半刚性基层冲刷机理分析

冲刷、唧泥是半刚性基层一种病害,半刚性基层抗冲刷能力不足是在面层出现裂缝后导致路面使用寿命迅速缩短的另一个主要的原因。论文在分析沥青路面冲刷破坏现象的基础上,分析了半刚性基层沥青路面冲刷形式和冲刷机理,并就水泥稳定类基层材料和二灰稳定类基层材料的抗冲刷机理进行了分析。     

半刚性基层表面抗冲刷性能试验与分析

路面面层与基层界面之间积存的自由水因压力变化而高速流动并产生泵吸效应,将冲刷基层表面并导致路面损坏。为评估半刚性基层表面抗冲刷性能和防冲刷措施效果,基于半刚性基层材料的冲刷原理,利用混凝土振动台、沥青混合料车辙试验机进行振动水流冲刷和轮碾冲刷试验。通过两种基层材料、3种防冲刷措施的试验对比,确认水泥稳定级配碎石的抗冲刷性能优于水泥稳定砂砾;乳化沥青透层、土工布对减少半刚性基层材料的表面冲刷有较好的效果,冲刷量可下降60%~80%以上,最高降低94.4%;按抗冲刷效果排序,乳化沥青透层+土工布土工布乳化沥青透层;与未冻融的试件相比,冻融试件的冲刷量稍有增大;冻融循环条件下,所采用的三种抗冲刷措施效果保持良好。对于水泥混凝土路面,设置缩缝传力杆时,相对无传力杆路面,冲刷量可减少40.7%~66.3%。试验结果表明:振动水流冲刷试验的基层材料冲刷量总体大于轮碾冲刷试验结果,但总体规律一致。在无法定量分析半刚性基层材料抗冲刷性能的情况下,两种冲刷试验方法能够对基层材料的抗冲刷性能和防冲刷效果进行对比分析。     

水泥稳定碎石抗冲刷性能试验研究

在多雨地区,交通荷载作用下半刚性基层材料的水损害是造成道路早期损坏的主要原因之一。为研究在行车荷载作用下水泥稳定碎石基层的浸水抗冲刷性能,在参考国内外现有抗冲刷设备的基础上,研发模拟半刚性基层材料冲刷过程的试验设备,并利用该设备进行水泥稳定碎石和石灰、粉煤灰(二灰)稳定碎石冲刷试验研究。结果表明,开发的冲刷试验仪可较好地模拟交通荷载作用下半刚性基层材料的浸水冲刷过程;在级配和压实度条件相同的条件下,相比二灰稳定碎石,水泥稳定碎石具有更好的抗冲刷性能;水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度与冲刷深度呈非线性指数函数关系;综合考虑经济因素与水泥稳定碎石的抗冲刷性能,建议在进行水泥稳定碎石材料配合比设计时采用4.3%～6.0%的水泥用量。     

半刚性基层抗冲刷性能研究

该文利用冲刷试验仪进行了二灰碎石、水稳碎石等半刚性基层材料的室内抗冲刷试验,并在此基础上确定了半刚性基层材料的预冲刷时间,提出了在扣除预冲刷时间对试验结果的影响后,可利用7 min内的单位时间冲刷率,作为评价半刚性基层材料抗冲刷性能的指标。     

半刚性基层材料动态模量的衰变规律

应用梁试件的疲劳试验和梁底拉应变的连续测定,对4种半刚性基层材料在疲劳加载过程中的模量衰变规律进行了研究.在总结梁试件底部应变增长规律的基础上,提出应变稳定增加转折点和极限破坏转折点的确定方法.结果表明:半刚性基层材料的模量衰变分为3个阶段,即迅速衰减阶段、稳定降低阶段和快速破坏阶段;第1阶段模量衰变至初始模量值的60%左右,占总疲劳寿命的15%～20%;第2阶段衰变较为缓慢,与作用次数呈线性关系,占总疲劳寿命的60%～75%;第3阶段占总疲劳寿命的10%～20%,模量急剧减小;各种材料的衰变率与所加应力水平的大小有关系,应力水平越大,衰变率越大;不同半刚性基层材料的模量衰变规律差异主要集中在初始模量值不同以及各阶段衰变的幅度不同.     

冷再生基层疲劳性能研究

通过冷再生混合料疲劳试验方法,对3种添加剂稳定的冷再生基层混合料进行了疲劳试验,总结了疲劳方程及疲劳曲线,对比分析了3种添加剂稳定的冷再生基层混合料疲劳试验结果,并从疲劳曲线特征及疲劳破坏特征两方面,同普通半刚性材料的疲劳性能进行了比较分析。结果表明,石灰粉煤灰稳定的再生混合料抗疲劳性能最好,其次是水泥粉煤灰,7%水泥稳定的再生混合料抗疲劳性能较差;再生混合料的疲劳特性与普通半刚性材料存在较大差异,在较低应力比下,其具有更为优越的疲劳性能,并且其疲劳寿命对应力比变化的敏感程度要低于普通半刚性材料。     

