纤维级配碎石性能研究

在级配碎石中掺加纤维,以提高其路用性能;采用振动成型方法,以劈裂强度为标准,优化了纤维种类、掺量及长度;采用自行开发的级配碎石剪切仪,系统研究了纤维级配碎石抗剪强度的影响因素;同时,对纤维级配碎石的抗车辙能力进行了研究.结果表明:在50kPa的围压下,掺加纤维的级配碎石抗剪强度最大可提高2.7倍;含水量增大,纤维级配碎石抗剪强度减小;压实度提高,纤维级配碎石抗剪强度增大;相比之下,小粒径纤维级配碎石抗剪强度较大;纤维的掺加显著提高了级配碎石的抗车辙能力;优化的纤维能够均匀分散于级配碎石混合料中;纤维级配碎石基层路表弯沉小于普通级配碎石基层的路表弯沉,表明这种柔性路面可用于重载交通.     

含水量对级配碎石基层动态力学性能的影响

采用改进型动三轴仪研究了含水量对级配碎石排水基层动态力学性能的影响,建立了回弹模型以表征级配碎石排水基层在重复荷载作用下的动态力学特性.结果表明:动三轴试验较好地模拟了级配碎石排水基层的实际受力状态;Uzan模型考虑了材料的剪切性能,κ-θ模型更好地反映了级配碎石的非线性材料属性;含水量对回弹模型中级配碎石排水基层回归系数的影响规律不同.进而影响其动态回弹模量,当含水量比最佳含水量稍低时级配碎石排水基层回弹模量较大,其动态回弹模量随含水量增加而逐渐减小;为了提高级配碎石排水基层的密实性,应严格控制施工级配和含水量,小于0.075 mm的粉尘含量宜控制在5%～7%之间.     

级配碎石材料的动态回弹模量研究综述

回弹模量可以很好的表征无结合料粒料的强度和变形特性。当前无结合料粒料的描述指标主要为静力法测得,传统的静力指标如CBR、抗剪强度、静态回弹模量等已经不能满足工程的实际需要,并制约其推广应用。在论述动态回弹模量的影响因素、回弹模量的试验方法及动态回弹模量模型研究发展的基础上,指出符合实际受力状况的的动态回弹模量可以更好的表征以级配碎石为代表的无结合料粒料基层材料的力学特性。     

乳化沥青水泥稳定级配碎石路用性能试验研究

以两种级配、两种乳化沥青掺量的乳化沥青水泥稳定级配碎石与同级配水泥稳定级配碎石进行路用性能对比试验,通过对无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、抗压回弹模量试验、干缩试验、温缩试验及冻融试验的结果分析得出:掺加乳化沥青后,会减少水泥稳定碎石的刚度,有利于延缓裂缝的产生,抗干缩性能明显提高,温缩系数略有增大,但增大幅度很小,影响不大,抗冻性能也有所改善。随之对乳化沥青的改性机理进行了分析,最后通过对以上试验的综合分析,加之以经济性的考虑,选定2#级配且乳化沥青4%掺量为优选级配。     

透水性基床级配碎石填料强度变形特性试验研究

空隙结构良好的级配碎石因其良好的渗透性而逐渐用作透(排)水性基床结构层,但合理地控制和优化其在交通荷载重复作用下的强度和累积变形特性是亟待解决的关键问题之一。采用基于颗粒堆积理论提出的石砂比(G/S)指标设计7种不同的透水性级配以及用于对比的常规级配,分别开展室内击实试验和单调加载三轴试验研究级配对压实和强度特性的影响;通过控制剪应力比(SSR)设计重复加载三轴试验的不同围压和循环偏应力组合,研究级配对回弹模量、阻尼比和累积塑性变形等的影响。试验结果表明：不同级配试样的峰值偏应力存在差异,围压越大差异越明显,抗剪强度主要受内摩擦角控制;随加载次数增加,回弹模量迅速增大,阻尼比迅速下降,两者均在1 000次左右趋于平缓;不同级配试样的初始阻尼比、回弹模量和轴向累积塑性应变随剪应力比的增大而增大,剪应力比较高(SSR≥0.7)时差异越大;G/S=1.6～1.8时透水性级配碎石处于稳定的骨架结构状态,干密度、抗剪强度、回弹模量、阻尼比和累积塑性变形等均最优。可为透水性基床级配碎石的高效利用和可持续推广提供理论依据和技术参考。     

