基于抗冲刷性能的半刚性基层材料组成设计方法

半刚性基层材料抗冲刷性能差是目前造成水泥混凝土路面板底脱空的主要原因.现行公路水泥混凝土路面设计规范对基层抗冲刷能力仅限于定性建议,而未提出定量指标.通过试验研究提出了水泥混凝土路面半刚性基层材料的组成设计指标与标准建议值,利用灰色系统理论的方法原理,建立水泥稳定碎石28 d冲刷量预测模型和7 d强度预测模型.最后,提出基于抗冲刷性能的水泥混凝土路面半刚性基层材料组成设计方法.性能试验结果显示,运用该方法设计的半刚性基层混合料能够达到其设计标准,表明该设计方法可行.     

骨架密实型水泥稳定碎石基层抗裂性分析和应用

骨架密实级配水泥稳定碎石与常规级配相比,具有较高的密度,较小的含水量,嵌挤形成的强度大,并具有较好抗裂性能和力学性能,能预防沥青面层的缩裂,提高了路面的承载力和耐久性。因此骨架密实型水泥稳定碎石具有较好的发展前景。     

水泥稳定碎石基层抗冲刷性能的试验研究

采用自行研制的冲刷仪,以３０　ｍｉｎ、１８　０００次的冲刷量作为代表值,开展了骨架密实结构和悬浮密实结构两种不同结构类型的水泥稳定碎石在７　ｄ、１４　ｄ、２８　ｄ龄期的冲刷试验. 结果表明,两种结构类型的水泥稳定碎石冲刷量随水泥用量增加总体呈下降趋势,且骨架密实结构的抗冲刷性能好于悬浮密实结构. 对于骨架密实结构,水泥用量由３．５％增加到４．０％时,冲刷量下降缓慢;水泥用量由４．０％增加到４．５％、５．０％时,冲刷量下降明显. 对于悬浮密实结构,水泥用量由３．５％增加到４．０％、４．５％、５．０％时,冲刷量下降较缓慢. 在养生期２８　ｄ下,两种结构类型的水泥稳定碎石冲刷量均随冲刷时间增长而增大,初期１５　ｍｉｎ内冲刷量增加较快,而后逐渐减弱,达到２５　ｍｉｎ后趋于平缓,规范中采用３０　ｍｉｎ的冲刷量评价水泥稳定碎石的抗冲刷性能是合理的. 为节省试验时间,也可用初期１５　ｍｉｎ内的平均冲刷速率评价水泥稳定碎石的抗冲刷性能.     

骨架密实型水泥稳定碎石基层的配置与施工研究

基于骨架密实型水泥稳定碎石基层抗裂性不足这一现实,公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)中提出了骨架密实型水泥稳定碎石基层级配。结合232省道江阴段改建工程(江阴市芙蓉大道西段含扬子江路LM-A1)半刚性基层骨架密实型水泥稳定碎石配合比设计和施工质量控制。通过室内相关试验以及现场检测结果,初步探究了骨架密实型水泥稳定碎石基层施工质量控制的关键点。     

水泥稳定碎石缩裂机理及在级配设计中应用

为了提高水泥稳定碎石抗裂性能,分析了水泥稳定碎石缩裂机理和组成结构对其影响,提出了水泥稳定碎石级配设计思路和骨架密实型水泥稳定碎石基层材料设计方法。室内外试验研究结果表明:与规范中悬浮密实级配水泥稳定碎石相比,骨架密实型水泥稳定碎石的抗压强度和抗拉强度分别提高了55%和37%,温缩系数和干缩系数分别降低了17.8%和31.5%,试验路平均横向裂缝间距提高了近1倍左右。研究结论:骨架密实型水泥稳定碎石具有良好的路用性能,尤其是抗裂性能,有着良好的应用前景。     

振动法与静压法在优化水泥稳定碎石

为提高半刚性基层的抗裂能力,根据抗裂能力最佳、强度满足要求的原则,分别用静压法及振动法进行水泥稳定碎石混合料级配及配比的优化,并对优化结果进行对比分析.试验结果表明,现场经振动压实的水泥稳定碎石混合料强度、抗裂特性与室内振动成型的混合料特性更趋一致,用振动法优化的级配配比可显著提高半刚性基层的抗裂能力.     

