橡胶颗粒在橡胶沥青低温阻裂中的作用机理与细观仿真研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308572
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Asphalt rubber pavement is not only a kind of effective measures to reduce the pollution of the environment, but also with its good temperature sensitivity, good fatigue and skid resistance performance, pavement noise and construction cost reduction cause high attention by road engineers, so rational using the performance advantage of asphalt rubber to build the asphalt pavement becomes the key of asphalt rubber technology successful apply and promotion. The project gives full play to the rubber asphalt the crack resistance outstanding advantage at low temperature, and combines the macro test with the mesoscopic numerical simulation. Firstly, the project will study the main influence factors and influence law of the rubber asphalt binder crack resistance performance at low temperature. Then, the project will build model of rubber asphalt binder at low temperature by discrete element mothod, and use the virtual model to analyse the crack resistance mechanism of rubber particles in asphalt rubber at low temperature under different mesoscopic structure. Finally, the project will use the real test to verify the correctness of the virtual model, and will use the virtual methods for crack resistance optimization design of rubber asphalt mixture at low temperature. Research results can not only recycle the rubber tire appropriately, but also can reduce the repeatability of test work and the big investment of test equipment, at the same time, will have practical significance on solving asphalt pavement cracking at low temperature in the northern region of China.
橡胶沥青路面不但是一种减少环境污染的有效办法,还以其良好的耐温变性能,抗疲劳和抗滑性能,降低路面噪音和筑路成本受到筑路界的高度关注,因此合理利用橡胶沥青性能优势修筑沥青路面成为橡胶沥青技术成功运用与推广的关键。 本项目充分发挥橡胶沥青低温抗裂的突出优势,将宏观试验与离散元方法细观数值模拟相结合,首先研究了橡胶沥青结合料低温抗裂性能的主要影响因素及其影响规律;然后对低温下的橡胶沥青结合料进行离散元方法建模,并运用虚拟模型深入分析不同细观结构条件下橡胶颗粒在橡胶沥青中的低温阻裂机理;最后通过真实试验验证该虚拟模型的正确性,并借助该虚拟方法进行橡胶沥青混合料低温抗裂优化设计。 研究成果不仅能对橡胶轮胎进行合适的再生利用,同时可以减少重复性的试验工作与试验设备的巨大投入,更对解决我国北方地区沥青路面低温开裂病害起到重要的现实意义。

结项摘要

温缩裂缝是我国北方地区最为普遍和严重的路面病害,橡胶沥青路面具有良好的路用性能,其低温抗裂性能尤为突出,但是面对我国北方地区每年零下38℃的低温仍不可避免的要出现温缩开裂。.本项目充分发挥橡胶沥青低温抗裂的突出优势,首先通过SHRP性能指标与基本技术指标确定了橡胶沥青结合料低温抗裂性能的主要影响因素及其影响规律,然后通过离散元PFC生成了二维橡胶粉形态,并生成了二维橡胶沥青结合料“胶粉——沥青”离散元BBR小梁试件,确定了橡胶沥青低温条件下离散元模型内部微观参数,并确定了橡胶沥青离散元虚拟BBR 试验方案(改为施加恒定速度的力);之后进行了不同胶粉掺量、不同胶粉颗粒大小以及不同试验温度等条件参数对虚拟橡胶沥青试件低温抗裂性能的影响分析,揭示橡胶颗粒对橡胶沥青低温阻裂作用机理;最后验证通过橡胶沥青虚拟低温性能试验对橡胶沥青混合料进行低温抗裂优化设计的可行性,试验了3种添加剂,开发了低温增韧性橡胶沥青及其混合料。.项目确定了胶粉掺量与颗粒大小为橡胶沥青结合料低温抗裂性能的主要影响因素,胶粉掺量越多、胶粉颗粒越细橡胶沥青结合料低温抗裂性能越好。但掺量过多会极大的增加橡胶沥青粘度导致无法施工,颗粒过细会使成本大大增加,通过比较选择,选择60目内掺22%的橡胶沥青作为低温增韧型橡胶沥青的基础配比。在基础配比的基础上优选了3种添加剂进行试验,发现环烷油对能有效降低橡胶沥青的粘度同时进一步改善低温性能,确定了低温增韧型橡胶沥青的环烷油掺量为8%,此项成果申请了国家发明专利“一种低温阻裂橡胶沥青”,并形成了配套的低温增韧型橡胶沥青混合料,其低温性能优于普通橡胶沥青混合料2倍以上,同时其他路用性能也满足标准要求。通过离散元PFC首次生成了二维橡胶粉形态,并生成了二维橡胶沥青结合料“胶粉——沥青”离散元BBR小梁试件,通过BBR橡胶沥青试件模型加载恒定速度1mm/min的力,进行了不同胶粉掺量、不同胶粉颗粒大小以及不同试验温度等条件参数对虚拟橡胶沥青试件低温抗裂性能的影响分析,揭示了橡胶颗粒对橡胶沥青低温阻裂作用机理。.该研究从细观与宏观相结合的角度揭示了橡胶颗粒对橡胶沥青低温阻裂的作用机理,具有明确的科学意义。该项目开发的低温增韧型橡胶沥青及其混合料的低温抗裂性能是普通橡胶沥青的2倍以上,能有效应对我国北方地区等的低温开裂问题。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
橡胶沥青老化性能及特征研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    凌天清;马育;马涛;黄晓明
  • 通讯作者:
    黄晓明
温拌橡胶沥青宽路用温度域流变特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    交通运输工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    凌天清;马育;马涛;黄晓明
  • 通讯作者:
    黄晓明
橡胶改性沥青及老化特征微观尺度分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马育;凌天清;马涛;黄晓明
  • 通讯作者:
    黄晓明
温拌橡胶沥青的老化特征与红外光谱分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    公路交通科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马育;何兆益;何亮;凌天清
  • 通讯作者:
    凌天清
温拌橡胶沥青混合料施工和易性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何兆益;凌天清;马涛;黄晓明
  • 通讯作者:
    黄晓明

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其他文献

黄土高原不同地貌类型区植被恢复潜力及其土地利用变化
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  • 通讯作者:
    田启隆
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    沈钧毅
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    高分子材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何亮;孙树林;张明耀;张会轩
  • 通讯作者:
    张会轩

其他文献

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何亮的其他基金

掺封装愈合剂的沥青材料微-介-宏观统一模型及自愈合全过程行为研究
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  • 项目类别:
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掺封装愈合剂的沥青材料微-介-宏观统一模型及自愈合全过程行为研究
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    2022
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
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  • 批准号:
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    国际(地区)合作与交流项目

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相似海外基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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