冻融循环下橡胶-砂胶结材料力学特性试验

在季节性冻土区,冻融作用将改变桩周土体的强度,并诱发桩基发生病害,研制桩周土体置换材料,探明温度及冻融循环对其力学特性的影响机理,对于季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害的防治非常必要。利用橡胶颗粒、砂和聚氨酯胶黏剂制作试样;开展不固结不排水三轴压缩试验,获得不同条件下橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线;并通过非线性拟合和回归分析,建立试样切线模量和切线泊松比与轴向、径向应变之间的拟合关系式;据此分析了橡胶-砂胶结材料试样在不同的冻融循环次数、温度及围压等条件下的力学特性。结果表明：橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线没有峰值点,为典型的应变硬化型材料;橡胶-砂胶结材料的切线模量介于2.0～9.0 MPa之间,温度对试样破坏强度和切线模量的影响较大,而冻融循环次数和低围压对试样破坏强度和切线模量的影响相对较小;橡胶-砂胶结材料试样的切线泊松比介于0.50～0.75之间,径向应变越大,切线泊松比也越大。相对而言,切线泊松比受冻融循环次数、温度及低围压的影响并不明显,可忽略不计。橡胶-砂胶结材料有望为季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害防治提供支撑。     

橡胶颗粒沥青混合料耐久性改善效果试验研究

为了改善橡胶颗粒沥青混合料的耐久性,在橡胶颗粒沥青混合料中加入不同掺量的高黏改性剂TPS。进行水煮法、水浸法、浸水马歇尔、冻融劈裂和浸水飞散试验。通过和基质沥青、SBS改性沥青作对比分析,发现TPS改性剂加入后,沥青与矿料及橡胶颗粒的剥落率较基质沥青有了大幅度的减小,说明黏附性有了较大提高。浸水马歇尔稳定度、冻融劈裂强度的提高,飞散损失率的下降说明水稳定性能也得到了提高。最终表明橡胶颗粒沥青混合料的耐久性得到了显著的改善,并且提出橡胶颗粒沥青混合料TPS最佳掺入量为12%,沥青混合料拌合温度为185℃。     

橡胶支座压缩剪切变形状态的竖向性能试验研究

通过对不同参数的橡胶支座在压缩剪切变形状态下的竖向性能进行了试验,分析了在压缩剪切变形状态下偏压竖向刚度以及竖向变形量等特性。得出在全面评价橡胶隔震支座特性时,单纯压缩竖向刚度不足以全面反应橡胶隔震支座的竖向压缩性能。以及竖向压力相关的变形与剪切应变相关的竖向变形的一些特点。     

橡胶颗粒/融雪剂复合改性沥青混合料主动除冰试验研究

为解决冬季道路沥青路面易结冰和难除冰的问题,结合橡胶颗粒物理作用和盐化物融雪剂化学作用,制备了橡胶颗粒/融雪剂复合改性沥青混合料,并通过水滴结冰延迟试验、覆冰破损试验和融冰速率试验测试了融雪剂改性沥青混合料以及橡胶颗粒/融雪剂复合改性沥青混合料的抗凝冰能力。结果表明：1)温度介于-2℃～-5℃时,橡胶颗粒/融雪剂复合改性沥青混合料具有良好的抗凝冰能力;2)在-5℃时,掺入5%的融雪剂,试件表面结冰延迟约8 min,其结冰质量损失率是未掺融雪剂试件的13.62倍,其平均融冰速率较未掺融雪剂试件提升了约26%;3)在温度降至-10℃时,融雪剂改性沥青混合料抑冰效果不再明显,但在荷载作用下,橡胶颗粒/融雪剂复合改性沥青混合料仍具有一定的除冰能力。     

粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响

为解决川西地区混合土路基压缩变形问题,为该地区高速公路、铁路建设提供理论分析基础,针对该地区路基常用混合土,考虑粗颗粒含量影响,进行天然混合土大型压缩试验研究。选取川西地区3组典型天然混合土土样,对其分别采用筛分法剔除20,10,5 mm粒径颗粒,制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样,进行粗粒土压缩试验研究。通过对比不同粗颗粒含量的土样在相同试验条件下的孔隙比及压缩模量的不同变化情况,分析川西地区混合土压缩特性受粗颗粒含量的影响规律及其影响机理,确定粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间。结果表明：大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性有显著影响,同种混合土中大于5 mm的粗颗粒含量越高,在相同竖向荷载下的单位沉降量越小,孔隙比变化越小,压缩模量越大;大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间为30%~45%,土体压缩时,混合土中大于5 mm粗颗粒含量小于30%时,细颗粒起主要承担作用,土体可压缩性高,此时粗颗粒含量的增加,对于混合土的压缩特性影响不大;当粗颗粒含量超过30%时,粗、细颗粒共同作用,粗颗粒骨架逐渐形成,粗颗粒对混合土压缩特性的影响开始逐渐起作用;当大于5 mm粗颗粒含量大于45%时,粗颗粒的骨架作用起主要作用,土体可压缩性显著降低;土体中的矿物成分对压缩特性也产生影响,高岭石含量高的土样,强度较高,但压缩性较低。     

