振动法水泥稳定碎石基层抗裂级配优化设计研究

沥青路面出现早期反射裂缝与基层水泥稳定碎石级配组成有关。改良矿料级配可以降低水泥剂量,减少干缩和温缩裂缝数量。振动法利用粗集料嵌挤原则和最大密实度理论寻找骨料间隙率合理极小值下的矿料级配,以粗集料间相互嵌锁,水泥浆包裹细集料来填充骨料空隙,形成骨架密实抗裂结构水泥稳定碎石,并用7d无侧限抗压强度控制矿料级配组成设计。振动法确定的最大干密度和最佳含水量成型试件与施工现场的振动碾压效果较吻合,且干缩系数和温缩系数较小,具有更优的抗裂性能。     

级配碎石强嵌挤骨架密实级配

为了提高级配碎石力学性能,采用逐级填充方法以空隙率最小为原则优化得到粗集料级配,通过变化粗细集料比例、细集料级配以研究级配碎石物理力学特性,初步提出具有优良物理力学特性的级配。在此基础上,进一步深入研究筛孔通过率对级配碎石力学性能的影响规律,以力学性能最优为原则,提出强嵌挤骨架密实级配,并通过颗粒流模拟技术予以验证。结果表明,与已有文献中骨架密实级配碎石相比,本文提出的骨架密实型级配力学性能最优,CBR达500%～550%,围压100、300、500 kPa和700 kPa时的剪切强度分别为0.28、0.78、1.78 MPa和2.45 MPa,实现了强嵌挤的目的。     

不同级配类型水泥稳定碎石底基层路用性能对比分析研究

水泥稳定碎石底基层是路面结构层的主要受力承重层,水泥稳定碎石的配合比设计主要根据7d饱水无侧限强度来确定水泥剂量及集料比例。笔者结合湖南省宁(远)-道(县)高速公路实体工程,拟定了3种不同的配合比,在同样的条件下进行了室内试验,探讨了骨架密实结构的级配与悬浮密实级配两种不同级配类型的水泥稳定碎石底基层的强度和收缩性能,研究表明:骨架密实结构更能发挥集料的嵌挤作用,为主体工程的施工提供理论依据。     

强嵌挤骨架密实二灰稳定碎石设计与性能

为了提高二灰稳定碎石路用性能,依据逐级填充理论和粒子干涉理论提出了强嵌挤骨架密实二灰稳定碎石设计方法,并通过室内试验验证了其路用性能。结果表明:采用本文提出的多级嵌挤骨架密实型二灰碎石组成设计方法,能使二灰碎石具有良好的路用性能。与规范级配二灰碎石相比,采用本文设计方法的二灰碎石后期强度(180天)提高了18%、温缩系数和干缩系数分别降低了15%和45%、抗冲刷性能提高了20%,具有广阔的应用前景。     

骨架密实型水泥稳定碎石级配设计与分形评价

水泥稳定碎石级配设计对基层性能有着重要影响,为了改善和指导振动成型水泥稳定碎石材料级配设计,依据逐级填充法以及I法分别确定粗、细集料级配,利用7d无侧限抗压强度控制粗细集料比例。研究分形理论在矿料组成设计中的应用,对规范级配上下限进行回归方程拟合,确定了骨架密实级配的分形维数取值范围,提出将双动态平衡参数D-R作为振动法水泥稳定碎石级配评价指标。最后,进行抗压和抗弯拉强度试验,分析试件强度随龄期增长的变化,进而证实提出的设计级配的优越性。     

强嵌挤骨架密实水泥稳定碎石底基层在国省道干线公路的应用

根据国道310洛三界至三门峡西段南移新建工程的需求,在对强嵌挤骨架密实水泥稳定碎石进行分析的基础上,结合原材料特点,采用振动击实及成型法,进行了强嵌挤骨架密实水泥稳定碎石的配合比设计。铺筑了强嵌挤骨架密实水泥稳定碎石底基层试验段,总结了强嵌挤骨架密实水泥稳定碎石底基层的关键施工要点及应用效果,表明强嵌挤骨架密实水泥稳定碎石能够较好地满足国、省道干线公路的施工需求。     

骨架密实型矿料级配设计方法探究

矿料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料密实程度,对路面的抗剪强度影响很大。目前的级配设计方法没有在设计过程中考虑矿料的性状,只考虑了矿料粒径的大小,矿料性状对级配及混合料性能的影响只能通过完成配比后进行试验验证。针对骨架密实型级配设计方法,提出了将骨架密实级配混合料的骨架及密实分开进行设计的思路。"骨架"设计思路是由粗到细,逐级填充逐级找出最强"骨架",直至倒数第二档;密实设计思路是骨架级配设计完成的矿质级配集料的间隙率应等于最后一档料(最细的一档料)的体积,通过体积法完成密实填充。两种方法合并在一起,简称强度体积法(CBR-V法)。     