水泥稳定碎石基层材料旋转冲刷性能及技术标准

针对目前水泥稳定碎石基层材料抗冲刷试验难于操作和低效率等问题,开发一种水泥稳定碎石基层材料旋转冲刷试验设备,应用FLUENT软件对试件受到的冲刷力进行了数值模拟分析,得出不同冲刷工艺下试件冲刷面受到的冲刷力在8~50 kPa之间;根据不同试件浸水高度、冲刷频率和冲刷时间对试件冲刷效果的影响研究,提出了最佳旋转冲刷试验参数;研究了试件的无侧限抗压强度、空隙率和压实度对试件冲刷破坏的影响。结果表明:冲刷质量损失率随着无侧限抗压强度的增加呈线性减小,从抗冲刷角度而言,水泥稳定碎石的抗压强度不宜小于4.0 MPa,水泥剂量不宜小于4.5%;冲刷质量损失率随着空隙率的增加呈“U”形变化,抗冲刷最佳空隙率在2.5%~5.0%之间;压实度提高,试件的抗冲刷能力明显增加,最低压实度应大于98%;根据有限元模拟基层顶面脱空对路面结构疲劳寿命影响的分析结果,以沥青面层疲劳寿命降低幅度40%~60%为原则,提出了水泥稳定碎石抗冲刷技术标准。     

振动法与静压法在优化水泥稳定碎石混合料配合比中的应用

为提高半刚性基层的抗裂能力,根据抗裂能力最佳、强度满足要求的原则,分别用静压法及振动法进行水泥稳定碎石混合料级配及配比的优化,并对优化结果进行对比分析。试验结果表明,现场经振动压实的水泥稳定碎石混合料强度、抗裂特性与室内振动成型的混合料特性更趋一致,用振动法优化的级配配比可显著提高半刚性基层的抗裂能力。     

掺激发剂的水泥粉煤灰稳定碎石混合料设计和路用性能研究

为改善水泥粉煤灰稳定碎石混合料的路用性能,采用体积法对不同类型的水泥粉煤灰稳定碎石混合料进行了配合比设计,并对其强度、刚度、抗收缩性能和抗冲刷性能进行了研究。结果表明:激发剂的加入使水泥粉煤灰稳定碎石混合料的劈裂强度和抗压回弹模量均有一定程度的增大,但对抗压强度影响很小,对抗干缩性能、抗温缩性能和抗冲刷性能略有降低。     

整体大厚度水泥稳定碎石基层耐久性研究

为研究层间状态与上下层压实度差异对整体大厚度水泥稳定碎石基层耐久性能包括干缩、温缩和抗冲刷性能的影响,通过室内模拟不同层间状态和上下层不同压实度差异的方法进行研究。结果表明:层间状态与上下层压实度差异对整体大厚度水泥稳定碎石基层的干缩、温缩和抗冲刷性能具有较大影响;比较而言,上下层压实度差异对干缩性能影响更大,而层间状态对抗冲刷性能影响更明显,层间状态和上下层压实度差异对其温缩性能均有明显影响;提高层间状态的连续性、降低上下层压实度差异可提高整体大厚度水泥稳定碎石基层的耐久性能。     

基于模糊正交法的水泥稳定碎石集料级配优选

集料级配是影响水泥稳定碎石路用性能的重要因素。为了优选出强度高、抗裂性好的水泥稳定碎石混合料集料级配,采用正交试验设计方法,对经验级配范围内16种集料级配的水泥稳定碎石试件分别进行无侧限抗压强度、劈裂强度和干缩等物理力学试验,并运用模糊正交的理论和方法对试验结果进行了分析评判。结果表明:粒径大于13.2 mm粗集料和2.36 mm细集料的多少直接关系到混合料骨架密实型结构形成,对水泥稳定碎石基层综合路用性能影响最大;靠近经验级配范围下限的水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度、劈裂强度和最大干缩应变等路用性能较好。     

半刚性基层材料抗冲刷性能的研究

目的为了研究半刚性基层材料的抗冲刷性能．方法针对半刚性基层材料常见的冲刷病害，在分析其形成机理的基础上，在室内利用冲刷试验仪研究抗冲刷性能的影响因素．结果通过冲刷试验数据表明，无机结合料稳定粗粒土抗冲刷性能要明显优于稳定细粒土，二灰比为1：3要优于二灰比为1：2的抗冲刷性能．结论半刚性基层抗冲刷性能主要与半刚性材料类型和配合比有关，在此基础上，提出了利用10min内材料的冲刷速率作为半刚性基层材料抗冲刷性能指标．     

水泥稳定碎石级配优化设计及试件成型方法对试验结果的影响

结合工程实际,在满足规范要求和考虑抗裂性能的前提下,调整并优化得到骨架密实型半刚性基层矿料的级配,按照该级配采用不同的成型方法成型试件,进行无侧限抗压强度试验.试验结果表明,振动击实法确定的最小水泥用量比静压法确定的最小水泥用量要小.而且更能模拟施工中的压实情况,因此对于施工质量控制更具有指导意义.     

