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路用聚氨酯胶结料的抗紫外老化性能

中国公路学报 2020年第10期33卷 240-253页

作者：洪斌陆国阳高峻凌王川和王大为哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 德国亚琛工业大学道路工程研究所北莱茵-威斯特法伦亚琛52074

路用聚氨酯(PU)胶结料在工程应用中不可避免地会遭受紫外照射的影响。为此,采用紫外老化试验箱模拟自然老化过程,以影响路用性能的拉伸性能和黏弹性(基于温度扫描和频率扫描的动态热力学性能)为评价指标,研究老化下路用PU胶结料性能的... 详细信息

路用聚氨酯(PU)胶结料在工程应用中不可避免地会遭受紫外照射的影响。为此,采用紫外老化试验箱模拟自然老化过程,以影响路用性能的拉伸性能和黏弹性(基于温度扫描和频率扫描的动态热力学性能)为评价指标,研究老化下路用PU胶结料性能的演化规律,并通过红外光谱和电子扫描显微镜揭示其老化机理;同时,通过调整PU的组分配比(多元醇/异氰酸酯的质量比为100/80,100/65,分别记为PU-Ⅰ,PU-Ⅱ),揭示不同异氰酸酯组分含量对PU紫外老化性能的影响规律与机理。试验表明:紫外老化对PU拉伸强度和断裂伸长率的影响主要表现在老化前期,老化中后期性能保持相对稳定甚至有所回升,如PU-Ⅰ的残余强度在老化28d后恢复至98.8%;紫外老化并未明显降低PU的拉伸模量,反而提高了其拉伸模量,如老化28d后PU-Ⅰ的拉伸模量提升了近一倍;紫外老化提高了PU的储能模量和玻璃化转变温度(Tg),增大了低频区PU的复数模量和黏弹比,降低了中高频区PU的复数模量和黏弹比,特别是PU-Ⅰ。上述PU性能的演化机理主要包括塑化、分子链断裂和物化交联,其中物化交联主要包括较强氢键形成而产生的物理交联、后固化以及水分子与未反应的-N=C=O官能团反应而引起的化学交联;异氰酸酯含量的适当增加,增强了物化交联作用,可以提高PU的抗老化能力。总之,研究成果为PU胶结料在道路工程领域中的应用奠定了一定的基础。

关键词：道路工程聚氨酯胶结料紫外老化拉伸性能黏弹性老化规律老化机理

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加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响

材料导报 2023年第24期37卷 174-179页

作者：房辰泽郭乃胜蒋继望冷真李辉陆国阳王昊鹏大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港九龙999077 东南大学交通学院南京210094 诺丁汉大学诺丁汉交通工程中心英国诺丁汉NG72RD

沥青混合料在变幅加载下的疲劳损伤累积过程具有明显的非线性特征,然而传统的线性损伤累积准则无法表征不同加载次序下的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。为研究加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响,首先开展恒幅加载疲劳试验,分析恒幅... 详细信息

沥青混合料在变幅加载下的疲劳损伤累积过程具有明显的非线性特征,然而传统的线性损伤累积准则无法表征不同加载次序下的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。为研究加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响,首先开展恒幅加载疲劳试验,分析恒幅加载下的疲劳损伤累积规律;其次借助变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下的疲劳损伤累积规律;最后建立考虑加载次序的NLFDA模型,分析加载次序对沥青混合料疲劳损伤累积的影响。结果表明:恒幅加载下沥青混合料疲劳损伤发生非线性演化,但服从线性损伤累积准则,且累积寿命分数为1;变幅加载会导致疲劳损伤发生非线性演化,且服从非线性损伤累积准则,低-高和高-低加载次序的累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可较为准确地表征沥青混合料疲劳损伤对加载次序的依赖性。

关键词：道路工程疲劳损伤累积加载次序沥青混合料

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自愈合沥青设计的可行性及评价方法研究

中外公路 2013年第3期33卷 244-247页

作者：高超陆国阳龚明辉杨军东南大学交通学院江苏南京210096

基于沥青材料具有自愈合性能这一事实,该文旨在通过修复时间、温度、聚合物这3个要素,说明自愈合沥青设计的可行性,并提出相应的评价指标(即复数剪切模量、分支和链、自扩散率)与手段(即分子模拟技术、动态剪切试验),为今后的科研和设... 详细信息

基于沥青材料具有自愈合性能这一事实,该文旨在通过修复时间、温度、聚合物这3个要素,说明自愈合沥青设计的可行性,并提出相应的评价指标(即复数剪切模量、分支和链、自扩散率)与手段(即分子模拟技术、动态剪切试验),为今后的科研和设计提供了很好的理论依据。

关键词：沥青自愈合分子模拟技术动态剪切流变试验

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高性能聚氨酯透水混合料关键性能研究

中国公路学报 2019年第4期32卷 158-169页

作者：李添帅陆国阳王大为洪斌谭忆秋 OESER Markus 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 亚琛工业大学道路工程研究所北莱茵-威斯特法伦亚琛52074 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

