PP纤维水稳碎石抗弯韧性及疲劳性能试验研究

通过四点弯曲试验和疲劳试验,对聚丙烯(PP)纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石半刚性基层材料的弯曲韧性及疲劳性能进行了研究。试验得到两种材料的荷载-挠度曲线,按照JCI和ASTMC1018-97标准方法,计算得到两种材料的韧性指数;试验还得到材料在不同应力水平下的疲劳寿命,并回归出疲劳方程。研究结果表明,与普通水泥稳定碎石相比,体积掺量仅为0.077%的PP纤维水泥稳定碎石的抗折强度提高约10%,极限变形提高150%,JCI韧性指数提高67.7%,ASTM C1018-97韧性指数提高36.1%~79.8%,疲劳寿命提高126%~352%,增强效果十分显著。同时,基于断裂力学原理,揭示了纤维的阻裂增韧和抗疲劳机理。     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石力学性能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对水泥稳定碎石力学性能的影响,对聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压回弹模量、抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量进行了测试,给出了聚丙烯纤维体积掺量合适的建议范围为0.06%~0.08%.同时根据试验结果的回归分析,得出了聚丙烯纤维体积掺量与聚丙烯纤维水泥稳定碎石各力学性能指标的关系式.试验结果表明:聚丙烯纤维的掺入对水泥稳定碎石的各种强度均有一定的提高,能有效地减小抗压回弹模量和抗弯拉弹性模量,提高了其抗变形能力;在聚丙烯纤维体积掺量小于0.1%的范围内,随着纤维掺量的增加,水泥稳定碎石各种强度有增加的趋势,而其抗压回弹模量和抗弯拉弹性模量是逐渐降低的.     

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.     

纤维水泥稳定碎石抗裂机理分析简

分析了水泥稳定碎石抗裂性国内外研究现状。通过对纤维的抗干缩、抗温缩、限裂和增强作用的机理分析,得出：在路基结构基层的水泥稳定碎石材料中掺入一定量的纤维,可以提高水泥稳定碎石材料的抗干缩、抗温缩、限裂、提高抗拉强度等性能。     

聚丙烯纤维对水泥冷再生材料力学及收缩性能影响研究

选用聚丙烯粗纤维(PPTF)和普通聚丙烯单丝纤维(PP-Fiber)作为水泥稳定冷再生基层材料的外掺剂,对外掺2种聚丙烯纤维和未掺加纤维的水泥冷再生3种类型材料进行强度、刚度力学实验及干缩、温缩特性试验,发现纤维的加入使水泥冷再生复合材料的强度先降低后升高,同时显著提高其韧性;纤维的加入还能有效改善材料的干缩抗裂性能和抗温度收缩性能,且聚丙烯粗纤维(PPTF)的抗缩裂改善效果优于普通聚丙烯单丝纤维(PP-Fiber),指出在水泥稳定冷再生基层材料中掺入聚丙烯粗纤维(PPTF)的最佳掺量应为0.1%～0.15%。     

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。     

不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能

为研究不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能,对单掺和复掺碳酸钙晶须、聚乙烯醇（PVA）纤维的水泥基材料分别进行电通量试验、电镜扫描观测及基本力学性能试验,分析不同纤维尺度、掺量及复合比例对水泥基材料抗氯离子渗透性能和基本力学性能的影响规律,并基于试验结果给出了多纤维复合增强水泥基材料的氯离子侵蚀深度计算模型。结果表明,不同尺度纤维可在不同结构层次上发挥对水泥基材料的增强作用,使得多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能明显优于单一纤维增强水泥基材料;多纤维复合材料的抗压强度与氯离子侵蚀深度及电通量大致呈反比例关系;当复合材料的抗压强度提高13.6%时,其氯离子侵蚀深度和总电通量则分别降低39.1%和44.7%;建立的氯离子侵蚀深度计算模型,可用于多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透和侵蚀性能评估。     

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.     

改性聚丙烯纤维混凝土抗渗性能的试验研究

通过对两种不同纤维掺量的混凝土试件和普通无纤维混凝土试件进行抗渗试验的对比，研究了在混凝土中掺入不同掺量的改性聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的改善效果和影响规律，探讨了水泥基纤维混凝土的抗渗机理及性能特点。