花岗岩大粒径级配碎石力学性能研究

花岗岩大粒径级配碎石力学性能优于常规级配碎石,在实际工程中得到应用,但中国规范没有规定大粒径级配碎石的级配范围,工程中采用的级配多为经验级配,存在部分路面性能不稳定的缺点。因此,该文采用泰波法与i法相结合,设计其级配组成,采用重型击实成型方法,由无侧限抗压强度试验、CBR试验、回弹模量试验,探索最大公称粒径为53 mm的花岗岩级配碎石的力学性能。试验结果表明:基于泰波法与i法相结合的级配设计方法要优于单独的泰波法设计方法,初拟级配中n=0.55、i=0.70对应级配的力学性能最佳;8组初拟级配对应力学性能无论最大值或最小值都远远大于规范对普通级配碎石的要求,体现了花岗岩大粒径级配碎石良好的力学性能和应用前景;提升干密度与增大击实功可有效改善花岗岩大粒径级配碎石的力学性能。     

振动成型级配碎石力学性能研究

从室内试验和现场检测两方面,就振动成型级配碎石基层的强度和模量进行研究,并对试验路进行了跟踪观测.研究发现,振动成型级配碎石的CBR值较重型击实有大幅提高,回弹模量高于相同应力状态下重型击实试件.采用振动成型级配碎石铺筑的基层现场CBR试验结果与同等压实度条件下室内CBR值吻合较好.这充分说明了振动成型级配碎石基层优良的力学性能和路用品质.     

分层铺筑与反挖试验条件下级配碎石结构模量特性

为了客观揭示级配碎石模量的结构服役状态相关性,采用室内动三轴材料试验和足尺结构试验开展级配碎石的模量特性研究,室内动三轴试验通过控制含水率、密实度、围压及偏应力等指标探究级配碎石在不同服役状态下的动回弹模量。研究发现,级配碎石的动回弹模量随着含水率的增大而减小,随着密实度、围压及偏应力的增大而增大。采用承载板和便携式落锤弯沉仪(PFWD)测试方法,通过分层铺筑与反挖2种室外足尺试验对级配碎石层顶面当量模量及该层结构模量进行测试与对比分析。分层铺筑测试结果表明：采用承载板法和PFWD方法测试得到级配碎石顶面当量模量和其结构模量均随铺筑层厚度的增加而增加,但增长速度随铺筑厚度增大而减小;级配碎石顶面模量随着下承层的顶面当量模量的增大而增大,但增长速度逐渐降低。反挖测试结果表明,由于上部级配碎石层的影响,反挖处级配碎石顶面当量模量先增加后减小,在开挖深度为20 cm时达到峰值,随着开挖深度的增加逐渐降低,但降低速度逐渐减小。对比室内三轴材料试验和足尺现场结构试验结果发现,级配碎石在足尺路面结构中的结构模量大于其三轴试验测试结果,将三轴模量测试结果用于路面结构设计将低估其承载能力,并产生较大的设计偏差。反挖方法同时考虑了下承层与上覆结构层自重及摩擦力的影响,与其实际服役条件相符。     

级配碎石柔性基层路用性能指标试验研究

为研究级配碎石材料的路用性能,对连续型级配碎石进行动静回弹模量试验,通过试验路进行现场回弹模量测试并反推计算,同时进行室内及现场CBR试验。结果表明,随着作用在级配碎石材料上荷载的变化,模量呈现出较好的非线性特征,其随着荷载的增大而增大;级配碎石混合料的室内和现场回弹模量及CBR试验值均符合规范要求。     

沥青碎石与级配碎石过渡层在防止半刚性基层反射裂缝的对比分析

本文通过三种试验路结构形式对防止反射裂缝的性能进行了对比，试验表明提高半刚性基层的粗骨料含量可以减少沥青路在的横向裂缝，但效果有限，设置级配碎石层和沥青碎石过渡层是有效的方法，沥青碎石防止反射裂缝的效果优于级配碎石，若采用级配碎石夹层，须通过材料设计和施工工艺来提高高级配碎石的模量。     

高速公路倒装结构级配碎石防裂基层的级配与回弹模量试验研究

在对级配碎石原材料质量提出严格技术要求的前提下,对用于高速公路倒装结构的级配碎石防裂基层的级配和回弹模量进行了分析和研究,设计了一种强度高、渗(排)水能力大、施工性能好的骨架嵌挤密实型的级配碎石级配,并通过试验路对该级配的性能进行了验证。     