透水路面铺装是海绵城市道路建设的重要组成部分,由高性能聚氨酯透水混合料(PUPM)构筑的环境友好型透水路面铺装展现出了独特的应用价值。为进一步明确PUPM的路用关键性能,参照国家及行业现行标准和规范,采用室内试验的方式,基于力学性... 详细信息

透水路面铺装是海绵城市道路建设的重要组成部分,由高性能聚氨酯透水混合料(PUPM)构筑的环境友好型透水路面铺装展现出了独特的应用价值。为进一步明确PUPM的路用关键性能,参照国家及行业现行标准和规范,采用室内试验的方式,基于力学性能、功能特性以及空隙细观特性探索了PUPM与多孔沥青混合料(PA)的差异性。通过单轴压缩试验、单轴动态蠕变试验、低温抗裂性能和水稳定性能试验,评价了其力学性能;通过透水性能试验、抗剥落性能试验和吸声性能试验,评价了其功能特性;采用X-ray CT技术,选用空隙率、空隙等效半径、有效空隙率以及迂曲度等空隙细观结构参数,评价了其细观结构特性。结果表明:PUPM在20℃条件下的单轴抗压强度为17～19 MPa,较PA具有更强的抵抗永久变形能力、抵抗低温开裂能力、抵抗低温荷载破坏能力和抵抗水损害的能力;PUPM的透水能力约为PA的4倍,在长时间磨光作用下展现出良好的抗剥落性能,同时具有良好的吸声性能;PUPM空隙率为28%～29%,空隙等效半径等空隙细观结构参数沿试件纵向呈现出不均匀分布状态;PUPM相较PA具有更大的空隙等效半径、有效空隙率及迂曲度。PUPM因其具有出色的力学性能和功能特性,在透水路面铺装方面具有更广阔的应用前景。

关键词：道路工程聚氨酯透水混合料试验研究力学性能功能特性细观结构透水路面铺装

考虑加载次序影响的沥青非线性疲劳损伤累积研究

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工程力学 2024年第5期41卷 68-76页

作者：房辰泽冷真郭乃胜李辉蒋继望陆国阳王昊鹏大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港九龙999077 诺丁汉大学诺丁汉交通工程中心英国诺丁汉NG72RD

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累... 详细信息

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。通过开展应力控制的沥青恒幅加载疲劳试验,采用耗散伪应变能(DPSE)表征沥青疲劳损伤,分析恒幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;采用低-高和高-低两种加载次序,开展应力控制的沥青变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;基于损伤等效准则,建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,分析加载次序对疲劳损伤累积的影响。结果表明:应力控制模式下的沥青疲劳损伤,呈先缓慢后急剧的非线性增加演化趋势;恒幅加载下沥青疲劳损伤服从Miner’s准则发生线性累积,且累积寿命分数等于1;变幅加载下沥青疲劳损伤不服从Miner’s准则而发生非线性累积。低-高和高-低变幅加载次序下,沥青累积疲劳寿命随一级寿命分数的增大而分别增加和减小,累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可克服Miner’s准则缺陷,并较为准确地表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。

关键词：道路工程沥青材料非线性疲劳损伤累积加载次序耗散伪应变能疲劳寿命

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聚氨酯前驱体基化学改性沥青及其改性机理

中国公路学报 2021年第10期34卷 45-59页

作者：李添帅陆国阳梁栋张洋徐加秋罗桑王大为洪斌 OESER Markus 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 香港理工大学土木与环境工程系香港999077 巴斯夫聚氨酯特种产品(中国)有限公司上海200137 吉林省交通规划设计院吉林长春130021 东南大学智能运输系统研究中心江苏南京210096 亚琛工业大学道路工程研究所北莱茵-威斯特法伦亚琛52074

环保耐久材料的研究与应用对实现道路工程可持续发展具有重大的意义,采用以异氰酸酯为活性官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂(PRM)制备改性沥青在环境保护和性能提升方面展现出了显著价值。采用"微观-介观-宏观"的跨尺度表征方法,对PR... 详细信息

环保耐久材料的研究与应用对实现道路工程可持续发展具有重大的意义,采用以异氰酸酯为活性官能团的聚氨酯前驱体基反应型改性剂(PRM)制备改性沥青在环境保护和性能提升方面展现出了显著价值。采用"微观-介观-宏观"的跨尺度表征方法,对PRM改性机制进行了详细分析。通过与SBS改性沥青进行对照,评价了PRM改性沥青的流变学性能和抗热氧老化性能,明确了PRM改性沥青混合料的路用性能。研究结果表明:PRM改性过程存在明显化学变化,依托于改性过程中生成的氨基甲酸酯和脲等官能团,能够在沥青内部建立基于沥青质组分的共价交联网络结构。这一过程不仅促使沥青组分发生选择性聚集和沥青质重新构型,同时增大了沥青的表面自由能,从而获得更加稳定的内部结构。PRM改性沥青较基质沥青温度敏感性有所降低,展现出了良好的抵抗高温永久变形、抵抗疲劳破坏、抵抗低温开裂和抵抗热氧老化的能力。与SBS改性沥青相比,PRM在提升沥青高温性能、抗疲劳性能和抗热氧老化性能方面具有明显优势,并有望将改性沥青生产温度降低至140℃~150℃。结合沥青混合料路用性能测试结果,2.5%改性剂掺量PRM改性沥青混合料展现了与4%改性剂掺量SBS改性沥青混合料相当的低温性能、更好的高温性能和水稳定性能,PRM在提升沥青混合料路用性能方面具有显著优势。

