水泥稳定级配碎石基层材料路用性能及超轴载下疲劳寿命研究

目的研究较低掺量的水泥的级配碎石基层材料完全满足重载交通下的力学性能指标和路用性能指标,分析水泥稳定级配碎石基层材料的路用性能及在重载交通下的适用性.方法运用《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51—2009)中规定的试验方法,采用骨架密实型级配,通过静压和振动两种成型方法,在最佳含水量时制作试件.结果当水泥质量分数在3.5%以上时,骨架密实型水泥稳定级配碎石材料的基层强度可以达到重载交通路用性能要求.当轴载不大于140 k N的情况下,水泥稳定级配碎石的使用寿命可以满足设计期内使用的要求.结论使用水泥稳定级配碎石做道路基层时,推荐使用水泥质量分数为3.5%~4.5%,水泥稳定级配碎石基层材料对重载交通具有良好的适用性.     

高液限土路基填料改良的试验研究

针对高液限土含水率高、水稳定性差等特点,采用生石灰和水泥两种材料进行改良处理,通过一系列的室内试验研究了不同掺量下改良土的物理性质、CBR值、水稳性以及干湿循环强度特性.结果表明,高液限土掺水泥改良后CBR值随掺量线性增长,而生石灰在掺量超过4%后CBR值变化平缓;掺量对高液限改良土的水稳定性有显著的影响,生石灰和水泥的掺量分别低于4%和6%时水稳定性较差.综合考虑CBR值、水稳定性以及干湿循环无侧限抗压强度特征等因素,掺4%生石灰或7%水泥改良后,高液限土可用作高速公路的路基填料.     

水泥稳定碎石收缩性能试验研究

为研究不同水泥掺量水泥稳定碎石收缩性的问题,通过对3%、4%和4.5%(质量分数)3种剂量的水泥稳定碎石进行干缩、温缩室内试验,得到不同水泥掺量水泥稳定碎石的干缩系数、温缩系数和含水率随时间的变化曲线.研究结果表明:水泥掺量是影响基层材料收缩性能的主要因素;水分和温度的控制也能减少收缩,抑制反射裂缝.该结果为防治反射裂缝的研究提供依据.     

级配碎石变形特性的试验

针对级配组成、水的质量分数及密实度等3个因素对级配碎石的影响,采用精密非粘结材料分析仪(precision unbound materials analyzer,PUMA)试验和重复荷载加州承载比(California bearing ratio,CBR)试验方法,研究了级配碎石的抗变形能力.借助累积塑性变形和弹性形变...     

掺加钢渣的半刚性基层材料性能

为了实现固体废弃物钢渣在半刚性基层材料中的合理利用,首先选用C-B-3型骨架密实型级配进行击实试验,根据7 d无侧限抗压强度结果优选出适宜的水泥掺量和钢渣掺量组合。其次,对优选组合的混合料进行了无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗压回弹模量以及抗收缩和抗冲刷性能测试。最后,分析不同养护龄期下水泥掺量和钢渣掺量对基层材料性能的影响,揭示水泥和钢渣在基层材料中的强度形成机理。研究结果表明:水泥掺量一定时,钢渣基层材料无侧限抗压强度随钢渣掺量的增加呈现先增大后减小的趋势。水泥掺量(质量分数,下同)为5%时,与未掺钢渣基层材料相比,养护7、14、28 d的45%钢渣掺量基层材料抗压强度分别提高6.8%、9.6%、6.0%;65%钢渣掺量基层材料则分别提高11.3%、15.4%、12.1%。5%水泥掺量下,养护28 d的45%和65%钢渣掺量基层混合料较未掺钢渣基层混合料冲刷质量损失率减小0.031%和0.046%;6%水泥掺量下则分别减小0.034%和0.041%。5%水泥掺量下,65%钢渣掺量的混合料较未掺钢渣时干缩系数减小52.4%,温缩系数提高26.9%;6%水泥掺量下则分别减小49.4%和提高31.6%。因此,在合理掺量下,钢渣基层力学性能和抗冲刷性能明显优于普通水泥稳定碎石,钢渣在一定程度上可改善基层材料的抗干燥收缩性能,但却不利于抗温度收缩性能。     

