泥的最佳含水率。采用X射线粉晶衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)深入研究CDK固化淤泥的微观形貌,选择固化淤泥的最佳含水率、CBR值以及无侧限抗压强度做评价指标确定CDK固化剂的最优配比,最后选用中国常用的固化剂在最优掺量下对比其固化滨海淤泥的相关性能,评价CDK固化剂固化淤泥的路用性能。研究结果表明:DK粉掺入淤泥后并没有发生化学反应产生新的物质,DK粉可均匀地插入淤泥土的层间,DK粉物理性吸水,与淤泥可形成稳定整体,增强淤泥土的内部结构;CDK固化剂固化淤泥的最佳配比为6%水泥+3%DK粉;与常用淤泥固化剂相比,CDK固化剂固化淤泥具有良好的力学性能、耐水性能和抗冻融性能。

关键词：道路工程 CDK 固化剂微观机理路用性能

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基于极限学习机的钢桥面板腐蚀评估及预测

材料导报 2020年第14期34卷 14099-14104页

作者：陈谦王朝辉陈渊召李振霞郭滕滕陈海军长安大学公路学院西安710064 华北水利水电大学土木与交通学院郑州450045

浇注式导电沥青混凝土能够实现桥面及时、高效融雪化冰,但其通电工作时易加速钢桥面板腐蚀,对桥梁服役性能和交通运行安全造成影响。为解决上述问题,本工作设计制备了五种浇注式导电沥青混凝土,测试了浇注式导电沥青混凝土通电工作时流... 详细信息

浇注式导电沥青混凝土能够实现桥面及时、高效融雪化冰,但其通电工作时易加速钢桥面板腐蚀,对桥梁服役性能和交通运行安全造成影响。为解决上述问题,本工作设计制备了五种浇注式导电沥青混凝土,测试了浇注式导电沥青混凝土通电工作时流经钢板的电流密度,研究了浇注式导电沥青混凝土类型、工作条件和环境因素对钢板腐蚀的影响规律,并建立了基于极限学习机神经网络的钢板腐蚀程度预测模型,为浇注式导电沥青混凝土融雪化冰技术在钢桥面铺装领域的进一步推广应用奠定了坚实的基础。结果表明:不同因素对钢板腐蚀的影响程度排序为:通电次数>温度>湿度>通电时间,且通电次数和温度在0.05水平上对钢板腐蚀的影响较为显著;与传统神经网络预测模型相比,极限学习机预测模型具有更好的准确性和高效性,其平均绝对误差、平均绝对百分比误差和均方根误差分别比前者低了50.48%、45.89%和49.30%。

关键词：道路材料浇注式导电沥青混凝土钢桥面板腐蚀预测模型极限学习机

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基于多孔属性的环保型路用涂层性能

长安大学学报（自然科学版） 2018年第1期38卷 17-24页

作者：郭滕滕张廉王朝辉王新岐冯炜长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室陕西西安710064 天津市市政工程设计研究院天津300051

为降低路面温度、缓解沥青路面车辙病害的同时兼具净化汽车尾气功效以改善道路使用环境,优选多孔属性材料为功能材料,制备了具有降温和净化空气功效的WEPC(环保型多孔涂层)路用涂层,分析功能材料掺量对涂层基本性能的影响规律,借助室内... 详细信息

