热阻式SMA-13沥青混合料级配优化

为了研究热阻式SMA-13沥青混合料中耐火碎石最佳掺量, 设计了SMA-13沥青混合料配合比方案, 即在2.36~4.75 mm集料中, 耐火碎石体积掺量为100%, 在4.75~9.5 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为20%、40%、60%、80%、100%, 在9.5~13.2 mm集料中, 耐火碎石体积掺量分别为10%、20%、30%;研究了耐火碎石掺量对SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能的影响规律, 提出了耐火碎石最佳掺量, 并分析了最佳掺量下热阻式SMA-13沥青混合料路用性能和阻热性能。试验结果表明: 与普通SMA-13沥青混合料相比, 将2.36~4.75 mm集料全部替换为耐火碎石时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低约3%, 试件温度降低约1.4℃; 4.75~9.5 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低5%~10%, 试件温度降低约5.7℃, 阻热效果明显, 耐火碎石掺量超过60%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能急剧衰减, 阻热效果不明显, 掺量为60%~80%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能降低幅度达到10%~20%, 而试件温度降低幅度不超过0.7℃; 9.5~13.2 mm耐火碎石掺量占该粒径普通集料10%~20%时, 热阻式SMA-13沥青混合料路用性能基本不变, 而阻热效果明显, 掺量达到20%时, 路用性能降低约13%, 试件温度降低约7℃, 耐火碎石掺量超过20%时, 路用性能急剧下降, 无阻热效果, 试件温度增加0.1℃; 基于热阻式SMA-13沥青混合料降温效果最佳原则, 建议2.36~4.75、4.75~9.5与9.5~13.2 mm耐火碎石掺量分别占同粒径普通集料的100%、60%和20%。      

大粒径大孔隙沥青碎石抗裂基层的应用研究

针对长沙机场高速公路旧路面水泥稳定碎石基层水泥用量大、强度高从而导致路面反射裂缝特别严重的问题,提出采用“骑缝黏贴抗裂贴+大粒径大孔隙沥青碎石抗裂基层”方法进行处治,并对大粒径大孔隙沥青碎石抗裂基层混合料配合比设计方法、混合料路用性能等方面进行相关试验研究,提出了全新的配合比设计方法。通过试验段运营2 a后实测数据表明,大粒径透水沥青混合料基层具有良好的防治反射裂缝能力,有效解决了长沙机场高速公路反射裂缝严重这一技术难题。     

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。     

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FLAC~(3D)模拟验证基层结构合理性

为验证彰武地区水泥稳定风积沙碎石基层试验路铺筑后,各项指标是否满足规范和路用要求,通过FLAC~(3D)数值模拟的方法,对新建基层后路面沉降、应力规律及塑性区分布等进行了深入研究,得到了在行车荷载作用下,Z向位移最大值出现在受车轮作用处,其值为16.56(0.01mm),小于设计弯沉71.15(0.01mm);最大和最小主应力均呈现梯形分布的趋势,当路面行车荷载对称布置时,最小(大)主应力也沿着路面基层中线呈对称分布;行车荷载作用下,整个路面基层结构没有出现剪切破坏或者抗拉破坏的单元,路基始终处于稳定状态,没有发生塑性破坏,表明基层结构的方案合理并有效。     

粉煤灰—水泥稳定碎石基层力学特性的试验研究

通过不同配合比混合料试件的室内试验,从抗压强度、压缩模量、劈裂强度、劈裂模量以及干缩系数等方面,系统研究了粉煤灰－水泥稳定碎石基层的力学性能。表明,用一定剂量的粉煤灰替代部分水泥可以有效地改善水泥稳定碎石基层的路用性能。在此基础上,提出了粉煤灰－水泥稳定碎石基层的最佳配合比参考范围。     