级配对低剂量水泥改性级配碎石性能的影响

为了探讨级配对低剂量水泥改性级配碎石性能的影响,促进低剂量水泥改性级配碎石基层结构的推广应用,参照相关规范中水泥稳定碎石和级配碎石的级配范围,选择了4种具有代表性的级配制备低剂量水泥改性级配碎石,进行了无侧限抗压强度、抗压回弹模量及CBR试验,干缩和温缩试验,液塑限和渗水试验,对比分析了不同级配的低剂量水泥改性级配碎石的路用性能及其随龄期的变化规律。研究结果表明,级配对低剂量水泥改性级配碎石路用性能具有明显的影响,粗集料偏多会降低无侧限抗压强度和抗压回弹模量,而细集料偏多会降低CBR值;级配对干缩性能与温缩性能的影响具有相似规律,增加粗集料、减少细集料,有利于控制碎石基层收缩裂缝的产生;无论哪种级配,低剂量水泥改性级配碎石均具有良好的渗水性能和水稳定性。综合比较,宜选择粗细集料均具有一定含量的骨架密实型级配用于低剂量水泥改性级配碎石。     

抗裂型水泥稳定碎石配合比设计及路用性能研究

为了提高水泥稳定碎石的抗裂能力,选取广东省佛山地区花岗岩集料,通过大量室内试验进行了抗裂型水泥稳定碎石混合料的配合比设计和路用性能分析.首先,采用两级干捣试验根据骨架间隙率合理极小值获得了三档粗集料的最佳配比,并采用i法和CBR试验得到了CBR值最大的细集料密实级配.其次,采用7d无侧限抗压强度试验,确定了强度最大的粗细集料最佳配比,由此提出了骨架密实结构的抗裂型水泥稳定碎石混合料的设计级配及最佳水泥剂量.最后,通过路用性能检验,并与施工规范悬浮密实级配进行了对比,结果表明,设计级配的各项路用性能均明显优于规范级配.因此,所提出的骨架密实结构水泥稳定碎石混合料具有优良的抗裂性能,可应用于工程实际.     

低水泥剂量稳定级配碎石基层在沥青路面大修工程中的应用

目的利用低水泥剂量稳定级配碎石基层技术,解决传统半刚性基层收缩开裂引起反射裂缝及由此导致的路面病害问题.方法在对该种材料强度形成机理分析的基础上,通过室内试验研究低水泥剂量稳定级配碎石材料的强度和变形特性;并依托沈环北线(横道岭-台山堡)大修工程,对铺筑的低水泥剂量稳定基层进行现场检测.结果室内试验中,无侧限抗压强度试验的结果表明:当水泥掺量为2.5%时,低水泥剂量稳定级配碎石基层强度满足现行规范中对中、轻交通等级的要求;当水泥剂量为3.0%时,满足规范中对重交通等级的要求.回弹模量试验的结果表明:水泥剂量超过2.5%时,回弹模量呈快速增长;裂强度实验结果表明:水泥剂量超过2.5%时,该种材料的间接抗拉性能和常规半刚性基层材料接近.试验路检测证明,低水泥剂量稳定级配碎石基层沥青路面反射裂缝显著减少.结论低水泥剂量稳定级配碎石基层技术应用在辽宁省公路大修工程当中是可行的,中、轻交通等级下,推荐采用水泥剂量为2.5%;重交通情况下推荐水泥剂量为3%.     

基于无侧限抗压强度水泥稳定碎石风积沙基层配比研究

近年来,内蒙古地区沙漠化程度有逐年上升的趋势,当地的风积沙储量很大,若能够解决风积沙作为公路基层筑路材料使用问题,使其强度和稳定性达到基层建设标准使用要求,则筑路取料方便,运输经济。风积沙粒径均匀,天然含水率较低,透水性好,保水性能差,级配不良。采用悬浮密实结构选取水泥掺量为9%、10%、11%的掺配比例,组成水泥稳定碎石风积沙作为基层材料,在最佳含水率条件下,研究分析了不同配合比下7 d、28 d无侧限抗压强度值。通过水稳定系数,在相对高掺量水泥固化下,按照试验设定的配合比,对水泥稳定碎石风积沙的水稳定性进行了对比分析。     

CT技术的低水泥含量级配碎石基层材料性能

为研究低水泥含量级配碎石基层材料的性能,采用医用CT扫描技术,对基层材料的试件断面进行扫描试验,获得低水泥含量级配碎石基层材料CT图像,并通过影像特征探究级配碎石的宏观力学破坏与内部细观变化规律,得出内部损伤与温度,孔结构与抗压强度的关系.试验结果表明:温度对低水泥含量级配碎石材料的抗压强度影响较小;利用CT扫描技术,发现对材料影响最大的温度阀值段为-15℃至-30℃之间.     

