低水泥剂量稳定级配碎石基层沥青路面结构分析

目的通过室内试验得到低水泥剂量稳定级配碎石的路用性能指标,得到不同交通等级下的最低水泥掺量,同时分析低水泥剂量稳定级配碎石的力学响应及裂缝扩展规律,为路面设计提供参考。方法基于《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》,选用骨架密实型级配,以最佳含水量制作试件,得到其路用性能指标。同时采用ABAQUS有限元软件对路面结构进行验算,并基于断裂力学基本理论分析其裂缝传递规律。结果通过室内试验得到低水泥剂量稳定级配碎石的7d无侧限抗压强度值、90d回弹模量值和90d劈裂强度指标,并通过分析得到不同交通等级所对应的最低水泥掺量;由裂缝分析得到水泥稳定级配碎石的应力强度因子随着水泥掺量的增加而增大。结论通过室内试验以及有限元建模分析,得到低水泥剂量稳定级配碎石材料满足轻、中交通等级的要求;同时,能有效防止反射裂缝的传递。     

低剂量水稳基层防治薄面层沥青路面反射裂缝研究

采用低剂量水泥稳定碎石基层作为防治薄面层沥青路面反射裂缝的主要方案,利用室内试验和试验路工程分别得到不同剂量水泥稳定碎石基层的收缩特性以及强度发展规律。力学分析和观测结果都证明该方法可以有效防治薄面层沥青路面反射裂缝。     

水泥稳定碎石基层材料干缩变形特性的试验研究

减少水泥稳定碎石基层材料的干缩裂缝,对延长半刚性基层沥青路面的使用寿命至关重要。根据目前国内高速公路水泥稳定碎石基层的使用情况,针对苏南地区高温多雨,水泥稳定碎石基层在湿度变化时易产生干缩裂缝这一缺陷,展开了相关试验研究。分析了水泥稳定碎石干燥收缩的影响因素,并从材料组成方面,探讨了减少水泥稳定碎石基层材料干缩裂缝的方法。结果表明:集料级配组成、失水率、暴露时间、强度、空隙率等,均对水泥稳定碎石基层材料的干缩变形特性产生明显影响。     

低剂量水泥稳定碎石基层的运用研究

水泥稳定碎石的水泥用量一般为3%~6%,早期强度可达5.0 MPa,比其他基层材料高,而且水泥稳定碎石具有稳定性好、抗冻能力强等特点,是高等级路面理想的基层材料。但如何控制水稳基层施工后可能出现的大量收缩裂缝,一直困扰着国内外众多专家。文中通过分析某高速公路试验段数据,对不同水泥剂量水泥稳定碎石的室内外强度和施工后裂缝情况进行分析。     

水泥稳定碎石基层材料微裂技术研究

微裂技术是减轻或避免水泥稳定基层反射裂缝的新思路。为实现微裂技术在实际工程中的合理运用,分别利用室内振动击实仪和现场振动碾压两种方法对微裂程度的控制进行研究,并通过在不同时间点测定微裂后水泥稳定碎石力学强度,分析研究微裂缝愈合特性及其随时间的变化规律;将微裂技术应用到实际工程中并进行现场试验,在验证理论成果的基础上,研究水泥稳定碎石基层微裂技术施工过程、测试方法以及应用效果。结果显示:在不影响材料后期强度恢复的基础上,同时考虑能够最大程度释放材料收缩应力,微裂技术宜在水泥稳定碎石基层施工完成后养生2d后进行,微裂程度以抗压回弹模量下降40%为最佳。     

水泥乳化沥青稳定基层抗裂性能研究

针对当前水泥稳定碎石基层强度、刚度较大带来的反射裂缝问题,提出了一种刚柔并济的新型基层材料:水泥乳化沥青复合胶浆稳定碎石,在分析其微观结构及其性能特点的基础上,对表征水泥乳化沥青稳定碎石抗裂能力的刚度和干缩性能进行了室内试验,并计算了两种混合料作为基层时产生的干缩应力.通过对试验和计算结果的分析,与相同条件下水泥稳定碎石相比,水泥乳化沥青稳定碎石的刚性较低、干缩应力小、抗干缩开裂能力强,能较好地延缓基层开裂.     

水泥乳化沥青在稳定碎石基层工程中的应用

提出用水泥乳化沥青复合胶浆来稳定碎石作为一种抗收缩能力较强的新型基层材料.进行了干缩试验和温缩试验,并利用室内试验结果计算了水泥稳定碎石和水泥乳化沥青稳定碎石两种混合料作为基层应用时的干缩应力和温缩应力.通过分析比较,水泥乳化沥青稳定碎石的干缩应力和温缩应力更小,表明其抗收缩性能更好,能较好地延缓基层开裂.     

