基于感应加热的沥青混凝土细观裂纹梯度愈合行为研究

针对沥青混凝土感应加热速率偏低、愈合行为表征方法不完善、裂纹梯度愈合行为不明确等问题，本项目提出了钢渣钢纤维复合感应加热自愈合沥青混凝土的设计方法，制备了路用性能优良、感应速率高的沥青混凝土；采用纳米CT扫描技术、三点和四点弯曲试验从细观裂纹愈合和沥青混凝土宏观性能恢复两个层面上研究了沥青混凝土的感应加热自愈合行为，建立了细观-宏观相结合沥青混凝土自愈合性能的分析方法，揭示细观裂纹愈合与沥青混凝土宏观强度恢复之间的内在关系；研究了不同感应加热方案下沥青混凝土感应加热的温度梯度分布特性及其导致的梯度愈合行为，绘制了沥青混凝土感应加热的温度梯度分布图谱，为沥青混凝土愈合方式和有效愈合深度的优化提供了先进的测试方法和实用的技术手段，同时发现沥青混凝土感应加热的有效愈合深度为4.3mm，并利用纳米CT扫描技术进行了验证；研究了沥青种类、感应加热温度、湿度、温拌剂、紫外老化、雨雪等因素对沥青及沥青混凝土自愈合性能的影响规律，揭示了湿度、温拌剂和紫外老化对沥青混凝土自愈合性能的作用机制，建立了与沥青混凝土感应加热温度梯度特性相吻合的梯度愈合模型。依托本项目的研究，发表了期刊论文13篇，申请国家发明专利6项，出版学术专著1部，培养硕士研究生6名。本项目的研究成果可为沥青混凝土感应加热自愈合技术的优化和应用提供理论依据。 2100433B

在沥青路面刚出现细微裂纹时就利用感应加热自愈合技术加以修复，能够快速有效地解决其裂缝问题。本项目拟从细观裂纹愈合和宏观性能恢复两个层面上研究沥青混凝土的感应加热自愈合行为，建立其裂纹愈合效果随加热深度逐渐变化的梯度愈合理论。分别采用纳米CT扫描技术和三点弯曲实验研究沥青混凝土感应加热的细观裂纹梯度愈合规律和宏观强度恢复规律，揭示细观裂纹愈合与沥青混凝土宏观强度恢复之间的内在关系。通过有限元分析方法模拟沥青混凝土感应加热的愈合过程，揭示温度梯度、裂纹尺寸、沥青混凝土热常数、沥青含量与性能等因素对裂纹周围温度场的影响规律，结合裂纹的实际愈合情况，建立与沥青混凝土感应加热的裂纹梯度愈合过程相吻合的数值模型，构建沥青混凝土感应加热的梯度愈合理论。本项目的实验和模拟研究，将为沥青混凝土的自愈合行为提供一种细观-宏观相结合的分析方法，并为沥青混凝土感应加热自愈合技术的优化和应用提供理论依据。

在ＴＥＭ下从位错层次上原位观察位错发射、增殖和运动对裂纹自愈合的影响；利用分子动力学模拟和计算的方法从原子层次研究裂纹自愈合的可能性、影响因素及控制参量；通过对韧性材料和脆性材料裂纹自愈合过程的观察，弄清韧性断裂及脆性断裂本质区别。 2100433B

疲劳开裂及其引发的多种病害严重影响沥青路面服务质量和使用寿命。沥青混合料产生裂缝后具有自愈合行为，这为控制沥青路面疲劳开裂提供了新的研究思路和技术措施。本项目以裂缝产生的逆过程-裂缝自愈合行为作为研究对象，围绕沥青混合料自愈合行为机理、评价方法和增强技术展开研究：将自愈合行为归结为沥青在毛细驱动下流动扩散使裂缝愈合，建立了基于毛细流动扩散理论的沥青混合料自愈合机理与行为方程；基于多尺度研究，宏观尺度上提出基于自愈合活化能的沥青材料自愈合能力评价方法，细观尺度上引入荧光显微及CT扫描技术对沥青及混合料的愈合过程进行了观测，微观尺度上利用分子动力学模拟技术模拟了沥青自愈合过程的分子运动规律；进一步调查了沥青性质、胶浆类型、分子组成及结构、间歇时间、温度等因素对自愈合能力的影响，最终确定并开发了自愈合微胶囊技术及主动加热技术，实现了对沥青混合料自愈合能力的显著增强。研究成果实现了对沥青混合料自愈合行为的深刻认知、准确评价和有效增强，为增强沥青混合料抗疲劳性能、延长沥青路面使用寿命提供了新的研究方法和理论依据。 2100433B

疲劳开裂及其引发的多种病害严重影响沥青路面服务质量和使用寿命。沥青混合料产生裂缝后具有自愈合行为，这为控制沥青路面疲劳开裂提供了新的研究思路和技术措施。本项目以裂缝产生的逆过程-裂缝自愈合行为作为研究对象，围绕沥青混合料自愈合行为机理、评价方法和增强技术展开研究：将自愈合行为归结为沥青在毛细驱动下流动扩散使裂缝愈合，建立基于毛细扩散理论的沥青混合料自愈合机理与行为方程；在该理论基础上，将沥青完成在裂缝中流动扩散需要的最小能量定义为自愈合活化能，形成基于自愈合活化能的沥青混合料自愈合能力评价方法；以沥青性质、沥青膜厚度、胶浆组成等为重点，系统分析自愈合能力影响因素，从合理选择原材料与优化体积参数角度提出考虑增强自愈合能力的沥青混合料组成设计方法。研究成果旨在实现对沥青混合料自愈合行为的深刻认知、准确评价和有效增强，为增强沥青混合料抗疲劳性能、延长沥青路面使用寿命提供了新的研究方法和理论依据。