半刚性基层材料不同模量试验与分析

为了研究半刚性基层材料的模量特性,应用UTM材料试验机测试了3种水泥剂量的半刚性基层材料(CBG-25)在抗压和弯拉模式下的动、静态模量和相位角,分析水泥剂量、应力水平、频率、测试方法对半刚性基层材料模量和相位角的影响。结果表明:半刚性基层材料在抗压和弯拉模式下具有不同的应力依赖特性,随着应力水平的增加,抗压模量逐渐增大而弯拉模量逐渐减小;相位角随着加载频率的增加逐渐减小,抗压模式相位角为3.0°~7.2°,弯拉模式相位角为5.0°~7.1°;动态抗压模量为静态抗压模量的1.8~2.8倍,动态弯拉模量为静态弯拉模量的1.2~1.4倍,弯拉模量远大于抗压模量;顶面法动态抗压模量与侧面法动态抗压模量数值相当,顶面法抗压相位角大于侧面法抗压相位角;半刚性材料的强度和模量随着水泥剂量的提升而逐渐增大,而相位角呈逐渐减小趋势。     

振动搅拌水泥稳定碎石的力学性能研究

为对比分析振动搅拌和传统普通静力搅拌工艺对水泥稳定碎石基层抗压强度、抗拉强度和抗压回弹模量等力学性能的影响,该文进行了无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验和动态回弹模量试验,并铺筑振动搅拌水泥稳定碎石基层试验路。结果表明:振动搅拌能明显提高水泥稳定碎石的抗压强度、间接抗拉强度和动态抗压回弹模量,提高均匀性;试验路的强度、弯沉和压实度等各项技术指标良好。由此可见,振动搅拌工艺可提高水泥稳定碎石基层的力学性能且应用效果良好。     

乳化沥青水泥稳定碎石的变形特征试验研究

采用室内试验和对比方法,研究不同温度下,乳化沥青的掺入对水泥稳定碎石的弯拉变形及动态模量的影响规律。研究结果表明:乳化沥青水泥稳定碎石抗弯拉性能良好,常温及低温时的极限弯拉变形及应变功要大于不掺乳化沥青的普通水泥稳定碎石的极限弯拉变形及应变功,高温时两者弯拉性能相近;乳化沥青水泥稳定碎石具有类似沥青混合料的黏弹性特征,回归得到了乳化沥青水泥稳定碎石动态模量与乳化沥青掺量、温度和加载频率之间的关系式。室温下,年变化周期时的乳化沥青水泥稳定碎石动态模量较普通水泥稳定碎石的动态模量下降20%~32%。     

聚合物胶乳对水泥稳定碎石材料强度的影响

对掺加不同掺量的聚合物胶乳水泥稳定碎石材料抗压、劈裂强度等方面进行试验,结果表明,与普通水泥稳定碎石材料相比,聚合物胶乳水泥稳定碎石材料的抗拉性能有较大提高.研究了聚合物掺量及养护龄期对聚合物胶乳水泥稳定碎石材料抗压、劈裂强度的影响,同时也对不同聚合物掺量的水稳碎石材料的抗压回弹模量、抗弯拉强度进行了研究.     

工业废渣路面基层材料试验研究

以钢渣、碎石为集料,通过实验室试验研究了水泥、水泥粉煤灰、石灰粉煤灰稳定路面基层材料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和抗冲刷性能。结果表明,钢渣作为公路基层集料具有较碎石更为良好的性能。钢渣作为集料的基层材料强度高于碎石作为集料的基层材料;用水泥稳定钢渣可获得相对高的无侧限抗压强度,用石灰粉煤灰稳定钢渣获得相对高的劈裂强度。掺加粉煤灰的基层材料在180d龄期问抗压回弹模量保持增长,水泥稳定基层材料90d以后抗压回弹模量无明显增长。石灰粉煤灰稳定钢渣的回弹模量显著高于其他基层材料。水泥稳定钢渣抗冲刷性较水泥稳定碎石好,水泥粉煤灰与石灰粉煤灰稳定类用钢渣代替碎石作为集料对冲刷性能影响不明显。     