水泥稳定碎石疲劳性能影响因素研究

为研究级配类型、水泥剂量和集料岩性对水泥稳定碎石疲劳性能的影响,采用振动成型法在不同级配类型、水泥剂量和集料母材的条件下成型水泥稳定碎石试件,并在标准养生89d,饱水1d后采用MTS810测定试件的极限劈裂强度,并在不同应力水平下测定试件的疲劳作用次数,建立各条件下水泥稳定碎石的疲劳方程,通过疲劳方程对不同级配类型、水泥剂量和集料母材下水泥稳定碎石的疲劳性能进行研究。结果表明:水泥稳定碎石的疲劳性能骨架密实型优于悬浮密实型,高水泥剂量优于低水泥剂量,集料强度高时优于集料强度低时,且水泥稳定碎石疲劳性能受水泥剂量的影响最为显著,受级配类型的影响次之,受集料母材的影响最小。     

多级嵌挤骨架型级配碎石设计方法研究

我国规范所提供的基层骨架密实型碎石级配,其粗骨料比例过大,骨架间细料含量相对较少,现场施工压实难以达标,而室内成型试验又很容易离析。鉴于此,采用了多级嵌挤方法,对级配碎石的骨架结构进行了填充试验,并通过CBR、车辙试验,对规范中的悬浮密实型级配、密实型级配和推荐级配进行了对比验证,得出新的级配碎石设计方法。试验研究结果表明: 基于多级嵌挤的骨架密实型级配碎石具有较好的力学性能,实地施工更易实现。     

骨架密实型二灰稳定碎石组成设计方法研究

为了改善和提高二灰稳定碎石的路用性能,对骨架密实型二灰稳定碎石组成设计方法进行了系统研究。采用逐级填充方法确定集料级配;以集料捣实密度为基础,通过理论计算结合试验确定二灰与集料的最佳比例,从而使混合料形成骨架密实结构。并通过路用性能试验对骨架密实型二灰稳定碎石混合料进行检验。试验结果表明骨架密实型二灰稳定碎石混合料的各项路用性能指标均优于规范级配的二灰稳定碎石混合料的性能指标。     

抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层的研究I：强度影响因素

抗裂嵌挤性水泥稳定碎石基层属于骨架密实型基层,这种基层具有较高的强度。4．75mm筛孔通过率、集料类型和水泥的剂量对混合料的强度具有影响。试验结果表明,4．75mm筛孔通过率和水泥剂量与强度成正相关的关系,不同的集料类型,混合料的强度的变化规律也是不一样。同时,在水泥剂量较小的情况下,混合料的强度也可以达到水泥稳定碎石基层强度的要求。     

振动法微粘结级配碎石矿料级配与性能研究

在分析级配碎石粗集料骨架组成的基础上,采用振动压实仪进行室内CBR试验,以研究细集料含量对级配碎石承载特性的影响规律,并优化得出骨架密实型级配碎石的矿料级配组成。另外,采用振动成型方式对不同结构类型微粘结级配碎石性能进行对比试验。试验结果表明:微粘结级配碎石的内部结构类型对其性能有重要影响,与悬浮密实结构相比,骨架密实结构微粘结级配碎石的抗压强度与抗压回弹模量更优,而抗弯拉性能略差。     

磷石膏对水泥稳定碎石的路用性能影响试验研究

在5%水泥掺配比例条件下,掺入6%～14%磷石膏,开展磷石膏掺配于水泥稳定碎石用以对比其路用性能变化规律的试验与分析,研究对水泥稳定碎石试件的无侧限抗压强度的影响;对比3种不同磷石膏掺配比例级配碎石的级配变化、最佳含水率和最大干密度变化及3种碎石级配对应的各组试件强度变化,结合4.75 mm关键筛孔通过率确定合理级配选择;在同一磷石膏掺配比例的基础上控制3%～5%的水泥掺配比例,分析试件性能变化;分析掺配磷石膏的水泥稳定碎石材料的长期力学性能。研究结果表明：合理的磷石膏掺配比例可提升水泥稳定碎石强度;推荐8%的磷石膏掺配比例及40%的4.75 mm筛孔累计通过率对应碎石级配;在合理的掺配条件下,可将常规水泥稳定碎石的5%水泥掺量降低至4%,仍可满足使用要求。     