级配碎石回弹模量试验方法研究

在分析现有6种级配碎石回弹模量试验方法所存在的问题及原因的基础上,提出了一种新的级配碎石回弹模量室内试验方法——有侧限顶面法,推导了侧限修正系数公式和对侧限变形引起的误差进行了分析;并与室内承载板法进行了对比试验。     

大粒径沥青混合料基层施工技术

大粒径沥青混合料(LSAM)基层由于其良好的路用性能而备受关注,但粒径大、容易产生离析、难以压实。该文通过大粒径沥青碎石试验路的施工实践,选定最优级配作为试验路的设计级配;介绍了防止LSAM离析和保证压实的有效措施;并通过对弯沉、回弹模量和钻芯试验的检测,评价了大粒径沥青碎石基层的路用性能,为LSAM的设计和施工提供了依据。     

级配碎石回弹变形特性

级配碎石具有非线性的应力-应变特性,回弹模量是有效描述这一特性的参数,通过室内动三轴试验能够得到较好的模拟级配碎石回弹模量的模型。分析了影响级配碎石回弹变形特性的各种因素,并进行了试验验证。通过数据拟合发现,Uzan模型能更好地反映级配碎石的非线性回弹变形特性,且模型中的回归参数与级配中小于0.075mm筛孔的质量分数有一定的关联性。并针对影响级配碎石回弹模量的两个重要参数：级配中小于0.075mm筛孔的质量分数和含水质量分数,提出相应的取值范围建议。     

级配碎石无侧限抗压回弹模量影响因素分析

级配碎石具有不传递拉应力、拉应变的特性,能有效阻止半刚性底基层的反射裂缝,是一种性能优良的基层材料。该文通过室内试验得到了不同影响因素下级配碎石的模量值,并利用灰关联理论对级配碎石模量的各个影响因素进行了敏感性分析。结果表明:对级配碎石无侧限抗压回弹模量影响最大的因素是压实度,其次为细集料级配,含水量影响最小。此外,还首次提出了矿料级配的量化表征方法。     

含水率对级配碎石动回弹模量影响的试验研究

为了更好地确定含水率对级配碎石动回弹模量的影响,通过室内动三轴试验测定得到不同含水率和应力状态下级配碎石材料的动回弹模量。试验分析可得,随着含水率的不断增加,级配碎石动回弹模量逐渐减小,在98%的压实度下,当含水率从OMC+1%减小到OMC-1%时,级配碎石动回弹模量平均增大幅度为20. 9%;当含水率从OMC减小到OMC-1%时,级配碎石动回弹模量平均增大幅度为14. 6%。在沥青路面结构设计中,采用的动回弹模量是基于最佳含水率条件下的试验值,研究表明:道路运营期间的级配碎石含水率往往大于设计时采用的最佳含水率,其动回弹模量小于设计采用的动回弹模量值;动回弹模量的折减会削弱改善路基的效果,难以发挥提高路基顶面回弹模量的改善作用,可能造成路面结构早期破坏。     

级配碎石刚度过渡层回弹模量的非线性特性

设置于路基与半刚性基层之间的级配碎石层起着重要的功能与结构刚度过渡作用,为了研究级配碎石模量的非线性特性,通过室内动三轴试验分析了含水率、压实度、最大粒径、围压和偏应力对动回弹模量的影响,发现级配碎石动回弹模量受含水率影响较为显著,压实度次之,集料最大粒径的影响程度不明显;动回弹模量随围压的增大而增大,随偏应力增大而缓慢增大。以既有的动回弹模量模型为基础,得到了非线性模型参数,建立了依赖于实际应力状态变化的级配碎石动回弹模量预估公式。研究结果表明:级配碎石动回弹模量具有明显的非线性特性,修正的基于八面体剪应力的回弹模量预估模型考虑了体应力和剪应力的影响,更适合于表征级配碎石回弹模量的应力依赖性。     

