經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，道路要先行。交通是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)國(guó)計(jì)民生影響巨大。交通基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕與防護(hù)，與其安全運(yùn)行和使用壽命緊密相關(guān)。交通工程不能耐久，將會(huì)造成國(guó)家能源、資源的巨大浪費(fèi)。由于腐蝕嚴(yán)重，國(guó)家不得不花費(fèi)上千億元資金對(duì)這些設(shè)施進(jìn)行修復(fù)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家吃了大虧以后才引起政府的重視。我國(guó)政府吸取了發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)幾十年后，高度關(guān)注和重視交通等基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題?？茖W(xué)發(fā)展觀要求，從國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度對(duì)待處理好交通材料的保護(hù)問(wèn)題。
混凝土是重要的交通材料之一，其中鋼筋腐蝕主要是由于混凝土碳化、SO42-、Cl-離子的侵蝕使得鋼筋表面鈍化膜受到破壞而引起的。腐蝕產(chǎn)物體積膨脹，對(duì)周?chē)炷廉a(chǎn)生壓應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生順筋裂縫，引起混凝土保護(hù)層剝落，而保護(hù)層剝落和裂縫又會(huì)進(jìn)一步引起鋼筋腐蝕。鋼筋腐蝕后，除了有效截面積減小、屈服強(qiáng)度下降外，與混凝土粘結(jié)性能也會(huì)降低，從而影響構(gòu)件承載力與剛度。針對(duì)鋼筋銹蝕造成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性退化問(wèn)題，應(yīng)用原位Cl-電化學(xué)探針測(cè)定了Cl-的演變，應(yīng)用電化學(xué)理論分析了鋼筋銹蝕的過(guò)程和機(jī)理，對(duì)快速銹蝕與自然環(huán)境下混凝土銹蝕進(jìn)行了比較，探討了電化學(xué)快速銹蝕模擬自然環(huán)境鋼筋銹蝕的適用性。研究結(jié)果表明在同一質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl溶液接觸的環(huán)境下，氯離子在電流作用下通過(guò)毛細(xì)吸附和擴(kuò)散作用穿透混凝土保護(hù)層到達(dá)鋼筋表面，使得鋼筋表面孔溶液中的氯離子濃度達(dá)到臨界值時(shí)，鋼筋轉(zhuǎn)入活化狀態(tài)，腐蝕加強(qiáng)。
氟石膏與粉煤灰復(fù)合作混凝土膠凝材料，解決氟石膏改性成本高、利用率低以及改性氟石膏性能不能滿足相關(guān)要求導(dǎo)致的應(yīng)用領(lǐng)域窄的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)首次提出了用廢棄氟石膏與粉煤灰復(fù)合作混凝土膠凝材料的技術(shù)。該成果克服了改性前氟石膏水化緩慢、凝結(jié)力差等問(wèn)題，氟石膏不僅含有CaSO4，還含有螢石CaF2，故可同時(shí)作為摻合料和早強(qiáng)劑使用，從而較大提高膠凝材料的強(qiáng)度、降低膠凝材料的成本，且摻用粉煤灰的混凝土可降低氯離子的擴(kuò)散速度，還能降低腐蝕，能提供一種用于制造價(jià)格低、早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)快和不會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生銹蝕的混凝土的膠凝材料。改性氟石膏主要用做水泥添加劑和建筑材料，水泥和建材都是大宗商品，市場(chǎng)需求大，發(fā)展前景好。該成果已申報(bào)3項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
瀝青是另一類(lèi)重要的交通材料，普通道路石油瀝青已不能滿足瀝青路面高強(qiáng)、穩(wěn)定、耐久的路用性能要求，改性瀝青的使用己成為提高瀝青和瀝青混合料性能的重要手段。作為一種改性瀝青材料，橡膠瀝青是往基質(zhì)瀝青即普通瀝青中加入橡膠類(lèi)物質(zhì)等而形成的混合物，通過(guò)在瀝青中加入一種稀釋劑，使其可以有效地與橡膠粉顆粒進(jìn)行混合，粘結(jié)料的含量高、彈性較好，能有效提高抗疲勞裂縫和反射裂縫的能力，提高路面的抗老化、抗氧化能力以及路面的耐久實(shí)用性能，顯著降低道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，為交通運(yùn)輸部門(mén)進(jìn)行公路維護(hù)和道路建設(shè)提供可靠信息，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。
瀝青路面經(jīng)過(guò)一定年限的使用，受交通車(chē)輛循環(huán)荷載以及瀝青老化和冰凍、高溫的交替作用，會(huì)出現(xiàn)諸如：網(wǎng)裂、沉陷、車(chē)轍、擁包等各種病害，并逐步擴(kuò)展，致使路面結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的交通量，嚴(yán)重影響行車(chē)的安全性和舒適性．通常每隔5-10年，瀝青混凝土路面就需要翻修一次。重復(fù)利用瀝青舊料是目前最有效解決資源壓力的途徑。瀝青混合料作為路面結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)具有高溫抗車(chē)轍變形、低溫抗開(kāi)裂以及良好的疲勞性能，以滿足耐久性的要求。而瀝青對(duì)瀝青混合料上述性能的影響非常大。近年來(lái)，本方向取得的創(chuàng)新成果如下：
1）結(jié)合路面力學(xué)及復(fù)合材料力學(xué)理論，建立了合理的理論模型，利用數(shù)值模擬技術(shù)計(jì)算含不同體積比、不同齡期廢棄混凝土再生骨料在不同載荷條件下道路基層無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、回彈模量等具體指標(biāo)，確定了滿足瀝青路面抗破裂強(qiáng)度要求的最佳道路基層再生骨料配合比，標(biāo)定和補(bǔ)充了現(xiàn)有試驗(yàn)方法無(wú)法測(cè)到的力學(xué)參數(shù)，為公路建設(shè)及養(yǎng)護(hù)部門(mén)處理廢棄混凝土，提高道路強(qiáng)度提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。