基于单轴贯入试验的AC-20级配优化

为了提高沥青混合料的路用性能,利用颗粒流软件PFC~(2D)构建了沥青混合料单轴贯入数值试验方法,阐述了沥青混合料单轴贯入数值试验中试验条件的模拟方法和模型参数的取值,结合实体工程中AC-20室内单轴贯入试验评价了其可靠性。选取不同的原材料得到3组模型参数,基于单轴贯入数值试验研究了模型参数取值、粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对沥青混合料抗剪强度的影响规律。最后,通过室内单轴贯入试验确定了关键筛孔最佳通过率范围,提出了以抗剪强度最大为原则的AC-20矿料级配,并验证了其路用性能。结果表明:单轴贯入强度模拟曲线与室内实测曲线基本吻合;单轴贯入数值试验模型参数的取值对最大抗剪强度时集料的比例不产生影响;五档粗集料19~26.5mm,16~19mm,3.2~16mm,9.5~13.2mm,4.75~9.5mm的比例为3∶12∶5∶10∶10,细集料级配取I=0.75时所对应的级配,粗细集料比为60∶40时,沥青混合料抗剪强度最大;建议AC-20沥青混合料矿料级配9.5mm,4.75mm,2.36mm及0.075mm筛孔通过率分别为50%~60%、34%~44%、31%~37%和3%~7%;与规范推荐级配中值相比,优化级配AC-20混合料的抗剪强度、动稳定度分别提高了25%、27%。     

骨架孔隙结构水泥稳定碎石配比设计及路用性能

给出了骨架孔隙水泥稳定碎石基层材料粗、细集料级配范围、混合料各组成部分配比计算方法以及计算中所需相关参数测试方法。据此设计了骨架孔隙水泥稳定碎石混合料,并利用振动法成型了水泥含量分别为6%、8%、10%的试件进行相应性能测试,试验中还与水泥含量为6%的悬浮密实结构水泥稳定碎石进行了对比。研究结果表明:骨架孔隙结构水泥稳定碎石在保证一定孔隙率的前提下能够满足目前规范对基层材料要求。     

骨架密实结构水泥稳定碎石粗集料抗破碎性能研究

粗集料形成的骨架结构对骨架密实结构水泥稳定碎石路用性能有较大影响。在室内利用振动压实设备对不同级配4.75～26．5mm的粗集料进行上振压实,并对压实后的粗集料进行了破碎情况试验。试验结果表明粗集料的破碎程度不但与压实后粗集料的孔隙率而且与集料中较粗颗粒含量有关。在几种级配形式中连续级配粗集料在压实后孔隙率最小,集料中粗颗粒含量适中,故破碎程度较小。     

低水泥剂量稳定碎石级配组成设计与性能研究

为减缓传统半刚性基层收缩开裂进而导致沥青面层产生反射裂缝,分别采用逐级填充法和n法确定粗集料骨架级配和细集料密实级配,并以无侧限抗压强度和干缩系数为指标优选出两种设计级配,给出推荐级配范围;基于振动成型方法,通过抗压强度试验、劈裂试验及CBR试验,对比分析了两种设计级配和规范级配中值水泥稳定碎石的力学性质,并初步确定最低水泥剂量;最后,从干缩性和稳定性两方面进一步研究水泥剂量对设计级配水泥稳定碎石路用性能的影响规律。研究结果表明:优选出的两种水泥微黏结级配碎石具有良好的骨架密实结构,力学性能与路用性能均优于规范级配中值;水泥掺量为3.0%时,水泥微黏结级配碎石基层表现出良好的抗干缩性和稳定性。     

沥青混合料级配优化设计

以美国加州承载比CBR和骨料间隙率VCA为设计参数对粗集料级配进行试验研究,根据嵌挤密实的原则,给出细集料级配确定方法,提出以体积法确定粗、细集料合成比例,并利用骨架接触度对矿料级配进行性能评价。该方法应用于承唐高速公路唐山段并获得了很好的效果。     

级配碎石试样成型方法的研究

对现行规范关于级配碎石成型方面存在的问题进行了深入的分析,并通对不同粗集料含量的级配碎石材料进行最大干密度和CBR强度试验,提出了级配碎石按粗集料含量分为细料业、悬浮密实类、骨架密实类、骨架空隙类四类,并提出不同类型级配碎石采用不同的成型方法.     

骨架密实型水泥稳定碎石基层材料的设计

对骨架密实型水泥稳定碎石材料的设计方法进行了研究,通过对比按照粗集料三种不同松方密度设计出的混合料其级配以及强度,拌和及成型性能,推荐采用粗集料的捣实密度进行骨架密实型混合料设计.