不同建筑垃圾掺量的水泥稳定级配碎石混合料性能

基于无侧限抗压强度试验、弯拉强度试验、动态压缩模量试验、温缩与干缩试验与三分点加载疲劳试验，研究建筑垃圾再生集料（CWRM）掺量对水泥稳定级配碎石混合料力学性能、变形特性与抗疲劳耐久性能的影响，建立建筑垃圾再生水泥稳定级配碎石混合料力学性能之间的相关性。研究表明：随着CWRM掺量的增大，建筑垃圾再生集料水泥稳定碎石混合料的力学强度降低、干缩系数与温缩系数增大，同时抗疲劳耐久性能降低。建筑垃圾再生水泥稳定级配碎石混合料具有良好的抗疲劳耐久性能，建议适宜的CWRM掺量不超过40%，且水泥掺量宜为4%～6%。     

聚酯纤维和聚丙烯纤维水泥稳定碎石力学性能研究

通过大量室内试验,研究了聚酯纤维及聚丙烯纤维对水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量等力学性能的影响。结果表明:聚酯纤维和聚丙烯纤维都可以大幅度地提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度,降低抗压回弹模量;给出了纤维最佳质量掺量,聚酯纤维约为0.07%,聚丙烯纤维约为0.05%;相同龄期、相同纤维掺量的情况下,聚酯纤维水泥稳定碎石比聚丙烯纤维水泥稳定碎石的强度高、回弹模量低。同时,根据试验结果分析,得出了聚酯纤维、聚丙烯纤维掺量与水泥稳定碎石各力学性能指标的回归关系式。     

聚酯纤维水泥稳定碎石力学性能研究

为了研究聚酯纤维对水泥稳定碎石力学性能的影响,对聚酯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石的劈裂抗拉强度、无侧限抗压强度和抗压回弹模量进行了大量试验,得到了聚酯纤维最佳掺量。同时,根据试验结果的回归分析,得出了聚酯纤维掺量与水泥稳定碎石各力学性能指标的关系式。试验结果表明:聚酯纤维掺量小于0.7‰时,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,而其抗压回弹模量逐渐降低。同时,通过Ansys有限元分析,对使用状态的水泥稳定碎石基层在车辆荷载作用下的应力分布进行模拟计算,研究了不同纤维掺量及不同龄期的基层应力分布情况。数值计算结果表明:聚酯纤维水泥稳定碎石基层具有良好的承载能力。     

橡胶-水泥稳定碎石持强增韧特性研究

为了增加水泥稳定碎石半刚性基层材料的韧性，有效提高其抗裂性能，以减少因基层开裂引起的路面反射裂缝，以粒径为2.36~4.75 mm的橡胶颗粒等体积替换同粒径的集料，制备了持强增韧型橡胶-水泥稳定碎石材料。橡胶颗粒掺量分别为该粒径集料总体积的38%、57%、76%和95%。采用材料试验系统（MTS）开展了7 d无侧限抗压强度试验、四点弯曲强度试验和劈裂强度与模量试验，揭示了无侧限抗压强度、最大劈裂与弯拉应变及劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的变化规律，提出了一种强度满足规范要求、模量可调控的水泥稳定碎石材料制备方法。研究结果表明：橡胶-水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度随橡胶颗粒掺量的增加而减小，且两者呈幂函数关系，当掺量在80%以下时可满足规范中的强度要求；最大劈裂应变随橡胶颗粒掺量的增加而逐渐增大，在保证强度的基础上，极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的1.9倍，而弯拉应变则先增大后减小，在保证设计强度的前提下，极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的3.79倍；劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的增加而减小，两者呈幂函数关系；橡胶-水泥稳定碎石的韧性较传统水泥稳定碎石显著增强，从而提高了其作为半刚性基层材料的抗裂性能；橡胶颗粒的掺入使水泥稳定碎石在保证强度的前提下，实现了破坏应变显著增大（即断裂能显著增大）、模量可调可设计的功能。     