乳化沥青—水泥稳定碎石半柔性基层性能研究

基于马歇尔试验与击实试验,对乳化沥青—水泥稳定碎石进行配合比设计,确定混合料组成材料的合理掺量。试验结果表明,水泥对混合料的强度和抗裂性能有显著影响,最佳水泥掺量为2%;混合料中流体为8%时,混合料最大干密度达到峰值;三种级配的混合料低温性能和水稳定性差异较大,悬浮密实型级配的低温性能和水稳定性较好,具有较高的抗压强度和回弹模量,细集料过多对于混合料强度的形成有不利影响。     

泡沫温拌再生沥青混合料性能试验研究

为了控制废旧沥青回收料(RAP)级配及沥青含量的变异性,保障泡沫温拌再生沥青混合料的性能,将RAP料"分档"处理,并研究了RAP掺量对泡沫温拌再生沥青混合料高温性能、劈裂强度及短期抗水损害能力的影响。结果表明:RAP"分档"处理有利于降低RAP级配及沥青含量的变异性;随着RAP掺量增加,泡沫温拌再生沥青混合料的高温稳定性和劈裂强度提高;当RAP掺量为30%～50%时,泡沫温拌再生沥青混合料的短期抗水损害能力高于热拌沥青混合料,随着RAP掺量的增加,泡沫温拌再生沥青混合料的冻融劈裂强度比(TSR)逐渐减小。     

冻融循环下再生沥青混合料的低温性能

道路沥青材料的再生利用对道路建设的可持续发展具有至关重要的作用。但是随着旧料（RAP）掺量增加,再生沥青混合料的低温性能存在争议。本文对RAP材料进行抽提、蒸馏,得到回收沥青的指标和集料级配。进行RAP掺量为0%,10%,20%,30%的配合比设计,制备不同RAP掺量的再生沥青混合料试件。对试件进行冻融循环后,分别进行低温劈裂试验和间接拉伸试验,通过劈裂强度和间接拉伸回弹模量反映沥青混合料低温抗裂性能。通过试验结果及已有研究表明：RAP掺量越高,再生沥青混合料的低温抗裂性越差。在进行再生沥青混合料低温性能评价时,更适宜采用间接拉伸试验结果作为评价指标。     

不同纤维增强水泥稳定碎石混合料路用性能与耐久性研究

研究了聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维对水泥稳定级配碎石混合料力学性能的影响,并确定各纤维的最佳掺量。基于干缩与温缩试验、冻融循环试验、动水冲刷试验、三分点弯曲疲劳试验,研究纤维对水泥稳定级配碎石混合料水稳定性和疲劳性能的增强作用,并采用SEM分析了增强机理。结果表明,掺加纤维能显著提高水泥稳定级配碎石混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与弯拉强度,同时显著改善水泥稳定级配碎石混合料的温缩与干缩性能、抗冻性与抗冲刷性能,掺加纤维显著提高了水泥稳定级配碎石混合料的抗疲劳性能,降低了疲劳寿命对应力强度比的敏感性。     

沥青路面复合式水泥冷再生基层混合料性能研究

采用无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干缩应变、温缩系数综合评价复合式再生基层水泥稳定碎石混合料的强度特性与变形性能,通过冻融循环试验、控制应力弯曲疲劳试验,研究不同面层与基层再生料掺配比例下水泥冷再生混合料的水稳定性与抗疲劳耐久性。结果表明,随着面层与基层再生料掺配比例的增大,复合式水泥冷再生混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度逐渐降低,温缩应变和干缩应变增大,同时冻融稳定性与疲劳耐久性随面层与基层再生料掺配比例的增大而显著降低,因此建议RAP掺配比例不超过50%为宜。     

水泥稳定砖与混凝土再生集料混合料的疲劳性能

研究了水泥稳定砖与混凝土再生集料(RBCA)混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量等基本物理力学性能,并开展了水泥稳定RBCA混合料的四点弯曲疲劳试验;基于Weibull分布确定了混合料的疲劳寿命预估模型,分析了RBCA掺量对混合料疲劳性能的影响.结果表明:随着RBCA掺量的增加,水泥稳定RBCA混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量均先增大后减小,弯拉强度也具有类似规律;相同级配与水泥剂量下,混合料的疲劳寿命随着RBCA掺量的增加而增大,且RBCA掺量较小时其混合料疲劳寿命增幅较大,后续增幅变小;加入RBCA可提高水泥稳定碎石混合料的抗疲劳性能.     