淮北水洗煤矸石的基层应用可行性研究

为研究通过水泥稳定将淮北水洗煤矸石应用于公路路面基层的可行性,避免原材料中有害成分的影响,首先检测了煤矸石的成分,然后通过电镜观测了其通过水泥稳定后的状态。为满足路面基层混合料的指标要求,通过击实试验确定了试件的最佳含水率,测试了按不同剂量直接掺入水泥稳定时试件的7 d无侧限抗压强度,结果发现该指标偏低。为此,参照规范中普通水泥稳定碎石级配,按照用水洗煤矸石替代4.75～9.5 mm普通集料的思路,设计了多种级配,并制备试件,对比测试了其7 d无侧限抗压强度。试验结果表明,适宜的质量比例为:1#料25%～30%,煤矸石(替代3#料)43%～47%,4#料16%～18%,最后确定2#料的用量。按照此原则设计混合料级配,当水泥剂量为5.5%时,试件的7 d无侧限抗压强度均值可大于5.0 MPa,满足各类公路路面基层与底基层的需要,从而验证了淮北水洗煤矸石替代集料应用于公路路面基层的可行性。     

高等级公路路面结构内部排水系统的研究与探讨

通过对公路路面结构内部排水系统的研究和试验，证实沥青稳定碎石排水基层和水泥稳定碎石排水基层的配合比其抗压强度均能满足规范要求。这种路面排水结构基本上可消除唧浆现象，所用排水基层混合料与一般的同种混合料在施工上没有差别，容易控制。     

26.5~53mm大粒径碎石骨架结构性能试验研究

粗集料的粒径和级配对骨架密实型路面基层材料的性能有重要影响。为研究26.5~53mm大粒径碎石的骨架结构性能,选用回弹模量和破碎率两个指标分别评价大粒径碎石骨架结构的承载能力和稳定性。将26.5~31.5mm、31.5~37.5mm和37.5~53mm三档大粒径碎石集料按单粒径、两粒径和三粒径掺配成不同级配,通过振动击实法成型试件并测试其回弹模量和破碎率。试验结果表明:单粒径级配下,试件的回弹模量随粒径增大而提高;两粒径级配下,两档集料含量接近时,试件的回弹模量较高;三粒径级配下,当材料组分改变时,试件的回弹模量变化较小且略高于单粒径级配试件和两粒径级配试件。 破碎率试验中,单粒径级配下,碎石粒径增大会稍稍加剧骨架的破碎程度;两粒径和三粒径级配下,各级配试件的破碎率接近且小于单粒径级配试件,且三粒径级配试件的破碎率变化幅度最小。因此,在制备骨架密实型路面基层材料时,推荐以多粒径级配或较大粒径的碎石集料形成骨架。     

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。     

沥青稳定碎石基层厚度对其动态力学性能的影响研究

选定2种常用沥青稳定碎石基层混合料,采用大马歇尔实验法确定其最佳沥青用量.依据最佳沥青用量,以2.0、2.5、3.0倍最大公称粒径高度成型试件,进行动态贯入蠕变试验和间接拉伸疲劳试验,分析不同试件高度对动态贯入蠕变模量和疲劳寿命的影响.试验结果表明,2种沥青稳定碎石基层混合料在80mm左右厚度能获得较高的动态贯入蠕变模量和疲劳寿命.因此,对于沥青稳定碎石单层摊铺厚度推荐在80mm左右,这将获得良好的路用性能.     

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。     

大孔隙水泥稳定碎石(CTPB)排水基层性能的室内试验研究

通过室内试验,研究了用于路面排水结构层的大孔隙水泥稳定碎石(CTPB)的材料要求、配合比设计、压实成型方法、强度特性和抗压回弹模量等。得出了以下结论:集料颗粒的最大粒径选择应以排水层的厚度及该层的结构强度要求为基础;水泥含量、C/A及孔隙率Va是影响CTPB排水基层混合料抗压强度最显著的因素;施工中,CTPB排水基层混合料的成型应采用静压成型,不宜采用振动压实;要求集料具有较低的压碎值。     