橡胶沥青混合料的动态弯拉模量研究

为了研究沥青混合料的模量特性,应用UTM材料试验机分别采用四点弯曲和梯形梁两种试验方法测试采用70#基质沥青和橡胶沥青两种不同沥青的混合料动态弯拉模量和相位角,根据时温等效原理计算主曲线移位因子并绘制动态模量主曲线和相位角主曲线,分析橡胶沥青混合料的动态黏弹特性;对比分析两种动态弯拉模量试验方法对沥青混合料动态弯拉模量和相位角的影响。结果表明:沥青混合料动态弯拉模量受温度和荷载频率影响较大,随着温度升高而显著减小,同时随着频率增大而增大;高温时,橡胶沥青混合料的动态模量显著大于70#基质沥青混合料,拥有更好的高温性能;橡胶沥青混合料受频率(温度)影响较小,温度敏感性更好;两种试验方法得到的主曲线在低温阶段趋势一致,在高温阶段有所差别,梯形梁试验最低频率为10 Hz,而四点弯曲试验的最低频率为0. 1 Hz,拟合得到的主曲线高温阶段形状更加完整,能更有效地反映混合料高温时的动态力学性能。     

聚酯纤维对水泥稳定碎石回弹模量影响

为了揭示聚酯纤维对水泥稳定碎石回弹模量的影响,在水泥稳定碎石试件内掺入不同含量的聚酯纤维,通过室内试验研究聚酯纤维含量、龄期对水泥稳定碎石回弹模量的影响规律。本文在聚酯纤维水泥稳定碎石干缩试验的基础上,通过对其抗压回弹模量的试验及数据的分析,研究聚酯纤维水泥稳定碎石掺入不同含量聚酯纤维其回弹模量的变化规律以及作用机理,并简要评价聚酯纤维水泥稳定碎石的工程特性。     

水泥稳定碎石的强度和模量随龄期变化规律

为了有效预防沥青路面的早期损坏,针对水泥稳定类基层的设计、施工控制和验收等指标存在的差异,通过室内试验,揭示水泥稳定碎石基层材料的无侧限抗压强度和抗压回弹模量随龄期的变化规律。结果表明:水泥稳定碎石基层材料的无侧限抗压强度和抗压回弹模量均随着龄期的增长而增长,两者的变异系数都随着龄期的增长而减小,并且其无侧限抗压强度和抗压回弹模量之间有着密切的关系。     

碎石掺量对水泥稳定花岗岩风化料材料特性的影响分析

从无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冻性能、抗冲刷性能及收缩特性6个方面,对3种不同碎石掺量的水泥稳定花岗岩风化料的材料特性进行了试验研究。结果表明:增加碎石掺量可以改善水泥稳定花岗岩风化料的抗压强度、刚度、抗冻性能、抗冲刷性能及收缩特性;随碎石掺量的增加,材料的抗弯拉性能略有下降,但降幅很小,对材料整体性能的影响不明显;与碎石掺量由30%增加到40%相比,碎石掺量由20%增加到30%时材料性能的改善更为明显。从材料性能和经济效益两方面考虑,建议一般情况下水泥稳定花岗岩风化料底基层材料采用30%的碎石掺量,重载交通条件下的高速公路和一级公路底基层采用40%的碎石掺量。     

纤维增强水泥稳定碎石路用性能研究

本文选取玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维三种常用工程纤维,系统研究纤维种类和掺量对对水泥稳定碎石混合料抗拉强度、抗压强度、抗压回弹模量和干燥收缩等性能的影响规律,以期为经济抗裂型水泥稳定碎石配合比设计提供参考。试验结果表明纤维的掺入对水泥稳定碎石抗压强度影响较小,对劈裂强度、抗压回弹模量、干缩系数和温缩系数影响均较为显著。玄武岩纤维对水泥稳定碎石劈裂强度和抗压回弹模量影响最为显著,聚酯纤维改善干缩系数效果最好,聚酯纤维和聚丙烯纤维改善温缩系数效果相当。     

临哈线沥青路面基层材料设计参数龄期演变特性分析

各种半刚性基层材料的劈裂强度与弯拉强度之间具有一定的相关关系,而且劈裂强度和抗压回弹模量相对于弯拉强度和劈裂模量、弯拉模量测定方法简便、测定数值稳定,且更接近路面结构受力状态,因此《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)[1]采用抗压回弹模量和劈裂强度进行设计计算。现行沥青路面设计规范中虽然提出了不同路面材料的回弹模量的取值范围,但并不能代表全国各地的材料情况。为了得出准确且适用于临哈线沥青路面基层材料设计参数值,文章通过试验研究,并结合内蒙古西部地区路面基层材料设计参数,提出基于龄期和抗压强度两参数的相关关系公式。     