2）從非線性粘彈性損傷的角度，將控制應(yīng)力和控制應(yīng)變兩種疲勞模式、疲勞損傷和愈合效應(yīng)統(tǒng)一起來(lái)，建立了一個(gè)綜合考慮老化、非線性粘彈性、損傷及愈合效應(yīng)的瀝青混凝土疲勞本構(gòu)模型。通過(guò)對(duì)不同老化程度的瀝青混凝土試件進(jìn)行不同低應(yīng)力水平下的應(yīng)力松弛試驗(yàn)，應(yīng)用修正的Boltzman疊加原理和系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)建立了耦合老化的瀝青混凝土的非線性粘彈性模型；對(duì)老化瀝青混凝土試件進(jìn)行了不同加載條件下的疲勞試驗(yàn)，基于損傷力學(xué)原理和彈性回復(fù)對(duì)應(yīng)原理，根據(jù)虛耗散能的變化來(lái)研究損傷及其愈合規(guī)律，建立了耦合老化因子的瀝青混凝土損傷演化模型和愈合模型；最后將損傷模型和愈合模型引入到非線性粘彈性本構(gòu)模型中，從而得到了耦合老化、損傷和愈合效應(yīng)的瀝青混凝土非線性粘彈性本構(gòu)模型。該模型的建立為經(jīng)濟(jì)、合理地設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)提供理論基礎(chǔ)，對(duì)于保證瀝青路面的使用壽命具有重要意義。
研究成果“瀝青路面再生利用成套關(guān)鍵技術(shù)”獲得湖南省科技獎(jiǎng)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
該方向完成各類(lèi)縱向科研項(xiàng)目14項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)共208萬(wàn)元，獲湖南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、湖南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)二項(xiàng)，中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)二項(xiàng)，獲國(guó)家專(zhuān)利12項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文18篇。
該研究方向取得了一系列原創(chuàng)性科研成果，具有重要實(shí)用價(jià)值，為保障國(guó)內(nèi)交通的安全運(yùn)行做出了重要貢獻(xiàn)。主要科研成果包括：
（1）科研項(xiàng)目：
該研究方向共獲得14項(xiàng)各類(lèi)科研項(xiàng)目，其中國(guó)家級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)，總經(jīng)費(fèi)達(dá)到208萬(wàn)，有重要理論研究意義或?qū)嵱脙r(jià)值的代表性項(xiàng)目有：
①國(guó)家自然科學(xué)基金（周志剛，摻納米顆粒水泥復(fù)合凈漿的化學(xué)收縮與自收縮研究，編號(hào)51178065，61萬(wàn)，2012-2015）；
②國(guó)家自然科學(xué)基金（陳 瑜，再生瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)行為研究，編號(hào)51302020，24萬(wàn)，2014-2016）；
③國(guó)家自然科學(xué)基金（周志剛，瀝青路面荷載應(yīng)力-滲流-損傷多場(chǎng)耦合效應(yīng)，編號(hào)51378084，82萬(wàn)，2014-2017）。
（2）論文、專(zhuān)利：該研究方向在國(guó)內(nèi)外各類(lèi)正式期刊上發(fā)表論文共18篇、獲得專(zhuān)利12項(xiàng)，代表性論文和專(zhuān)利有：
①Daowu Yang, et al, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 106 (2011) 869-874；
②Zhongliang Xiao, et al, Journal of Alloys and Compounds, 592 (2014) 226-230；
③一種有機(jī)保焊劑的低溫增溶劑及其應(yīng)用方法（肖忠良等，發(fā)明專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)ZL200910312097.9）；
④模擬鋼筋混凝土電化學(xué)腐蝕的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)試塊（楊道武等，實(shí)用新型專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)ZL201120099025.3）。
（3）科技獎(jiǎng)勵(lì)：該研究方向共獲得省部級(jí)獎(jiǎng)5項(xiàng)，其中湖南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、湖南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)二項(xiàng)，中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)二項(xiàng)，其中代表性獎(jiǎng)項(xiàng)是：
①査旭東等，水性環(huán)氧樹(shù)脂改性瀝青混凝土路面材料關(guān)鍵技術(shù)，2011湖南省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；
②查旭東等，基于層間結(jié)合的瀝青路面抗裂防水粘結(jié)層技術(shù)，2011湖南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)；
③周志剛等，瀝青路面再生利用成套關(guān)鍵技術(shù)，2012湖南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。