设置柔性联接层刚性路面的力学性能分析

针对水泥混凝土路面面层与基层间接触状况不良及半刚性基层抗冲刷能力不足成为水泥混凝土路面病害主要成因的特点,在对传统路面结构存在的不足分析的基础上,构建了在层间设置柔性联接层的路面结构,并根据弹性力学理论,建立了路面结构3D模型,运用ANSYS有限元分析软件对该结构进行相关力学分析。分析结果显示,联接层厚度和模量变化对联接层和半刚性基层自身变形量影响显著,对面层板自身变形量影响不明显;联接层厚度变化对各结构层层底拉应力和剪应力影响显著,但其模量变化仅对面板和联接层层底的拉应力和剪应力影响显著,从而确定了联接层厚度和模量的低限值,且在实际应用中应充分考虑联接层材料的抗剪性能。     

公路水泥稳定级配碎石基层施工参数的试验分析

水泥稳定级配碎石基层是将一定级配的砂砾集料与水泥和水一起拌和后,在最佳含水量状态下碾压成型,经过养生达到一定强度的路面基层结构,此基层是一种半刚性结构.本文通过具体试验段数据分析,说明水泥稳定级配碎石基层特性及其施工控制要点.     

不同成型方法级配碎石的抗变形性能

为研究不同成型方法对不同级配的级配碎石抗变形性能的影响,选取了振动压实法和静压法2种成型方法,悬浮密实结构(GD)和多级嵌挤骨架密实结构(TK)2种不同级配的级配碎石,利用回弹模量表征级配碎石的弹性变形特性,提出了稳定指数(SI)来评价级配碎石的塑性变形特性.采用2种方法成型试件后,在最佳含水量下测定其回弹模量;借鉴沥青混合料车辙试验来研究级配碎石的抗塑性变形能力,根据最大干密度和最佳含水量,按98%的压实度,利用振动压实法和静压法成型级配碎石试件,测定试件含水量为W_0、0.5 W_0和0的动稳定度.研究发现,不同成型方法下级配碎石的弹、塑性变形相差较大,且振动压实法级配碎石回弹模量为静压成型法的1.56~1.77倍,稳定指数为1.52~1.56倍.     

具有柔性基层的半刚性沥青路面三维模型计算

根据实验资料,充分考虑级配碎石层的材料性质,建立了具有级配碎石基层的半刚性沥青路面结构的三维计算模型。分析表明:塑性突出的级配碎石层能优先于沥青面层和半刚性基层吸收路面结构在荷载作用下产生的应变能,从而提高了结构的抗裂及抗疲劳性能;级配碎石层能显著改善路面结构的力学性质,合理的设计能改善路面的使用性能,延长其使用寿命。     

具有柔性基层的半刚性沥青路面三维模型计算

根据实验资料，充分考虑级配碎石层的材料性质，建立了具有级配碎石基层的半刚性沥青路面结构的三维计算模型。分析表明：塑性突出的级配碎石层能优先于沥青面层和半刚性基层吸收路面结构在荷载作用下产生的应变能，从而提高了结构的抗裂及抗疲劳性能；级配碎石层能显著改善路面结构的力学性质，合理的设计能改善路面的使用性能，延长其使用寿命。     

半刚性材料疲劳性能材料组成影响因素分析

半刚性基层沥青路面是我国最主要的路面结构。作为路面的主要承重层,半刚性材料的抗拉疲劳是重要性能。在总结分析半刚性基层材料疲劳试验研究的基础上,得到了单因素材料组成要素与疲劳性能的关系。为进一步研究材料各组成因素对半刚性材料疲劳性能的综合影响,用分形理论对半刚性材料的级配进行处理,尝试用灰关联理论来研究材料组成对疲劳性能的影响关系。建立了包括级配、水泥剂量、含水量、水泥胶砂强度、空隙率5个材料组成因素在内的半刚性材料疲劳性能模型,并进一步分析,从而更好地了解组成对半刚性材料疲劳性能的影响。     

分形在半刚性基层材料抗压强度预估模型中的应用

集料是半刚性基层材料的重要组成部分,集料的级配不同影响其抗压强度。文中以水泥稳定碎石为例,利用分形理论量化集料级配,通过采集样本建立数据库,分别对7d和90d抗压强度进行材料组成因素的关联度分析,在此基础上建立了综合考虑集料级配、水泥剂量、含水量、水泥标号、集料压碎值5个主要材料组成因素的水泥稳定碎石材料抗压强度灰色预测模型,得出考虑材料组成因素定量影响长短龄期下的抗压强度之间的关系。可便于根据材料组成预估基层抗压强度,根据其短龄期性能预估长龄期性能,为路面材料和结构一体化设计提供手段和依据。