铣刨料掺量及掺配方式对再生水稳碎石路用性能的影响

为了研究铣刨料掺配方式、铣刨料粒径对再生水稳碎石路用性能的影响,基于铣刨料的物理力学性能和筛分试验结果,采用整体掺配和分档掺配的级配设计方法,设计了13组不同铣刨料掺量和掺配方式的级配方案,开展击实试验和路用性能试验,分析7 d抗压强度、28 d劈裂强度、28 d干缩性能、28 d抗冲刷性能,研究铣刨料掺量及掺配方式对再生水稳碎石路用性能的影响。试验结果表明:铣刨料掺量越高,其最佳含水率越大,最大干密度越小,再生水稳碎石的空隙率大于普通水稳碎石;随着铣刨料掺量的增加,再生水稳碎石的7 d抗压强度、28 d劈裂强度降低,28 d干缩系数、冲刷质量损失率均增大。采用整体掺配时,全再生水稳碎石(铣刨料掺量为100%,质量分数,下同)的7 d抗压强度比普通水稳碎石(铣刨料掺量为0%)降低了16.3%,28 d劈裂强度降低了25%,28 d干缩系数增大了16.4%,冲刷质量损失率增大了62.3%。铣刨料的掺配方式对再生水稳碎石的路用性能影响较大,用天然碎石取代铣刨料时,取代粒径越小,其抗压强度、劈裂强度、干缩系数越小,冲刷质量损失率越大。铣刨料掺量为75%时,用天然碎石替代20～30 mm的铣刨料后,分档掺配的再生水稳碎石(F75-30)的7 d抗压强度比整体掺配的再生水稳碎石(XT-75)增大了4.8%、28 d劈裂强度增大了4.4%、冲刷质量损失率降低了4.6%,干缩系数增大了3%;用天然碎石替代0～5 mm的铣刨料后,则分别降低了4.1%、3%、-2.3%、2.5%。     

不同类型水泥稳定碎石温缩系数对比试验

目的研究水泥质量分数、级配类型和拌和方式对水泥稳定碎石材料温缩性能的影响.方法对传统应变片法进行了优化,拟合温度-应变关系式,求导得温度-补偿系数关系式,建立了采用微晶玻璃作为补偿材料的高精度温缩系数测量方法 .结果常规拌和条件下,抗裂级配(骨架-嵌挤密实型)水泥稳定碎石的温缩系数高于常规级配(骨架密实型);振动拌和条件下,抗裂级配水泥稳定碎石的温缩系数低于常规级配水稳碎石,降低幅度约为10%.常规级配条件下,振动拌和工艺对水泥稳定碎石的温缩系数影响较小,温缩系数平均值降低约3%;抗裂级配条件下,经振动拌和后的水泥稳定碎石的温缩系数显著低于常规拌和,降低幅度在60%以上.结论采用优化后的温缩系数测量方法能够有效降低试验误差,而且抗裂型级配水泥稳定碎石抗温缩性能的好坏与拌和工艺之间的关系非常密切,在实际工程中在使用抗裂型级配水泥稳定碎石材料的同时应采用振动拌和工艺,以保证基层材料的抗温缩性能.     

低水泥剂量稳定级配碎石基层典型结构分析

目的找寻适应不同交通等级的合理的低水泥剂量基层沥青路面结构.方法拟定低水泥剂量级配碎石基层沥青路面结构,利用有限元软件计算以低水泥剂量稳定级配碎石取代半刚性基层后对弯沉、沥青层底拉应力等设计指标的影响,并结合交通荷载分析各结构层厚度组合合理性.结果轻交通等级下,推荐使用5 cm普通沥青混凝土面层+22 cm水泥质量分数为3%的低水泥剂量稳定级配碎石单基层;中交通等级下,推荐采用上基层厚度大于15 cm的水泥质量分数为2.5%的低水泥剂量稳定级配碎石,半刚性下基层厚度至少为20 cm结构组合形式;重交通等级下,推荐采用15 cm水泥质量分数为2.5%的低水泥剂量稳定级配碎石上基层和15 cm+20 cm半刚性双基层结构组合.结论在重、中交通荷载作用下,合理的低水泥剂量级配碎石基层能够在防治反射裂缝同时,较好地满足交通荷载需求.     

