黑龙江西部地区水泥稳定砂砾基层混合料组成设计

半刚性基层材料以其优越的路用性能成为我国高速公路基层结构的主要形式,但路面的冰冻强度损失一直是影响其品质的重大问题。针对黑龙江省寒冷的气候特点,通过冻融循环试验对水泥稳定砂砾材料特性影响的研究,表明适当增加水泥剂量能够提高混合料的抗压、抗冻性能,骨架密实结构类型的混合料的抗冻性能最优,综合考虑试验室及现场混合料强度形成条件的差异,推荐该地区采用天然砂砾、1～3碎石、2～4碎石质量比为70∶10∶20的骨架密型基层配比方案,水泥剂量依据工程实际情况和具体要求确定。     

水泥稳定钢渣碎石配合比设计及路用性能研究

为评价钢渣替代碎石对水泥稳定碎石基层材料路用性能影响,参照水泥稳定碎石配合比设计方法优选矿料级配和水泥剂量,研究钢渣掺量对水泥稳定钢渣碎石路用性能影响规律.结果表明:骨架密实结构粗型矿料级配的水泥稳定钢渣碎石强度特性最优,水泥掺量≥4.0％时,无侧限抗压强度满足道路基层强度设计要求;水泥掺量为4％时,钢渣掺量对长龄期的水泥稳定钢渣碎石抗压强度影响较显著,掺75％钢渣后水泥稳定碎石抗压强度至少提高26.6％,且抗水破坏能力最大,可显著延缓或抑制裂缝的产生.     

骨架密实型水泥稳定碎石组成设计方法研究

通过振实试验确定水泥稳定碎石混合料中粗集料的级配;对不同i值所对应级配的细集料进行强度、CBR、干燥收缩和温度收缩等试验,确定细集料的级配;以强度为指标确定粗、细集料比例,并根据贝雷法参数检验,可确定骨架密实型水泥稳定碎石的集料级配。最后,通过路用性能试验对骨架密实型水泥稳定碎石混合料进行检验的结果表明：骨架密实型水泥稳定碎石混合料的各项路用性能指标均优于规范级配的水泥稳定碎石混合料的性能指标。     

骨架密实型水泥稳定碎石组成设计方法研究

通过振实试验确定水泥稳定碎石混合料中粗集料的级配;对不同i值所对应级配的细集料进行强度、CBR、干燥收缩和温度收缩等试验,确定细集料的级配;以强度为指标确定粗、细集料比例,并根据贝雷法参数检验,可确定骨架密实型水泥稳定碎石的集料级配.最后,通过路用性能试验对骨架密实型水泥稳定碎石混合料进行检验的结果表明:骨架密实型水泥稳定碎石混合料的各项路用性能指标均优于规范级配的水泥稳定碎石混合料的性能指标.     

骨架密实型水泥稳定碎石基层路用性能试验研究

为了完善并优化骨架密实型水泥稳定碎石基层的技术理论，对骨架密实型水泥稳定碎石基层的路用性能进行试验研究。以国道208线长治过境段公路工程项目为案例，根据各项指标要求确定原材料，按照粒径大小划分碎石集料，确定不同碎石集料粒径大小在不同筛孔下的质量百分比。采用干捣试验的方式对粗集料的级配进行设计，利用击实试验法确定碎石细集料级配设计，采用3.5%、4.5%、5.5%水泥掺量制作骨架密实型水泥稳定碎石混合料。开展强度试验、干缩试验与温缩试验，比较不同水泥掺量下碎石基层的路用性能。结果显示：随着水泥掺量的增加，碎石基层的强度、干缩和温缩等路用性能不断提升，当水泥掺量为5.5%时，碎石基层抗压强度最大，在龄期为42 d时达到5.0 MPa,此时干缩应变为56.48×10^-6、干缩系数为0.21、温缩应变在-10～0℃时为53.46×10^-6、温缩系数为0.22,以上指标均最小，基层路用性能最佳。     