水泥稳定碎石基层收缩性能影响因素试验研究

针对水泥稳定碎石基层不可避免会产生收缩裂缝，而现有的方法中又缺乏对其定量分析的问题，本文采用不同级配类型，对水泥剂量为2％～5％的水泥稳定碎石混合料进行试验研究，得出混合料收缩性能与失水率、温度、水泥剂量、级配等因素之间的关系，并采用多因素回归方法得到水泥稳定碎石混合料收缩应变和收缩系数的预估公式。试验结果表明，水泥剂量为3％～4％时混合料干缩应变和干缩系数最小，而温缩应变和系数随着水泥剂量的增加线性增长；混合料越密实，干缩性能越好，但粗级配的温缩性能较好。研究结果可以为实际设计和施工中确定合理的水稳基层结构类型、减少基层收缩裂缝提供试验和理论依据。     

微粘结级配碎石基层的性能分析

级配碎石柔性基层存在回弹模量小及永久变形大的缺陷,容易导致面层的网裂和过大的车辙;水泥稳定碎石半刚性基层存在干缩温缩大的缺陷,容易导致路面产生反射裂缝。从解决二者的缺陷入手,提出采用微粘结级配碎石作为路面的基层,通过室内试验确定不同水泥剂量的微粘结级配碎石材料的CBR值和无侧限抗压强度,以此分析合理的水泥剂量。结果表明:随着水泥掺量的增加,级配碎石的CBR增大,但是过多的水泥掺量会使路面基层呈现半刚性基层,干缩温缩大,反射裂缝明显。微粘结级配碎石材料可以用作路面基层,能提高纯级配碎石的模量,提高级配碎石的施工和易性、减少沥青路面反射裂缝。     

水泥稳定级配碎石配合比设计及施工控制

本文分析了水泥稳定级配碎石强度形成的机理,在不同级配、不同水泥剂量以及不同延时条件下进行了室内试验,并分析了各因素对水泥稳定级配碎石强度的影响。根据基层反射裂缝产生的原因,结合具体施工条件从原材料控制、配合比设计、水泥剂量控制、含水量控制、施工工艺控制等方面提出工程措施。结合施工特点提出了配合比设计和施工控制的要点。     

不同基层状态下的沥青路面荷载应力分析

为比较在行车荷载作用下,基层未开裂及开裂状态不同时沥青路面结构内的应力响应情况,采用有限元方法对不同工况分别建立模型,计算分析水泥稳定碎石基层沥青路面在不同水平荷载、层间条件时,结构内的应力分布。分析表明,层间粘结状态是影响裂缝扩展的重要因素;面层-基层粘结不好时,面层底部的拉应力和剪应力值都急剧增长,即使基层不开裂,面层内也会产生由下而上的横向裂缝及沿行车方向的纵向裂缝;已开裂但尚未沿深度方向贯穿基层的横向裂缝在荷载作用下会迅速反射至面层;待基层收缩裂缝充分发展并进行处治后,再铺面层可减少和延缓反射裂缝。     

膨胀剂对水泥稳定碎石温缩性能及干缩性能的影响研究

半刚性基层材料为我国最主要的基层类型，具有强度高、造价低廉等众多优点，然而只有保证期结构完整性的条件下，才能发挥其承载及传力作用。为此，选取钙矾石类膨胀剂，拟定5%，10%，15%，20%共4个膨胀剂掺量，采用干缩试验、温缩试验以及抗折强度试验，研究膨胀剂对水泥稳定碎石抗裂性能的影响。结果表明:添加膨胀剂后，水泥稳定碎石的温缩应变及温缩系数显著降低；随着膨胀剂掺量的增大，膨胀剂掺量对水泥稳定碎石温缩性能影响的敏感性降低；随其养生龄期的延长，水泥稳定碎石的干缩应变逐步增大，添加膨胀剂后，干缩应变和干缩系数显著降低。稳定剂掺量与抗折强度回归分析表明，当稳定剂掺量为7.0%时，抗折强度最大，为最佳掺量。     

再生废旧混凝土骨料水泥稳定碎石路用性能试验及应用研究

针对废旧混凝土再生回填路基稳定碎石进行分析研究,以不同再生骨料掺量（0 %,25 %,50 %,75 %,100 %）和不同水泥剂量（3 %,4 %,5 %,6 %）为基础进行试验,以最大干密度、最佳含水率和无侧限抗压强度为指标优选了5 %水泥剂量作为再生水泥稳定碎石基础配比参数。分析了不同再生骨料掺量下再生水泥稳定碎石材料的劈裂强度、干缩系数、温缩系数及冻融强度损失率。以25 %再生骨料为基础进行了实际的再生废旧混凝土水泥稳定碎石道路基层应用,道路强度和弯沉值检测均达到普通道路使用要求。     