水泥掺量对水泥稳定碎石力学指标影响试验研究

为了进一步研究水泥掺量对水泥稳定碎石力学指标参数影响变化规律以及参数之间的相关关系。通过物理试验研究,获得了水泥掺量对水泥稳定碎石无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量三力学指标影响规律,以及劈裂强度与抗压回弹模量比与水泥掺量之间相关关系,结果表明:无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量以及抗压回弹模量与劈裂强度比随水泥掺量增加几乎均呈线性关系,研究成果为水泥稳定碎石基层设计与应用提供一定的参考。     

陶瓷纤维掺量对沥青混合料力学性能的影响研究

为研究陶瓷纤维(CF)的掺量对沥青混合料力学性能的影响,选用碎硅石骨料制备陶瓷纤维改性沥青混合料(CFMAM)试件,通过马歇尔试验、间接拉伸劲度模量试验(ITSM)、间接拉伸疲劳试验(ITFT)和重复荷载轴向试验(RLA)方法,分别针对CF掺量为1%,3%,5%沥青混合料的力学性能展开对比分析。结果表明：不同CF掺量沥青混合料的劲度模量、抗疲劳性能、抗永久变形性能均优于普通沥青混合料;在3%的最佳纤维掺量下,沥青混合料的抗疲劳性能和抗永久变形性能得到了显著提高。     

厂拌热再生沥青混合料力学性能及应用研究

通过室内试验测定了沥青路面回收料(RAP)中回收沥青的性能和集料级配;通过规划求解及马歇尔试验确定了AC-13型和AC-16型再生沥青混合料的配合比及新添沥青用量,并通过车辙试验、冻融劈裂试验和小梁低温弯曲破坏试验对其力学性能进行了评价;测试了AC-16型再生沥青混合料不同温度、不同RAP掺量(质量分数)、老化前后及添加再生剂前后的劈裂强度和抗压回弹模量,并采用万能材料试验机UTM对该混合料进行了间接拉伸疲劳试验.结果表明:随着RAP掺量的提高,再生沥青混合料的动稳定度增大,单次冻融循环残留强度比略微增加,多次冻融循环残留强度比快速衰减,低温抗裂性变差;抗压回弹模量呈线性递增,劈裂强度在不同参数下表现出不同的规律,而疲劳寿命及其对应力的敏感度均呈下降趋势.最后,结合试验路段对上述试验结果进行了验证.     

含轻质砖的水泥稳定再生集料性能研究

研究了轻质砖再生细集料掺量对水泥稳定砖混再生集料混合料无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冲刷性能与收缩性能的影响。结果表明:随轻质砖再生细集料掺量增加,混合料的最佳含水率大幅增大,最大干密度大幅降低,无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量与抗冲刷性能均下降;混合料的干缩应变和温缩应变随轻质砖与水泥掺量的增加而增大,轻质砖再生细集料掺量对混合料干缩影响较大,而水泥掺量对混合料温缩影响较大,粗型级配混合料的上述性能均优于其它2种级配混合料。全砖混再生集料水泥稳定混合料可用于各等级公路路面基层,当需要掺入轻质砖再生细集料时,其掺量应控制在20%以内。     