基于XRD分析的钢渣填料沥青混合料水稳定性研究

为探究钢渣矿物成分对沥青混合料性能的影响,本研究采用不同种钢渣,分别按0%、30%、60%和100%的掺量及陈化前后30%的两种K钢渣进行沥青混合料的水稳定性测试,并采用XRD进行成分分析。研究结果表明:相比于普通石灰岩矿粉及水泥,不同钢渣的硅酸盐矿物及CaO等活性成分含量差异较大,且其对沥青混合料性能的提升存在较大差异。马歇尔稳定度及劈裂强度提升28.0%～40.0%;K钢渣随掺量增加,活性成分含量提高,对混合料性能提升也略有提高,马歇尔稳定度及劈裂强度提升38.0%～40.0%;钢渣陈化后活性矿物成分减少,对沥青混合料的提升效果减弱;水稳定性随活性成分增多有所降低;K钢渣在30%掺量时,水稳定性及劈裂强度性能提升最显著。     

堤顶道路冷再生混合料力学强度影响因素研究

为深入探讨堤顶道路冷再生基层混合料力学强度不足的问题,通过室内制备试件,研究了旧料掺量、水泥用量、纤维类型及掺量对堤顶道路冷再生基层混合料力学强度的影响。结果表明:当旧料掺量从60%增加到90%,冷再生基层混合料劈裂强度从0.89 MPa降低到0.61 MPa,降低幅度达31%;与未掺水泥堤顶道路冷再生基层混合料相比,掺5%水泥的堤顶道路冷再生基层混合料的马歇尔稳定度、劈裂强度至少可分别提高33%、21%;与不掺纤维冷再生混合料相比,掺0.4%聚酯纤维的冷再生混合料力学强度至少可提高10%;根据力学性能最优原则,同时考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%,旧料掺量为70%～80%。     

粉煤灰掺量对水泥粉煤灰稳定碎石强度特性的影响

水泥粉煤灰稳定碎石是一种良好的半刚性基层材料,但在我国以往的工程中由于配合比不合理,早期强度低,因此没有得到推广应用。针对这个问题,并总结以往经验和教训,提出了适用于水泥粉煤灰稳定碎石的配合比方式,并研究了粉煤灰掺量对其不同龄期抗压强度和劈裂强度的影响。研究结果表明,当水泥剂量为5%时,粉煤灰掺量在5%～10%范围内,水泥粉煤灰稳定碎石早期强度、后期强度最高,同时与水泥稳定碎石(粉煤灰掺量为0)相比,粉煤灰的掺入可以使混合料的劈裂强度提高一倍。最后根据试验结果和理论分析提出水泥和粉煤灰最佳比例为1∶1～1∶2。     

骨架密实型水泥稳定碎石干缩性能研究

对比研究了骨架密实型和悬浮密实型两种级配类型的水泥稳定碎石的干缩性能,同时研究了不同水泥剂量下(2. 5%、3. 0%)骨架密实型水泥稳定碎石的干缩性能。前28d骨架密实型与悬浮密实型水泥稳定碎石干缩系数相差不大,100d后骨架密实型水泥稳定碎石干缩系数要低于悬浮密实型水泥稳定碎石。2. 5%水泥剂量骨架密实型水泥稳定碎石干缩系数要低于3. 0%水泥剂量的水泥稳定碎石。     

水泥稳定钢渣碎石基层的性能及应用研究

为了提高废弃钢渣利用率,在水泥稳定碎石中用钢渣部分替代天然碎石集料,研究了水泥稳定钢渣碎石混合料的力学性能及抗裂性能,并在具体工程实例中对实际应用效果进行了检验。室内试验表明：在水泥稳定碎石基层中掺入钢渣后,基层的力学性能、抗裂性能均得到了较好的提升。其中无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度、回弹模量均随钢渣替代量的增加呈先增后减的趋势,三者均在钢渣替代量为60%时达到最大值;结合力学性能试验结果,建议水泥稳定钢渣碎石混合料中钢渣的替代量取60%,水泥的掺量取5%;工程应用表明：水泥稳定钢渣碎石混合料作为路面基层进行铺筑后,实际应用效果及性能优异。     