基于不同搅拌方式下的水泥稳定碎石力学性能及细观结构研究

搅拌工艺对水泥稳定碎石的力学性能有较大影响。为了分析振动和非振动搅拌技术对水泥混凝土的力学性能和细观结构的影响,文章采用不同的搅拌工艺制备试样进行研究。采用CT试验分析了水泥砂浆在粗集料表面的分布情况;通过开展不同应力状态下的强度、模量和疲劳试验来揭示搅拌技术的影响;分别建立了强度随加载速率和模量随应力水平的变化规律,采用与加载速率相关的应力比修正的S-N疲劳方程来表征其疲劳性能。研究结果表明,振动搅拌技术制备的水泥稳定碎石试件的砂浆在骨料中分布更加均匀,密实型更高;在相同的试验条件下,振动搅拌制备的水泥稳定碎石试件的强度、模量和疲劳寿命均高于非振动搅拌成型的试件;振动搅拌制备的试件的强度和模量随加载速率的增长速率更高;与非振动搅拌制备的水泥稳定碎石试件相比,振动搅拌制备试件的疲劳寿命应力敏感性更加稳定。     

行车荷载作用下水泥混凝土路面力学性能分析

采用有限元方法，建立计算模型，对行车荷载作用下水泥混凝土路面的力学性能进行了研究，重点分析了面层、基层和土基强度、面层厚度及车辆荷载等不同参数对路面力学性能的影响。     

考虑初始缺陷的水泥基复合材料细观开裂研究

为了研究微观初始缺陷对水泥稳定碎石基层材料（CTB）细观开裂的影响，基于离散元法（DEM）和随机算法构建了细观非均质随机骨料数值模型，结合参数反演确定了模型细观参数，并引入裂隙网络（DFN）来表征水泥砂浆内部的微观初始缺陷。通过虚拟半圆弯曲（SCB）试验模拟了细观开裂过程，比较分析了数值模拟结果和试验结果，并进一步研究了裂隙密度和宽度对结构细观开裂的影响。结果表明：细观断裂模型的数值模拟结果和试验结果基本吻合，模型能较好地表征细观随机开裂行为；材料的宏观开裂是由于细观损伤的累积导致，宏观裂纹的产生经历了平稳扩展和快速贯通的过程；张力是裂纹演化的驱动力，裂纹通常沿着砂浆与骨料的界面薄弱区进行扩展；微观缺陷显著影响水泥基材料的力学性能和断裂行为，初始裂隙通过诱导微裂纹的扩展与贯穿，降低结构整体强度，但是在一定程度上增大了结构的容许形变，其中20~40 m·m^-2的裂隙密度和0.3~0.45 mm的裂隙宽度对材料强度影响最为显著，施工过程中合理控制裂隙密度和宽度对于提高材料抗裂能力有益。所构建的细观模型可以很好地捕捉微裂纹的扩展和贯穿过程，能够实现对细观断裂的精确模拟，为探索水泥基复合材料的破坏过程和机理提供了一种新的研究手段。     

底基层结构特性对沥青路面反射裂缝的影响

采用三维有限元静力分析方法,计算分析了在贫混凝土基层上加铺沥青面层的复合式结构在行车荷载作用下应力随底基层模量、底基层厚度的变化情况,从理论上研究了不同底基层模量、不同底基层厚度对沥青面层反射裂缝的影响,阐述了底基层模量和厚度对沥青面层荷载应力的重要作用,提出了在结构层厚度一定的情况下,底基层最佳模量的取值范围。     

低剂量水泥稳定碎石基层干缩温缩性能研究

针对目前半刚性基层易出现温缩与干缩裂缝这一难题,试图从降低水泥剂量的角度来减少裂缝的产生。将低剂量水稳碎石做成梁式试件,并在两侧粘以电阻应变片,通过温度变化和含水量变化试验,测得了水泥剂量为2%、3%和4%的梁式试件的温度收缩系数和干缩系数。结果表明,不同龄期的干缩试验均呈现明显规律性,即随着水泥剂量的增大,干缩系数增大。在水泥剂量低于3%的情况下,28 d干缩系数对水泥剂量的变化较为敏感。7 d与28 d龄期随着水泥剂量增大平均温缩系数增大,高温下的平均温缩系数要明显大于常温和低温的。     

水镁石纤维对再生基层材料路用性能的影响

为了改善再生基层材料路用性能,选取不同水镁石纤维和水泥的掺量作为关键影响因素,采用无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、抗弯拉强度试验和抗压回弹模量试验,评价影响因素对再生基层材料的路用性能影响;采用干缩和温缩性能试验,评价不同水镁石纤维掺量对再生基层材料收缩性能的影响。研究结果表明:增加水镁石纤维和水泥的掺量对再生基层材料各项力学性能有所增强,但水镁石纤维对再生基层材料的不同性能改善略有差异。其中,随着纤维掺量的增加,在掺量小于4%时,再生基层材料的劈裂强度与抗弯拉强度为阶梯式增加;在掺量大于等于4%时,其增长速度相对缓慢。此外,掺入水镁石纤维对再生基层材料的干缩和温缩性能也均有所改善。