基于水泥基凝胶体系柔性化的钢桥面铺装材料的研发及其改性机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51578290
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Steel deck pavement is one of the key points for large span steel bridge construction. The difficulties for pavement are frequent vibration of deck and large-range fluctuation of service temperature. Generally, modified asphalts have often been adopted for steel deck pavement. In this field, cementitious materials have seldom been used as cementitious matrix belongs to brittle matrix which is hard to meet the requirements of vibrating steel deck. Recently, some ductile cementitious matrix has been studied and produced. With the development of cementitious matrix modification, this study is designed to incorporate the fibers into the ductile cementitious matrix to obtain a reinforced true ductile cementitious material. The materials can present excellent ductility and fatigue resistance without occurrence of micro cracks which is necessary to the steel deck pavement. Furthermore, the mechanisms of “cementitious matrix modification” and “incorporation of ductile matrix and fibers” are to study. The reinforced true ductile cementitious materials will become a new material choice for pavement. This study is going to use thermosetting epoxy and coupling agent to modify cementitious matrix chemically implanting organic molecules onto cementitious silicates. By the advanced technology, e.g. solid NMR, XRD, and TEM, this study is to investigate interaction between organic modifiers and cementitious matrix. With tests of impermeability test, shearing tests, poll-out tests and etc, the adhesiveness can be characterized. With CT scanning, the occurrence and development of fatigue cracks can be quantified.
钢桥面铺装是大跨径钢桥建设的关键性难题之一,其主要困难在于铺装材料难以同时适用于高频大振幅振动及超宽的正负温度域使用环境。以水泥基为基体的材料由于基体本身所显现出的脆性特点,因此,通常水泥基材料很难被钢桥面铺装所接受。本项目通过添加热固性树脂及硅烷偶联剂等改性材料改变水泥基凝胶体系的分子结构,在分子层面上深度提高水泥基体的柔韧性,结合纤维增强技术,研究在无裂纹出现的前提下大幅提高水泥基材料的柔韧性、延性及抗疲劳性能,实现水泥基材料的柔性化。采用固体核磁共振仪、X射线衍射分析仪、透射电镜等手段,揭示课题所设计的热固性树脂体系与水泥水化的相互作用机理。利用抗渗、剪切及拉拔试验、约束试件温度应力及干缩试验等,研究柔性水泥基材料与钢桥面板的粘结性等使用性能及其无缝化技术。采用CT扫描技术,量化研究疲劳裂纹的萌生及扩展。研究成果为丰富我国乃至世界范围的柔性水泥基钢桥面铺装技术提供理论依据。

结项摘要

钢桥面铺装是大跨径钢桥建设的关键性难题之一,其主要困难在于铺装材料难以同时适用于高频大振幅振动及超宽的正负温度域使用环境。以水泥基为基体的材料由于基体本身所显现出的脆性特点,因此,通常水泥基材料很难被钢桥面铺装所接受。本项目通过添加热固性树脂及硅烷偶联剂等改性材料改变水泥基凝胶体系的分子结构,在减少裂纹的前提下提高了体系的柔韧性。结合纤维增强技术,研究在无裂纹出现的前提下大幅提高水泥基材料的柔韧性、延性及抗疲劳性能,实现水泥基材料的柔性化。(1)采用国产PVA纤维、石英砂、硅酸盐水泥、粉煤灰、高效减水剂等原材料,基于微观力学和断裂力学设计原理,探讨微观结构与宏观性能的内在联系,研制了成本较低、延性性能良好的大掺量粉煤灰ECC 材料。(2)采用商业有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,计算分析各种工况下钢桥面铺装体系的力学响应,把握胶接界面应力状态,探究了铺装体系层设计控制指标与铺装体系材料参数及结构参数之间的内在联系。(3)对于湿法粘结,胶粘剂与 ECC 各自的固化及强度形成过程中存在水分且彼此相互影响,界面性能难以保证。采用拉拔、单剪和斜剪等大量室内试验评价湿法粘结的界面粘结性能,同时探讨冻融和湿热作用下的界面粘结性能衰减规律,并建立了湿法粘结界面抗剪强度准则。(4)采用双悬臂梁(DCB)试件和末端切口四点弯曲梁(4ENF)试件分别进行I型、II型断裂试验,采用虚拟裂纹闭合技术计算临界能量释放率;基于Workbench计算平台建立三维双向流固耦合模型,分析荷载作用下界面含水裂纹内的动水压力作用,探究了含水界面裂纹的扩展机理。(5)采用固体核磁共振、XRD、压汞试验等手段,研究了热固性树脂体系与水泥水化的相互作用机理。试验研究了柔性水泥基材料的典型配比及其使用性能,特别是该材料疲劳裂纹的萌生及扩展。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Microscopic pore structure of asphalt mixture incorporating with MFL
结合MFL的沥青混合料微观孔隙结构
  • DOI:
    10.1007/s11595-017-1736-1
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yang Ruochong;Zhan Chong;Yang Jun;Wu Shuyin;Bai Jinan
  • 通讯作者:
    Bai Jinan
Preparation and Properties of Microwave-Absorbing Asphalt Mixtures Containing Graphite and Magnetite Powder
石墨磁铁矿粉吸波沥青混合料的制备及性能
  • DOI:
    10.1520/jte20180453
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Testing and Evaluation
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Shuyin Wu;Jun Yang;Ruochong Yang;Jipeng Zhu;Song Liu
  • 通讯作者:
    Song Liu
Preparation and characterization of anti-freezing asphalt pavement
抗冻沥青路面的制备及表征
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2019.117579
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Construction and Building Materials
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Wu Shuyin;Yang Jun;Sun Xiaoyin;Wang Caoyuan;Yang Ruochong;Zhu Jipeng
  • 通讯作者:
    Zhu Jipeng
Investigation on Indirect Tensile Test of Asphalt Mixture Based on DEM
基于DEM的沥青混合料间接拉伸试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Testing and Evaluation
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Shuyin Wu;Gang Xu;Jun Yang;Ruochong Yang;Jipeng Zhu
  • 通讯作者:
    Jipeng Zhu
Investigation of microscopic air void structure of anti-freezing asphalt pavement with X-ray CT and MIP
X射线CT和MIP研究抗冻沥青路面微观气孔结构
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2018.05.185
  • 发表时间:
    2018-07-30
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Wu, Shuyin;Yang, Jun;Wang, Caoyuan
  • 通讯作者:
    Wang, Caoyuan

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其他文献

改性橡胶砂浆的物理力学性能
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    公路交通科技(学术版)
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  • 作者:
    杨若冲;谈至明;朱吉鹏;李凯
  • 通讯作者:
    李凯
Effect of rubber particles into cement stabilized gravel system
橡胶颗粒在水泥稳定砾石体系中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉理工大学学报-材料科学版(英文版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨若冲;李凯;朱吉鹏;朱腾阔;郑东;邬登城
  • 通讯作者:
    邬登城
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多晶钯中氦辐照引起的氦气泡的演化:对氚老化的见解
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    2022
  • 期刊:
    Materials Today Communications
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李凤云;王晓龙;常艳红;唐涛;朱吉鹏;晏艳霞;叶小球;王旻;胡梅娟;桑革
  • 通讯作者:
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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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