试件类型和加载模式对沥青混合料动态模量的影响研究

为分析试件类型和加载模式对沥青混合料动态模量的影响,采用法国梯形梁试验机和美国沥青混合料性能试验仪,对SMA-m13沥青混合料试件在弯拉和压剪两种受力模式下进行动态模量试验,分析试验温度和荷载频率对梯形梁和圆柱体试件动态模量和相位角的影响。试验结果表明:两点弯拉动态模量与单轴压缩动态模量受荷载频率和温度的影响变化趋势基本一致,在相同试验条件下两点弯拉动态模量小于单轴压缩动态模量;影响两点弯拉动态模量的主要因素为沥青胶结料,单轴压缩动态模量主要受矿料骨架嵌挤作用的影响。     

全深式水泥稳定就地冷再生基层应用与耐久性能评价

为了将含有回收沥青路面材料及回收基层材料的废旧路面材料就地水泥冷再生后用于高速公路的基层,并能在短期内快速评价水泥就地冷再生基层的耐久性能,大广高速奈曼东连接线进行了全深式水泥稳定就地冷再生基层和骨架密实型水泥稳定碎石基层的劈裂强度、无侧限抗压强度、弯拉强度、动态压缩模量试验(中间段法)、干缩温缩应变、冻融循环水稳定性与抗疲劳耐久性等的对比研究,进而采用足尺加速加载试验评价了全深式水泥稳定就地冷再生基层的长期使用性能。研究结果表明,全深式水泥稳定就地冷再生混合料的7d无侧限抗压强度、弯拉强度、动态压缩模量完全能满足规范中高速公路基层的要求;相同试验条件下,水泥稳定就地冷再生混合料的强度特性、力学性能、抗冻性及疲劳寿命均小于新成型骨架密实型水泥稳定碎石混合料,但2种半刚性基层的承载能力相差不大;在持续荷载作用下,路面基层疲劳损伤累积会导致其承载能力不断衰减,随着试验轮加载次数增大,2种半刚性基层弯沉代表值持续增大,而弯沉增长率呈先显著增大后趋于平稳的变化趋势,全深式水泥稳定就地冷再生基层的承载能力衰减对重复荷载作用更加敏感。足尺加速加载试验加载了120万次后,全深式水泥稳定就地冷再生基层未发生疲劳开裂病害,也表现出了良好的耐久性能;建议改扩建工程中,宜将全深式水泥稳定就地冷再生基层应用于交通量较小的车道方向。     

乳化沥青对水泥稳定碎石强度特性及力学性能的影响

在水泥稳定碎石中掺入一定量的乳化沥青,可使其兼有刚柔相继的特性,采用室内试验研究了乳化沥青掺量对水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度、抗折强度、抗压回弹模量、抗冲刷以及抗裂性能的影响,基于以上研究最终推荐水泥稳定碎石混合料适宜的乳化沥青掺量为2%~3%。     

结构类型对水泥稳定碎石性能的影响

通过室内试验对3种不同粗集料含量水泥稳定碎石的强度、模量、收缩性能以及抗冲刷性能进行了测试。试验结构表明:在水泥用量、养生条件相同时,粗、细集料含量适中的水泥稳定碎石的抗压强度、抗压回弹模量略大于粗集料含量较少而细集料含量较多的水泥稳定碎石;粗集料含量较少而细集料含量较多时水泥稳定碎石的劈裂强度、抗折强度、抗折回弹模量最大,粗集料含量多而细集料含量少的水泥稳定碎石的各种强度、模量最小;粗集料含量较少而细集料含量较多的水泥稳定碎石平均温缩系数、平均干缩系数和冲刷量最大,粗、细集料含量适中的水泥稳定碎石次之,粗集料含量较多而细集料含量较少的水泥稳定碎石最小。     

水泥稳定碎石基层施工方案合理性研究

沥青路面水泥稳定碎石基层施工质量是影响路面使用寿命的重要因素。运用 kenpave 软件,以7、14 d龄期材料性能为输入参数,对养生龄期不同时实际施工车辆荷载引起的水泥稳定碎石层层底拉应力进行了计算。同时,采用单一变量的方法系统分析了路面结构层厚度、材料抗压回弹模量、荷载及施工方案对层底最大拉应力的影响。然后通过水泥稳定碎石基层层底拉应力与材料的弯拉强度的对比,研究了不同水泥稳定碎石基层施工方案合理性。