半刚性基层材料抗冲刷性能的研究

半刚性基层材料由于具有优良的路用性能和而常用沥青路面和水泥混凝土路面的基层，其质量的好坏会直接影响到路面的使用质量和寿命。针对半刚性基层材料常见的冲刷病害，分析其形成机理的基础上，在这人利用冲刷试验仪研究不同类型半刚性材料的抗冲刷特性，结果表明对 于稳定土类，水泥土的抗冲刷性最好，石灰土、二灰土相对较差；对于稳定粒料类，水泥粉煤灰类要优于二灰类，但不同级配对抗冲刷性影响较大，与此同时提出了利用５ｍ     

半刚性基层材料的结构特征

根据基层材料中粗集料和细集料的分布状态,将基层材料的结构划分为骨架密实、骨架孔隙、悬浮密实和均匀密实4种类型.依据粗集料压密后的剩余空隙体积和细集料、结合料一起压密后体积之间的相对关系提出了不同结构类型半刚性基层材料的室内检验方法,给出了骨架密实、骨架孔隙结构水泥稳定类半刚性基层材料的设计方法;并对不同结构类型水泥稳定碎石材料的抗压强度、劈裂强度、抗折强度、抗压回弹模量以及抗折回弹模量进行了试验研究.结果表明:不同结构类型的半刚性基层材料有着显著的性能差异,在满足强度指标的情况下,骨架密实结构比传统的悬浮密实结构有着更好的抗裂和抗冲刷性能.     

沥青路面水泥稳定类基层材料抗冲刷性能试验及机理研究

通过研究沥青路面基层冲刷破坏发展过程、破坏形式以及水泥稳定类基层材料内部结构特征 ,分析了沥青路面水泥稳定类基层冲刷破坏机理。利用大型材料测试系统 MTS模拟道路基层在受到冲刷时的实际使用情况 ,对不同水泥用量的水泥土、水泥碎石、水泥砂砾开展了冲刷试验 ,研究分析了影响水泥稳定类基层材料抗冲刷性能的因素。     

聚合物乳化胶结剂路面基层抗弯韧性试验研究

本文阐述半刚性基层和柔性基层的优缺点,提出采用soilfix与粒料类材料铺筑的基层胶结粘连在一起,提高原材料的韧性,将松散的路基材料胶结成具有一定抗裂性能的集合体。通过IR光谱分析,给出了所开发的固结剂的组分及主要技术性能指标,将该固结剂以0.5%的比例与粉砂土混合,将养护后的试件与同条件下的普通硅酸盐水泥、全厚式沥青试件进行荷载—挠度试验,试验表明,聚合乳化胶结料试件,其韧性指数介于其他2种试件之间,不仅具有柔性基层的特点,而且具有一般半刚性基层的韧性指数,具有较高的推广应用价值。     

水泥稳定碎石基层混合料抗冲刷性影响因素分析

针对水泥稳定碎石基层在使用过程中容易发生冲刷破坏问题,研究了骨架密实型水泥稳定碎石混合料抗冲刷性能随成型方式、水泥用量和养生龄期的变化规律。试验结果表明:采用振动法成型的试件,其抗冲刷性能要明显优于静压法成型试件;水泥稳定碎石基层的抗冲刷性能随着龄期的不断增长而提高,尤其在28d龄期之前急剧增长;水泥剂量的不断增加,有助于水泥稳定碎石基层材料抗冲刷能力的不断增强。     

水泥稳定天然碎石土基层力学性能试验研究

天然碎石土是山石风化的一种低强度砂石材料,在山丘地区非常丰富,取用方便。由于水泥稳定天然碎石土是新产品、新材料,我国尚没有完善国家标准和国际标准,国内外普遍认为半刚性基层混合料会由于干缩而开裂,因而引起沥青路面开裂,形成反射裂缝。通过对水泥稳定碎石土材料和其他类型半刚性基层材料的干缩实验对比分析,水泥稳定天然碎石土的干缩一庄与水泥稳定砂砾基本接近,水泥稳定碎石土材料的干缩系数满足道路等级要求。为了比较基层材料的抗冲刷效果,还进行了水泥稳定天然碎石土混合料的冲刷性能试验。通过该试验的分析,最后得出运行次数与冲刷深度两者之间的关系。     

半刚性基层材料弯拉强度试验影响因素研究

本文通过分析和研究济青高速公路旧路面铣刨完的半刚性基层材料的室内弯拉强度试验,从加载速度、成型方式以及强度变异对应应力比三个影响因素方面进行探讨,可以得出在同样的试验条件下,试验中加载速度愈慢,弯拉强度愈小;成型试件的方式对半刚性基层材料的弯拉强度影响也非常大,振动成型方式获得的试件能够形成相对密实的结构,力学性能相对较好,获得平均弯拉强度较大,比静压成型方式更为合理;由于在同一疲劳荷载作用下,导致用弯拉强度的平均值来确定旧路面达到平衡湿度的半刚性基层材料疲劳试验的加载次数结果有很大出入,计算出的疲劳方程也因此不准确,判断半刚性基层的使用寿命和残余寿命的可靠性差。     