为降低路面温度、缓解沥青路面车辙病害的同时兼具净化汽车尾气功效以改善道路使用环境,优选多孔属性材料为功能材料,制备了具有降温和净化空气功效的WEPC(环保型多孔涂层)路用涂层,分析功能材料掺量对涂层基本性能的影响规律,借助室内外测温试验全面评价了不同涂刷量下WEPC涂层的降温效果。借助空气净化性能试验箱对WEPC路用涂层试件在升降温过程中的汽车尾气成分及含量进行了测试,全面评价不同温度下WEPC涂层的净化空气效果。通过表面构造深度和抗滑摆值试验、磨耗试验、车辙试验及耐久性试验等确定了WEPC涂层的路用性能,采用扫描电镜和红外光谱分析手段研究多孔属性的环保型路用涂层材料的微观结构。结果表明:功能材料掺量(质量分数,下同)为20%时WEPC涂层具有良好的基本性能;WEPC涂层具有良好的降低路面温度功效,涂刷量越大降温效果越显著,降温幅度最高可达10℃,综合WEPC涂层基本性能和降温效果,推荐最佳涂刷量为0.8kg/m^2;WEPC涂层在不同温度下均具有一定的净化空气功效,升温区间下的净化效果较好,其对PM2.5和PM10的净化率可达40%以上,CO_x、NO_x及SO_2的净化率在25%左右;WEPC涂层的抗滑、耐磨耗、高温稳定及耐久性等各项路用性能良好,且均满足相关规范要求;功能型材料能够稳定均匀地分散于涂层材料中,并使涂层材料中出现了一些新的官能团。

关键词：道路工程涂层多孔属性降温净化空气路用性能

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢热变形过程的微观组织模拟

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材料热处理学报 2016年第7期37卷 221-226页

作者：孙福兆董磊郭滕滕蔡大勇廖波张春玲燕山大学继续教育学院河北秦皇岛066004 燕山大学亚稳材料制备技术与科学重点实验室河北秦皇岛066004

基于热模拟试验数据,建立了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢的动态再结晶模型,并利用有限元软件Deform-3D对试验钢进行了热压缩过程以及微观组织的演变模拟。结果表明,在热压缩过程中,坯料内部存在不均匀变形,其心部大变形区的等效应变最大、温度最... 详细信息

基于热模拟试验数据,建立了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢的动态再结晶模型,并利用有限元软件Deform-3D对试验钢进行了热压缩过程以及微观组织的演变模拟。结果表明,在热压缩过程中,坯料内部存在不均匀变形,其心部大变形区的等效应变最大、温度最高,动态再结晶进行得最充分;不同工艺参数对动态再结晶体积分数与平均晶粒尺寸具有显著的影响,较高的变形温度、较低的应变速率和大应变均有利于动态再结晶的进行;试样不同区域的动态再结晶的体积分数随着应变的增大而升高,相应的平均晶粒尺寸随着应变的增加而减小。有限元软件Deform-3D模拟的微观组织演变规律与热模拟试验结果具有高度的一致性。

关键词： Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢有限元模拟动态再结晶微观组织演变

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基于不同工况路用降温涂层的耐久性能

江苏大学学报（自然科学版） 2018年第6期39卷 739-744页

作者：孙晓龙覃潇禹振轩王朝辉郭滕滕广东工业大学土木与交通工程学院广东广州510006 长安大学公路学院陕西西安710064

为确定不同工况条件下路用降温涂层的耐久性能,制备了两种路用降温涂层,全面评价了路用降温涂层的降温性能,借助耐水性、耐温变、耐化学腐蚀及耐磨耗等性能试验,研究了单一工况下路用降温涂层的耐久性能.在此基础上,模拟道路使用环境和... 详细信息

为确定不同工况条件下路用降温涂层的耐久性能,制备了两种路用降温涂层,全面评价了路用降温涂层的降温性能,借助耐水性、耐温变、耐化学腐蚀及耐磨耗等性能试验,研究了单一工况下路用降温涂层的耐久性能.在此基础上,模拟道路使用环境和行车荷载,研究了复合工况下路用降温涂层的耐压、耐轮碾及耐磨耗等性能.结果表明:路用降温涂层降温效果最高可达9℃以上;单一工况条件下,路用降温涂层耐水性能、耐温变性能、耐化学腐蚀性能及耐磨耗性能均能满足规范要求;复合工况条件下,路用降温涂层的耐压及耐轮碾系数均在90%以上,磨耗损失量小于0. 2 g,具有良好的复合耐久性能,能够满足道路应用需要.

关键词：降温涂层耐久性能降温性能耐水性能耐化学腐蚀性能