工业固废新型混凝土作为公路建筑材料的性能评价

为充分利用工业固废(粉煤灰+炉渣)研制新型混凝土建筑材料在公路路堤、公路路面基层以及次基层的适用性,通过对不同水泥掺量(0%、2%、4%、6%、8%)、不同炉渣掺量(0%、10%、20%、30%、40%)进行压实实验和无侧限抗压强度实验。研究结果表明:随着水泥掺量或炉渣掺量的增加,压实混合料的最大干密度增大,最佳含水率减小,水泥-粉煤灰-炉渣混合料的最大干密度比类似级配的天然砂粉粒径的最大干密度低,有利于在可压缩性土体上建造轻型路堤;工业固废混凝土承载比随着水泥掺量的增加而提高,水泥掺量一定时,工业固废混凝土承载比随着炉渣掺量的增加而提高,表明在适当的配合比组合下,其适用于公路路面的基层和次基层。     

半柔性路面基层在干线公路中的应用研究

通过对半柔性路面基层材料试验研究,探讨了乳化沥青-水泥稳定碎石混合料设计、性能试验、半柔性基层路面结构力学分析、施工工艺。结果表明:采用骨架嵌挤级配、振动压实法确定最佳含水量、干湿劈裂强度确定最佳乳化沥青用量的乳化沥青-水泥稳定碎石半柔性混合料设计方法,混合料具有较好的物理、力学性能、高温稳定性、低温柔性、抗疲劳性能;采用乳化沥青-水泥稳定碎石基层代替半刚性基层,可降低路面最大竖向剪应力,提高路面抗裂能力;试验路应用表明乳化沥青-水泥稳定碎石混合料具有均匀性好、易压实的特点。     

基于疲劳方程的水泥乳化沥青稳定碎石基层试验研究

水泥乳化沥青稳定碎石作为路面结构基层材料,其路面结构设计的控制指标也应是抗拉强度,因此,对路面结构进行疲劳寿命预测,以验证设计的合理性是非常必要的。根据水泥乳化沥青稳定碎石基层配合比设计结果,对三种不同配比组成的梁式试件在控制应力水平的条件下进行疲劳性能试验,研究材料的抗疲劳能力,并建立疲劳寿命预估方程,对水稳碎石基层施工具有指导意义。     

水泥稳定超大粒径砂砾石在路面基层施工中的应用

水泥稳定砂砾是用原来松散的砂砾土中,掺入足量的水泥和水,经拌和得到的混合料在压实和养生后,其抗压强度符合规定的要求的路面基层,属于半刚性基层。水泥稳定超大粒径砂砾石路面基层,是使用超过规范粒径规定的(最大粒径80mm)的天然砂砾石,修筑路面基层。     

水泥稳定沥青路面冷再生基层材料设计

研究以水泥为稳定剂的沥青路面冷再生基层材料的组成设计,对旧沥青路面材料以及掺加新料进行分析,确定几种新、旧料掺配比例。通过击实试验确定再生混合料的最佳含水率和最大干密度,采用7 d无侧限抗压强度试验确定掺配比例和水泥用量。最后对劈裂强度、抗压回弹模量等力学性能进行分析。结果表明:当旧料与新料(粒径10~30 mm)的掺配比例为80∶20、水泥稳定中粗粒土中水泥的质量分数为5%时再生混合料强度较高,符合经济性要求,且具有良好的力学性能。     

振动成型法水稳碎石技术

课题背景 目前我国大部分公路路面结构采用规范级配水稳碎石基层沥青路面结构形式,其中比较典型的弊病有：在沥青路面铺筑前水稳碎石基层出现大量裂缝;水稳碎石基层混合料的水泥剂量在5.5%左右;成型后水稳碎石基层表面光滑;为保证芯样的完整和强度,往往通过加大水泥剂量来实现;     

水泥稳定碎石，粉（砂）土基层的应用研究

本文基于室内试验数据和试验路段铺筑，通过对粉砂土地区半刚性基层水泥稳定碎石混合料中掺加粉（砂）土代替部分细集料的研究，提出了实用的配合比，对于石料缺乏的粉砂土地区二级及二级以上公路的路面基层混合料利用粉砂土代替石料，降低工程造价，具有很高的参考价值。