沥青路面中双层半刚性基层的倒装效应

为探讨具有2层半刚性基层的沥青路面中半刚性基层的结构组合与材料选择原则,采用BISAR3.0对常用的具有2层半刚性基层的沥青路面结构及其基层倒装后的沥青路面结构进行了荷载效应分析;并成型了由2层不同半刚性材料构成的复合梁式试件,通过进行四点弯曲强度试验和四点弯曲疲劳试验对比了这两种结构的强度和疲劳寿命。结果表明:常用结构的下半刚性层所受拉应力、拉应变大于上半刚性层,路面结构的疲劳寿命取决于下基层;通常将性能稍差的材料用于下层,而性能较好的材料用于上层的结构组合原则与结构的水平应力状态不吻合;将其倒装后,性能较好的材料承受较大的拉应力,而性能较差的材料承受较小的拉应力,特别是当下层的模量大于上层模量的3倍时,上半刚性层会处于受压状态,这样就可以充分发挥各层材料的性能,且提高整个结构的抗裂性能;结构分析和试验均表明倒装结构的承载能力和抗疲劳性能均有显著提高;在进行半刚性基层的结构组合与材料设计时,应该根据结构层的水平拉应力状态进行结构组合与材料设计。     

公路基层材料抗冲刷试验研究

在分析路面产生水损害过程的基础上,研制了能模拟路面材料冲刷过程的试验设备,并利用该设备进行了9种基层材料配比设计的冲刷试验,得到了冲刷次数和冲刷深度的关系,提出了半刚性基层抗冲刷试验指标,分析了基层抗刷能力的影响因素。     

半刚性基层的材料特性

从强度、温度收缩和干燥收缩、抗冲刷以及疲劳4个方面论述了半刚性基层材料的特性,指出:半刚性基层材料的强度可以根据路面结构要求在一个很宽的值域内设计;半刚性基层材料的强度获得不仅要靠一定剂量的结合料,更要靠良好级配的集料;及时的保湿养生可以避免半刚性基层材料的干燥收缩裂缝;控制细料含量可以显著减小半刚性基层材料的温度收缩裂缝;通过减少细料含量、增加结合强度以及增大空隙率等合适的材料组成设计,可以显著地提高半刚性基层材料的抗冲刷性能;半刚性基层材料是应力敏感性材料,将半刚性基层放在路面中合适的层位,可以使其具有更长的疲劳寿命.     

半刚性基层材料抗冲刷性能影响因素研究

以水泥稳定土、水泥稳定碎石和石灰-粉煤灰稳定碎石三种典型半刚性基层材料为例,从材料的组成和配合比设计方面考虑,研究了对材料抗冲刷性能影响较大的几个因素,包括胶结料的含量及比例、胶结料的等级、细集料含量、混合料结构类型、养生龄期、含水量、压实度.研究结果能为今后半刚性基层材料的选择和配合比设计提供一些参考.     

半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性研究

针对半刚性材料作为长寿命沥青路面基层使用问题,通过拟定典型路面,采用BISAB3.0计算了不同沥青层厚度下半刚性基层沥青路面的承载能力和疲劳寿命,分析了沥青层加厚对半刚性基层的基层应力和半刚性材料干缩、温缩的影响,研究了半刚性材料作为长寿命沥青路面基层的适应性.结果表明:相同荷载作用下,沥青层厚度增加,半刚性基层层顶压应力和层底拉应力明显减小,基层疲劳寿命大幅提高;半刚性基层受温度、水等外界因素影响明显减弱,半刚性基层的开裂、冲刷和路面反射裂缝等问题得以有效控制.     

半刚性基层材料路用性能的试验研究

通过室内试验,研究了3种半刚性基层材料(水泥碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、二灰碎石)的强度特性、断裂韧度、干缩特性及疲劳性能,比较了它们的路用性能。试验结果表明:半刚性基层材料的断裂韧度与弯拉强度具有一定的相关性;二灰碎石与水泥类稳定碎石相比,强度和断裂韧度较低,干缩性能和疲劳性能较好;水泥类稳定碎石抗弯拉强度比二灰碎石高,可弥补其疲劳寿命衰减过快的不足;用粉煤灰代替部分水泥,有广泛的工程应用前景。     

灰色关联聚类在半刚性基层材料性能优化指标确定中的应用

进行半刚性基层材料的性能评价时,传统方法往往需要全面考虑强度(抗压强度)、稳定性(抗冻性、干缩性、温缩性和抗冲刷性)和疲劳性能。文章利用半刚性基层材料抗压强度与其他性能指标之间的关系,采用灰色关联聚类分析方法,获得了半刚性基层材料的性能优化指标———综合压缩模量。结果表明,灰色关联聚类方法是指标分类或同类因素归并的有效方法,可在半刚性基层材料的性能优化时使用;采用综合压缩模量作为半刚性基层材料的性能优化指标,具有可行性和实用性,可在沥青路面材料设计和结构设计中推广使用。