水泥稳定碎石基层混合料的集料级配优化试验研究

依托黑龙江省齐齐哈尔至甘南高速公路工程,在大量实验研究的基础上,对《公路路面基层施工设计规范(征求意见稿)》中对高速公路水泥稳定级配碎石的级配范围和《沥青路面设计规范》中骨架密实型级配范围混合料的7 d无侧限抗压强度进行分析。结果表明:在水泥剂量小于4.0%时,《沥青路面设计规范》中的骨架密实型混合料试件7 d无侧限抗压强度高于《公路路面基层施工设计规范(征求意见稿)》中高速公路水泥稳定级配碎石级配范围混合料试件,在水泥剂量大于4%时,《公路路面基层施工设计规范(征求意见稿)》中高速公路水泥稳定级配碎石级配范围A-1混合料试件7 d无侧限抗压强度高于《沥青路面设计规范》中的骨架密实型混合料试件。     

骨架密实型水泥稳定碎石基层混合料设计与验证

介绍了骨架密实型水泥稳定碎石基层混合料配合比设计的基本思想及方法。此外,通过室内试验,证明骨架密实型水泥稳定碎石能够提高基层强度,改善基层抗裂性能。并通过试验路研究表明,骨架密实型水泥稳定碎石沥青路面具有良好的力学性能和使用品质。     

玄武岩纤维对水泥稳定碎石混合料强度提升效果研究

为了进一步研究玄武岩纤维对水泥稳定碎石混合料强度的提升效率,从玄武岩掺量、养生龄期、水泥用量方面研究其对水稳碎石强度的影响。结果表明:在水泥稳定碎石中,玄武岩纤维质量掺量为0. 559‰时,7d无侧限抗压强度最高,7d无侧限抗压强度相对未添加纤维时强度提升38. 5%,28d无侧限抗压强度相对未添加纤维时强度提升6. 25%;玄武岩纤维水泥稳定碎石中,水泥掺量为4%时,随着水泥稳定碎石养护龄期的延长,添加纤维的水泥稳定碎石混合料强度增长速率高于不添加纤维的水泥稳定碎石混合料;水泥剂量超过5%时,强度上升变缓。     

基于平衡设计的RAP最佳掺量确定方法研究

为确定RAP最佳掺量,试验测试了RAP掺量为20%、40%、60%和80%的GAC-25再生沥青混合料的单轴贯入强度和低温弯拉应变,以试验结果的均值比交叉点作为再生沥青混合料抗裂性能和抗车辙性能平衡点,结果表明:RAP最佳掺量为50%。在广州市机场高速公路中应用掺50%RAP的GAC-25再生沥青混合料,为类似工程提供参考依据。     

钢渣沥青混合料体积参数测定与水稳定性影响机理

通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度, 提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法, 采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价, 借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验, 从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明: 对于钢渣等吸水性较大集料, 采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%, 更接近集料的实际有效相对密度, 因此, 采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理; 随着钢渣掺量增大, 钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升, 当钢渣掺量为70%时, 钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%, 冻融劈裂强度比提高了13%;钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大, 当钢渣掺量为70%时, 沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%, 较厚的沥青膜可有效防止水分入侵, 并增大集料表面“结构沥青”含量, 从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为67μm, 由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关, 故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7μm; 钢渣呈超碱性, 表面多孔隙, 孔隙内部结构复杂, 增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积, 并形成较好的机械咬合力, 提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性, 可显著改善沥青混合料的水稳定性。      

掺乳化沥青半刚性基层混合料的强度与收缩性研究

介绍了在石灰稳定碎石土、水泥稳定碎石土和水泥粉煤灰稳定碎石土3类常用半刚性基层中加入乳化沥青后的强度和收缩变化规律,应用扫描电镜研究了掺乳化沥青半刚性基层混合料的微观结构和强度变化机理.结果表明:乳化沥青使水泥稳定碎石土的强度下降,使石灰稳定碎石土的强度增加,明显降低了3种混合料的干缩系数和温缩系数,在一定掺量范围内,掺乳化沥青可以减小半刚性基层的收缩开裂,从而使强度满足规范要求.研究成果对半刚性基层路面的防裂有一定参考价值.     