倒装式旧路加铺沥青层结构应力分析

级配碎石可有效阻断地下毛细水上升、改善路基的温湿状况,并具有良好的应力消散作用,但应力依赖特性显著,其模量随其结构应力水平而变化。基于旧路加铺路面结构力学分析,研究了级配碎石沥青路面结构应力水平随半刚性基层厚度、沥青层厚度、路基模量、半刚性基层模量和沥青层模量的变化,推荐了各影响参数的取值,基于结构应力分析与级配碎石重复加载动三轴试验,提出了旧路加铺改建路面结构设计要点,为级配碎石模量参数、结构力学分析和旧路加铺改造设计提供依据。     

基于性能的级配碎石混合料设计指标

为提高高速公路用级配碎石基层的混合料质量,需要建立基于性能的级配碎石混合料设计指标。利用BISAR程序计算了福建典型结构级配碎石的最大应力、最大剪应力值,同时预估了100 kN标准荷载作用2 000万次下级配碎石变形量占结构总变形量的百分比;然后选择12种级配碎石混合料测定了动态三轴试验的回弹模量、变形率和静态三轴试验的剪切强度;最后分析提出了基于性能的级配碎石混合料设计指标,用于指导福建省级配碎石混合料设计。结果表明:⑴级配碎石需要足够的模量来保证承载能力,同时在沥青路面结构中该混合料可能会产生压缩永久变形或剪切破坏,因此其混合料需要具有一定的抗永久变形能力和较高的剪切强度;(2)可以取回弹模量300 MPa作为级配碎石混合料承载能力的性能指标;(3)福建省典型结构中级配碎石基层最大剪应力为332.8 kPa,最大主应力为396 kPa,考虑1.2倍保证系数,可以取静态三轴试验的剪切强度395 kPa作为级配碎石混合料的抗剪设计指标;(4)按照级配碎石基层永久变形量占结构总变形率不大于13%考虑,可以取动态三轴试验的20 000次和50 000次的变形率不大于10~(-8)作为级配碎石混合料抗永久变形设计指标。     

级配碎石基层在高速公路上的应用研究

该文分析了半刚性基层和级配碎石的优缺点,设计了半刚性下基层、级配碎石上基层的沥青路面结构。通过室内试验,确定级配碎石混合料的级配,最大干密度为2.278g/cm3、最佳含水量是5.0%。通过铺筑试验路,现场级配碎石基层的回弹模量在400 MPa以上,且具有较好的排水性能。通车3年后的调查结果表明:半刚性下基层、级配碎石上基层沥青路面具有优良的抗裂性能。     

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。     

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...     

提高级配碎石基层使用性能的方法

为了提高路面结构中级配碎石基层的回弹模量,通过材料设计、路面结构组合设计和施工工艺设计,对级配碎石基层的使用性能进行了研究。材料设计的目的是确定出使用性能较好的级配,这是提高其使用性能的内在因素;结构组合设计的目的是以刚性较强的半刚性材料作为级配碎石的底基层,充分发挥级配碎石的强度非线性性能;碾压程序和机具组合设计的目的是形成稳定、均匀的结构层,这是提高使用性能的保证。综合考虑以上因素的试验路模量反算结果表明:级配碎石的强度有大幅度提高。     

蜂巢-再生级配碎石复合基层应用技术研究

建筑废弃物再生利用技术是当下建筑产业的研究热点之一。研究提出一种新型建筑废弃物高效利用道路基层技术——蜂巢-再生级配碎石复合基层技术。首先对蜂巢格室及建筑废弃物再生骨料性能进行了评价，结果显示“建废”再生骨料的杂质含量、吸水率、压碎值均较天然石材差；采用有限元模拟方法，对比分析了蜂巢-再生级配碎石复合基层和普通级配碎石基层的力学响应，结果显示蜂巢约束系统的加入能够有效提升级配碎石基层的整体模量和承载能力；通过试验路铺筑，总结了蜂巢-级配碎石复合基层施工工艺及技术要点，发现蜂巢-级配碎石复合基层在特定条件下基本可以替代水泥稳定碎石基层/底基层。蜂巢-级配碎石复合基层施工快速便捷，并且能够节约工期和资源，具有显著的社会效益和经济效益，应用场景广泛。     

级配碎石基层在渝湛高速公路中的应用

依托渝湛高速公路粤境段工程,选用三种不同的结构组合方式进行了级配碎石基层的应用。根据材料特性采取了有针对性的施工工艺,通过弯沉、抗压回弹模量、变形模量以及压实度的检测,对施工方案进行了验证,并对级配碎石基层的养护管理进行了分析。