废旧橡胶颗粒沥青混合料水稳定性研究

在分析沥青路面水损害产生机理的基础上,通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,对普通AC-20沥青混合料、掺加废旧橡胶颗粒后（内掺法AC-20、外掺法AC-20上下限及中值）的沥青混合料进行了水稳定性分析。试验结果表明,随着废旧橡胶颗粒的掺加,破坏了沥青与矿料间的粘附力,使沥青混合料的水稳定性下降。     

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题,提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性,采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响,试验结果表明：动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类,动剪切模量随着剪应变的增大而减小,阻尼比则随着剪应变的增加而增大,变化曲线趋势基本一致;新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小,橡胶颗粒含量达到20%时,动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著,新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后,基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型,Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据,并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后,将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明：新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%,这种新型填料动剪切模量适中,阻尼比较大,具有较好的抗震减震能力,能够替代砂土成为一种回填材料。     

废旧橡胶颗粒沥青混合料高温稳定性研究

为了减轻废旧轮胎带来的污染问题和改善沥青混合料的路用性能,在室内进行了废旧橡胶颗粒沥青混合料的试验研究。通过对5种级配沥青混合料进行的车辙试验,分析了橡胶颗粒沥青混合料抗车辙的基本路用性能。结果表明,橡胶颗粒沥青混合料具有良好的高温抗车辙性能,论证了将废旧轮胎橡胶颗粒作为骨料应用于路用沥青混合料的可行性。     

橡胶颗粒沥青混合料抑制结冰试验研究

通过负温度有水轮碾试验,研究了不同掺量橡胶颗粒沥青混合料抑制结冰能力。结果表明:通过测定冻结过程中路表摆值的变化,可以区分不同橡胶颗粒掺量沥青混合料抑制结冰能力;摆值平均加权衰减量和衰减率与橡胶颗粒掺量有良好的线性关系。     

橡胶-水泥稳定碎石持强增韧特性研究

为了增加水泥稳定碎石半刚性基层材料的韧性,有效提高其抗裂性能,以减少因基层开裂引起的路面反射裂缝,以粒径为2.36~4.75 mm的橡胶颗粒等体积替换同粒径的集料,制备了持强增韧型橡胶-水泥稳定碎石材料。橡胶颗粒掺量分别为该粒径集料总体积的38%、57%、76%和95%。采用材料试验系统（MTS）开展了7 d无侧限抗压强度试验、四点弯曲强度试验和劈裂强度与模量试验,揭示了无侧限抗压强度、最大劈裂与弯拉应变及劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的变化规律,提出了一种强度满足规范要求、模量可调控的水泥稳定碎石材料制备方法。研究结果表明：橡胶-水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度随橡胶颗粒掺量的增加而减小,且两者呈幂函数关系,当掺量在80%以下时可满足规范中的强度要求;最大劈裂应变随橡胶颗粒掺量的增加而逐渐增大,在保证强度的基础上,极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的1.9倍,而弯拉应变则先增大后减小,在保证设计强度的前提下,极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的3.79倍;劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的增加而减小,两者呈幂函数关系;橡胶-水泥稳定碎石的韧性较传统水泥稳定碎石显著增强,从而提高了其作为半刚性基层材料的抗裂性能;橡胶颗粒的掺入使水泥稳定碎石在保证强度的前提下,实现了破坏应变显著增大（即断裂能显著增大）、模量可调可设计的功能。     

水泥混凝土桥面防水粘结层剪切性能研究

为了研究水泥混凝土桥面防水粘结层的粘结性能,采用层间直接剪切试验测定防水粘结层的抗剪强度,并对防水材料类型、试验条件、水泥混凝土界面处理和沥青混合料类型等因素对粘结性能的影响进行分析.结果表明:温度的变化对层间粘结性能的影响最为显著,其他依次为防水材料类型、水泥混凝土界面处理和沥青混合料类型;溶剂型粘结剂比水性沥青基涂...     