水泥粉煤灰再生基层混合料性能的研究

为了提高再生稳定碎石基层的路用性能,向集料中掺入水泥与粉煤灰比例为1∶3的结合料,展开试验研究。根据水泥稳定碎石基层配合比设计方法确定集料配合比,试验中再生骨料(10～30mm)的掺配比例依次为0%、20%、40%、60%、80%、100%,由最大干密度试验确定其相应的最佳含水量。通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、冻融循环试验进行性能分析。结果表明:再生基层混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度都随再生骨料掺配比例的增大而增大,当再生骨料掺量为80%时达到最大值;而混合料的抗冻系数BDR随再生骨料掺量的增加逐渐减小。     

基于旋转压实法的水泥冷再生混合料性能研究

为更好地模拟水泥冷再生混合料现场施工,采用旋转压实法制备水泥冷再生混合料试件,测试分析其力学性能及稳定性,并与静压成型法进行对比,探讨采用旋转压实法开展水泥冷再生混合料设计的可行性,并基于旋转压实法研究不同再生料掺量(60%、70%、80%)下水泥冷再生混合料的力学性能(抗压强度、劈裂强度及回弹模量)及稳定性能(水稳定性及冻稳定性)。结果表明,随新集料掺量增加,水泥冷再生混合料的最佳含水量降低、最大干密度增加;相同水泥剂量下,掺加新集料后,水泥冷再生混合料的力学强度、稳定性能明显提升;掺加30%新集料的水泥冷再生混合料无侧限抗压强度、劈裂强度及回弹模量相对于未掺加新集料的试件分别提升了约50%、80% 和 45%,软化系数和耐冻系数分别可提升到0.90以上;相对于传统的静压成型方法,旋转压实法制备的水泥冷再生混合料试件的力学性能提升幅度在30%以上,且稳定性能也略有提升。     

钢渣热阻沥青路面的抗车辙性能研究

为了研究钢渣替代天然集料对沥青混合料高温抗车辙性能的影响,首先,用钢渣等体积替代玄武岩粗集料制备了不同钢渣掺量沥青混合料,对其热物性参数进行了测试,并通过室内等效热辐射试验对钢渣沥青混合料降温效果进行评价;其次,采用数值模拟方法分析了不同钢渣掺量沥青路面面层对温度场分布的影响,并利用单轴静载蠕变试验获取沥青混合料蠕变参数,建立基于上述温度场的车辙分析模型,对钢渣沥青路面的抗车辙性能进行评价。结果表明,钢渣的掺入使沥青混合料的导热系数降低,比热容增大,变化幅度最大可以达到40%以上;随着钢渣掺量增大,路表温度小幅度上升,而中下面层温度逐渐降低,其中4 cm深度处降温效果最为明显;当钢渣掺量为100%时,温度相较于纯玄武岩沥青路面降低了3.4℃,而75%掺量沥青混合料钢渣的车辙变形量最小,相较于玄武岩沥青混合料下降幅度达到43%,可有效提高路面抗车辙性能。     

水泥稳定碎石强度的影响因素分析

通过室内试验,从混合料的三种不同级配组成(包括骨架密实型级配、悬浮密实型级配、骨架空隙型级配)、不同的延迟时间以及试件的成型条件(包括静力压实和旋转压实)等三个主要方面,测定水泥稳定碎石七天无侧限抗压强度,结果表明,对于同一种混合料,骨架密实型级配在三种级配中的强度最高,随着延迟时间的延长,试件的强度会降低,并对旋转压实成型试件进行了初步的研究,最后总结出控制其强度的具体措施.