半柔性路面材料界面区力学表征及开裂机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51878193
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    54.0万
  • 负责人：
    吴旷怀
  • 依托单位：
    广州大学
  • 学科分类：
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Semi-flexible pavement materials are still in a state that the material design is disjointed with material destruction. The interfacial zone of the material is the key part of stress generation and concentration. This project carried out these research based on the interface zone to study the cracking of the mixture: The atomic force microscopy (AFM) is applied to study the micro-structural indexes such as adhesion, dissipation energy and elastic modulus of aggregate-asphalt binder interface and cement mortar-asphalt mortar interface area. And a constitutive equation of stress intensity coefficient in interface area is established. The whole process of crack generation and expansion is studied by means of mechanics and traceability to establish the fracture model of interface crack. The three-dimensional numerical model of the material is established by X-ray CT non-destructive scanning. And the mechanical response of the supercomputer is studied by using the supercomputer to study its cracking mechanism. Based on these study a kind of organic material affinity cement mortar is designed and the design method of anti-cracking semi-flexible pavement materials is raised. The research results will help to improve the design level of semi-flexible pavement materials, provide economic and durable pavement materials for special road sections, and improve the overall service level of the road network.
半柔性路面材料仍处于材料设计与材料破坏相脱节的状态。材料内部界面区是应力产生与集中的关键部位，本项目基于界面区研究混合料的开裂问题：采用原子力显微镜（AFM）从微观层面研究集料-沥青胶浆界面、水泥砂浆-沥青胶浆界面区域的粘附力、耗散能和弹性模量等微观力学指标，建立界面区应力强度系数的本构方程；采用力学推导溯源的手段研究裂缝产生与扩展的全过程，建立界面裂纹曲折破坏模型；利用X-ray CT无损扫描建立材料的三维数值模型，借助超级计算机得到不同工况下的力学响应，研究其开裂机制；设计有机材料亲和型水泥砂浆，形成体积稳定型抗裂半柔性路面材料的设计方法。研究成果有助于提高半柔性路面材料的设计水平，为特殊路段路面设计提供经济耐用的路面材料，提高路网的整体服务水平。

结项摘要

以多尺度分析的手段研究半柔性路面（SFP）材料界面区的开裂机制，分析半柔性材料界面区域的裂缝产生与发展过程，有助于提高SFP材料的设计水平。本项目使用直接拉拔试验及数字图像分析技术对比剖析不同龄期下三种沥青与两种不同水灰比砂浆的花岗岩-沥青-砂浆试件界面抗拉强度及交互情况，发现界面抗拉强度排序与沥青的针入度大小的联系；采用原子力显微镜PF-QNM模式对沥青-砂浆过渡区进行观察，通过观测区域杨氏模量、黏附能、耗散能的变化，统计得沥青-砂浆界面过渡区范围；对沥青-砂浆界面进行黏附模拟，发现沥青与砂浆黏附能为负值，即四组分沥青与水化硅酸钙为互相排斥，随着温度的升高这种排斥能增加；通过对温拌再生沥青混合料基体的SFP的进行有限元模拟，进一步验证了温拌再生SFP材料的可行性，发现了半柔性材料内部的界面结构在荷载作用下的变形抵抗作用，减缓材料内部的应力扩展；研究基于工程水泥基复合材料（ECC）制备的ECC-SFP材料，研究发现随着ECC材料的加入，ECC-SFP材料实现了一定程度的自愈合。项目研究结果表明，考虑提高界面的抗变形能力可增强半柔性材料的抗开裂能力。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Size Effects of Finite Element Model for Three-Dimensional Microstructural Modeling of Asphalt Mixture
沥青混合料三维微观结构建模有限元模型的尺寸效应
  • DOI：
    10.1155/2019/1754567
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Hindawi Limited
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Kuanghuai Wu
  • 通讯作者：
    Kuanghuai Wu
Study on the influence of aggregate strength and shape on the performance of asphalt mixture
集料强度和形状对沥青混合料性能影响的研究
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2021.123599
  • 发表时间：
    2021-05-18
  • 期刊：
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Hassan, Hafiz Muhammad Zahid;Wu, Kuanghuai;Cai, Xu
  • 通讯作者：
    Cai, Xu
Study on the Road Performance of Foamed Warm-Mixed Reclaimed Semi-Flexible Asphalt Pavement Material.
发泡温拌再生半柔性沥青路面材料路用性能研究
  • DOI：
    10.3390/ma14185379
  • 发表时间：
    2021-09-17
  • 期刊：
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xie J;Huang W;Hu B;Xiao Z;Hassan HMZ;Wu K
  • 通讯作者：
    Wu K
Shear performance of recycled asphalt mixture based on contact interface parameter analysis
基于接触界面参数分析的再生沥青混合料剪切性能
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2021.124049
  • 发表时间：
    2021-09
  • 期刊：
    Construction and Building Materials
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Qiran Zhang;Xu Cai;Kuanghuai Wu;Li Chen;Ruida Zhang;Han Xiao;Hafiz Muhammad Zahid Hassan
  • 通讯作者：
    Hafiz Muhammad Zahid Hassan
Study of the Self-Healing Performance of Semi-Flexible Pavement Materials Grouted with Engineered Cementitious Composites Mortar based on a Non-Standard Test
基于非标试验的工程水泥基复合砂浆灌浆半柔性路面材料自修复性能研究
  • DOI：
    10.3390/ma12213488
  • 发表时间：
    2019-11-01
  • 期刊：
    MATERIALS
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Cai, Xu;Huang, Wenke;Wu, Kuanghuai
  • 通讯作者：
    Wu, Kuanghuai

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其他文献

沥青混合料骨架稳态参数及模型
  • DOI：
    10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.02.004
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    中国公路学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡旭;祝凤丹;吴旷怀;万成
  • 通讯作者：
    万成

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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