再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为了评价掺有再生沥青路面(RAP)材料的沥青混合料的疲劳性能,以及不同RAP材料用量对沥青混合料疲劳性能的影响,进行了室内再生沥青混合料疲劳试验研究。疲劳试验中采用了沥青路面表面层沥青混合料,选用了间接拉伸(IDT)强度试验和半圆弯曲(SCB)疲劳试验方法,进行了RAP材料质量分数分别为0%、10%、20%和30%的疲劳试验。试验结果表明:沥青混合料中RAP材料质量分数小于20%时,对沥青混合料疲劳性能影响不大,而RAP材料质量分数为30%时,疲劳性能明显下降。初步建议了表层沥青混合料合适的RAP材料质量分数不宜超过20%。     

混凝土桥面防水粘结层剪应力计算分析

运用ANSYS有限元分析软件,对混凝土桥面防水粘结层剪应力进行计算,分析超载、车辆行驶状态、沥青铺装层厚度及模量、防水粘结层模量、层间接触状态等对防水粘结层最大剪应力的影响.计算结果表明,当超载100％时,防水粘结层最大剪应力增大约3.2倍;特殊路段紧急刹车时层间可能出现的最大剪应力约为车辆正常行驶时的11.8倍;最大...     

界面污染对半刚性基层与沥青混凝土面层层间黏结性能影响的试验研究

利用MTS试验机及自制的直剪和拉拔模具,进行了不同水、温状态下界面污染对半刚性基层与沥青混凝土面层层间黏结性能影响的试验研究,揭示了层间抗剪强度和拉拔强度随界面污染量变化的规律.研究结果表明,保持半刚性基层与沥青混凝土面层层间界面的洁净与干燥,对提高其层间黏结性能、确保基层面层的整体性具有十分重要的意义.     

含水量对土石混合介质剪切波传播速度的影响分析

采用室内重型击实试验的方法,分别对低液限粘土、粉质粘土、砂土的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下的剪切波速对比试验。研究了纯土试件在密度一定的条件下试件剪切波速随含水率的变化规律,同时分析了纯土试件含水量对剪切波速影响的机理。大量试验结果表明,土体的含水量与土石混合介质的剪切波速存在显著的相关性,即剪切波速随含水量的增加而减少,同时在土石混合料中这种相关性随着含石量的增大而逐步减弱。研究结果将为土石混合料压实质量剪切波速测试分析技术提供理论依据。     

干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验

为探究库水位周期性涨落条件下,库岸边坡消落区岩体的强度劣化特性及损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,通过干湿循环试验模拟库岸边坡岩体的实际赋存环境,以常规单轴、三轴试验为手段,开展干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验研究,分析干湿循环作用下红砂岩波速等特性的演化规律,定量分析了干湿循环作用对红砂岩强度主要力学参数的影响,并提出了基于黏聚力的损伤变量。结果表明：随干湿循环作用次数的增多,红砂岩的波速逐渐减小,孔隙率逐渐增大,减小和增大的趋势呈现出明显的三阶段特征,红砂岩单轴强度也逐渐减小,对应的峰值应变逐渐增大,其破坏形式为脆性破坏;以波速计算的红砂岩损伤变量表明,损伤变量随干湿循环次数的增多呈非线性增大趋势,可采用幂函数拟合;干湿循环作用下红砂岩黏聚力显著减小,而摩擦角变化不明显,干湿循环作用主要通过弱化黏聚力造成红砂岩单轴强度的降低,单轴抗压强度降低百分比η_1N与黏聚力降低百分比η_2N呈显著非线性对应关系;提出了基于黏聚力衰减的新损伤变量,并通过与波速损伤变量的计算值和试验值的对比验证了该损伤变量指标的合理性。     

沥青稳定基层混合料疲劳性能试验研究

对5种级配的沥青稳定基层混合料进行了控制应变的三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了级配、沥青用量、沥青品种和温度对沥青稳定基层疲劳性能的影响规律。研究表明:悬浮密实型沥青混合料的疲劳性能较嵌挤型沥青混合料好得多;沥青用量增加,疲劳寿命显著增长,由马歇尔方法确定的最佳沥青用量并非沥青混合料疲劳性能最佳的沥青用量;沥青混合料疲劳寿命随试验温度的提高而显著增长;采用改性沥青的沥青混合料疲劳性能较普通沥青有一定改善。这些规律可以为沥青稳定基层的混合料设计提供参考。     

基于压缩式制冷技术的多年冻土保护方法研究

冻土退化及路基融沉病害是中国多年冻土区交通工程面临的关键障碍.基于制冷技术,提出一种更具实时性和有效性的多年冻土保护方法.通过多年冻土制冷需求分析、制冷方法对比、驱动源供应方法分析,提出太阳能光伏驱动压缩式制冷的节能方案.设计一款路基专用的一体化制冷系统,并从资源性、技术性、经济性等角度论证其实用性.研究结果表明:压缩...