关键词：道路工程聚氨酯前驱体基化学改性沥青试验研究改性机理材料性能对比分析

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新型透水路面可承受之重

中国公路 2018年第10期 62-65页

作者：邢沁妍郑珏辉陆国阳王大为清华大学土木工程系德国亚琛工业大学道路工程研究所哈尔滨工业大学交通科学与工程学院

我国城市建设面临着水资源短缺、水环境污染、内涝灾害加剧等问题。海绵城市的构建是解决城市雨洪的有效途径,也是现阶段国家的重大战略需求。其中,道路系统占城市总面积的比例高达35%至50%,是大气环境与地下水体系转换的中心环节。透... 详细信息

我国城市建设面临着水资源短缺、水环境污染、内涝灾害加剧等问题。海绵城市的构建是解决城市雨洪的有效途径,也是现阶段国家的重大战略需求。其中,道路系统占城市总面积的比例高达35%至50%,是大气环境与地下水体系转换的中心环节。透水铺装作为缓解城市内涝等问题的良方,已被广泛应用于道路工程的建设之中。传统透水沥青混凝土路面虽然具有取材便捷、工艺成熟等优势,然而由于混合料老化、松散等固有问题,路面的功能性和

关键词：透水路面聚氨酯力学分析多孔结构渗透特性商业通用软件力学建模力学模型一维固结理论非饱和土

三维探地雷达道路隐性病害检测分析与数字化技术综述

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中国公路学报 2023年第3期36卷 1-19页

作者：王大为吕浩天汤伏蛟叶呈森张锋王飔奇倪耀威冷真陆国阳刘鹏飞哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 东南大学交通学院江苏南京211189 香港理工大学建筑与环境学院中国香港999077 香港城市大学土木及建筑工程学院中国香港999077 德国亚琛大学道路工程研究所北莱茵-威斯特法伦亚琛52074

道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键,先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来,三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar,3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用,可为道路隐性病害数据获取提供... 详细信息

道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键,先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来,三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar,3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用,可为道路隐性病害数据获取提供重要支撑。基于此,对道路典型隐性病害类型与检测手段进行总结归纳。梳理了三维探地雷达技术原理、数据采集方法、数据处理及在道路工程检测中的应用;根据三维探地雷达图谱隐性病害特征与识别手段,重点分析人工智能技术在探地雷达图谱识别技术中的应用与发展。针对交通基础设施发展进程,展望基于探地雷达数据的数字孪生技术,主要介绍基于三维探地雷达数据的建模与模型仿真方法。该综述可为三维探地雷达道路隐性病害检测提供基础理论知识与实践方法借鉴,同时为基于三维探地雷达数据的数字化交通基础设施建设与道路养护决策提供参考。

关键词：道路工程交通基础设施数字化综述三维探地雷达道路病害深度学习三维重建

埋入式传感、图像处理技术和机器学习方法在路面监测与分析中应用的最新研究进展

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Engineering 2021年第6期 309-334页

作者：侯越李秋晗张晨陆国阳叶周景陈逸涵汪林兵曹丹丹 Beijing Key Laboratory of Traffic Engineering Beijing University of Technology National Center for Materials Service Safety University of Science and Technology Beijing School of Transportation Southeast University Department of Civil and Environmental Engineering The Hong Kong Polytechnic University Key Laboratory of Transport Industry of Big Data Application Technologies for Comprehensive Transport Beijing Jiaotong University Department of Civil and Environmental Engineering Virginia Tech

在现代交通系统中,道路作为车辆和行人使用频率最高的民用基础设施之一,其服役状况和使用寿命直接影响通行体验和效率。因此,在路面发生不可逆损伤之前进行路面健康监测和及时养护,对于保障公共交通服务质量以及通行安全至关重要。通过... 详细信息

在现代交通系统中,道路作为车辆和行人使用频率最高的民用基础设施之一,其服役状况和使用寿命直接影响通行体验和效率。因此,在路面发生不可逆损伤之前进行路面健康监测和及时养护,对于保障公共交通服务质量以及通行安全至关重要。通过路面结构动力响应监测和路面状况评估可有效表征路面损伤状况。埋入式传感器、图像处理和机器学习是目前常用的三种路面结构动力响应监测技术和分析方法。本文综述了近年来上述三种技术在路面工程中的应用现状,并阐述了这些技术在未来路面工程监测与分析中的发展方向。

关键词：路面监测与分析最新的研究进展埋入式传感器图像处理技术机器学习方法