水泥稳定再生集料的性能及其影响因素研究

将再生集料(RCA)按0%,30%,60%和100%的掺量(质量分数,下同)替代天然碎石,设计了4种水泥稳定再生集料(CSRCA);用掺量为5%的水泥拌和后,成型了CSRCA试件.测试了CSRCA试件的击实特性、无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干缩性能、抗冲刷性能和抗冻性能,以研究CSRCA的路用性能变化规律及其影响因素.结果表明,RCA存在孔隙与微裂缝,强度低、吸水率大,导致CSRCA试件的最大干密度随RCA掺量的增加而降低,最佳含水量则逐渐增大;CSRCA试件的7,28d无侧限抗压强度和抗压回弹模量随RCA掺量的增加而增大,90d无侧限抗压强度和抗压回弹模量随RCA掺量的增加而降低;当水泥掺量为5%时,任意RCA掺量的CSRCA试件无侧限抗压强度均满足高等级公路基层的使用要求.CSRCA试件的7,28和90d劈裂强度随着RCA掺量的增加而增大.CSRCA试件的干缩性能、抗冲刷性能和抗冻性能均随着RCA掺量的增加而降低.RCA存在一定的未水化水泥颗粒和活性物质,能发生水化和火山灰反应,对CSRCA试件的早期强度有改善作用.     

水泥级配再生碎石的冻融破坏研究

水泥级配再生碎石的强度、空隙率以及在低温下的稳定性直接关系到高速公路的安全性。采用逐级填充方法制备了最大振动压实密度为2.07 g/cm~3,最小空隙率为26.44%的级配再生碎石。研究了不同水泥掺量、不同粉煤灰取代率水泥级配再生碎石的强度、空隙率及在冻融和低温下的质量损失及强度损伤。试验结果表明:水泥级配再生碎石的强度,抗冻融、冻胀破坏能力随水泥掺量增加而增加,但随粉煤灰取代率增加而下降。掺加5%~7%水泥的级配再生碎石能抵抗15~20次快速冻融破坏,以及9次冻胀破坏。水泥级配碎石空隙率和渗透性随水泥掺量以及粉煤灰取代率增加而降低,水泥掺量降低增加了级配再生碎石的宏观缺陷。     

水泥级配再生碎石的冻融破坏研究北大核心

水泥级配再生碎石的强度、空隙率以及在低温下的稳定性直接关系到高速公路的安全性。采用逐级填充方法制备了最大振动压实密度为2.07 g/cm^3,最小空隙率为26.44%的级配再生碎石。研究了不同水泥掺量、不同粉煤灰取代率水泥级配再生碎石的强度、空隙率及在冻融和低温下的质量损失及强度损伤。试验结果表明:水泥级配再生碎石的强度,抗冻融、冻胀破坏能力随水泥掺量增加而增加,但随粉煤灰取代率增加而下降。掺加5%~7%水泥的级配再生碎石能抵抗15~20次快速冻融破坏,以及9次冻胀破坏。水泥级配碎石空隙率和渗透性随水泥掺量以及粉煤灰取代率增加而降低,水泥掺量降低增加了级配再生碎石的宏观缺陷。     

掺SBR胶乳与聚丙烯纤维水泥稳定碎石性能比较

通过大量实验室试验和试验路铺筑,对掺SBR胶乳及聚丙烯纤维水泥稳定碎石强度、抗弯拉回弹模量和抗裂性能进行了研究,比较了SBR胶乳及聚丙烯纤维对水泥稳定碎石性能的改善效果.结果表明:SBR胶乳和聚丙烯纤维都能够有效提高水泥稳定碎石的抗弯拉强度和劈裂强度,降低其抗弯拉回弹模量;SBR胶乳对水泥稳定碎石抗弯拉强度和劈裂强度的提高作用更有效,而聚丙烯纤维则更能降低水泥稳定碎石的抗弯拉回弹模量.SBR胶乳和聚丙烯纤维都能很好地改善水泥稳定碎石的抗裂性能,其中聚丙烯纤维改善效果更显著.     

级配碎石动态回弹模量实验研究

通过室内重复加载三轴试验研究3种级配碎石的回弹特性,分析体应力、偏应力、含水量、级配类型对回弹模量的影响。试验结果表明,级配碎石回弹模量随含水量的减小、围压应力的增大而显著增大;随偏应力的增大而缓慢增大或先略有减小再缓慢增大(低应力状况下);级配类型对回弹模量也有一定影响。应用非线性回归方法得到NCHRP 1-28A本构模型参数,将拟合得到的模型参数与物性试验结果相联系,建立基于物性指标的模型参数预估公式。