滞洪区路堤改良路基填土CBR试验研究

滞洪区亚粘土作路基基层、底基层填料土必须进行固化改良,本文采用石灰—粉煤灰、水泥—粉煤灰组合和水泥—石灰组合对其进行改良研究,以承载比CBR值作为指标,针对不同的压实度、固化剂不同配合比掺量开展了系列试验,并进行了分析和讨论.试验结果表明,三种改良填料土的抗压强度,随着压实度增加,分别先呈现不同比例的增长,但增加到一定值后,开始趋于平稳或弱有减少,可控制压实度在93%～96%之间,能兼顾施工质量与经济.水泥—粉煤灰组合改良土和石灰—粉煤灰土在水泥或石灰掺量一定时,其承载比随着粉煤灰掺量的增大呈先增大后减少;水泥—石灰组合和石灰—粉煤灰组合改良土在水泥或粉煤灰掺量一定时,其承载比也随石灰掺量的增大呈先增大后减少.三种改良土粉煤灰、石灰掺量都存在最佳配合掺量,基于试验结果,笔者就三种改良路基土给出了建议的配比.     

粉煤灰掺量与砂浆强度和水化参量的关系

对水胶比为0.15,I级粉煤灰掺量分别占胶凝材料总量（质量分数）为0,0.20,0.30,0.45和0.55的砂浆试样,经标准养护（d)7,28,90,180和365时的抗压强度、浆体非蒸发水量和CH含量,进行了系统测试,试验数据经回归分析,发现粉煤灰掺量与砂浆抗压强度、非蒸发水量和CH含量之间,分别存在很好的线性相关关系,从中,可以定量研究在不同的粉煤灰掺量和养护龄期时,粉煤灰效应对大掺量粉煤灰水泥基材料的力学性能和水化进程的影响规律。     

花岗岩残积土路用性能石灰改良试验研究

为了改善云母含量较高、含水率较大的粗细粒含量近似等分花岗岩残积土路用性能,进行石灰改良处置,通过室内试验和现场检测,研究该石灰改良土路用性能变化规律和应用效果.试验结果表明:随着掺灰量增加,塑限上升、液限下降,但塑限变化大于液限;掺灰量与击实指标关系曲线存在平缓段,此时掺灰量适中(3%-5%);CBR(全称California bearing ratio,是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法)与掺灰量之间存在三次多项式关系,拟合方程参数受含水率控制,为石灰稳定土CBR强度值预估提供参考.同时探究泡水前后石灰改良土CBR强度值变化情况.对比现场试验段检测结果表明粗粒含量相近花岗岩残积土改良掺灰量为5%-6%为宜.     

水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度试验研究

水泥稳定碎石基层的水泥用量和力学特性,直接影响沥青混凝土路面的使用寿命。本文结合湖北宜昌太平溪镇陈坛公路改建工程,探讨了不同级配及不同水泥掺量对水泥稳定碎石基层的重型击实指标和无侧限抗压强度指标的影响。研究结果表明:施工现场提供的碎石和黄砂经过合成级配之后,掺入4%、6%和8%的水泥稳定强度能够达到路用要求。同一级配下,掺入水泥的量越多,混合料的最佳含水率、最大干密度及无侧限抗压强度指标均越大;随着掺入水泥量的增加,最佳含水率增大趋势先快后慢,最大干密度和无侧限抗压强度增加的趋势先慢后快。同一水泥掺量下,混合料中碎石的含量越大,最佳含水率越小,最大干密度越大,无侧限抗压强度越大。综合考虑级配和水泥掺量对无侧限抗压强度指标的影响,工程实际选用碎石∶黄砂=60∶40,水泥掺量6%为施工指标。     

开级配大粒径沥青混合料水稳定性试验研究

文章通过浸水大马歇尔试验和冻融劈裂试验,研究不同集料级配、沥青用量、矿粉质量分数和水泥掺量等条件下开级配大粒径沥青混合料(OLSM)的水稳定性。结果表明:随着粗集料的增多、空隙率的增大,OLSM的水稳定性降低,且当空隙率小于20%时,其具有良好的水稳定性;沥青用量对OLSM水稳定性的影响不明显;适当增加矿粉质量分数能显著提高OLSM的水稳定性;水泥代替矿粉能显著提高OLSM的水稳定性,且水泥最佳掺量为2%。     

基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法

级配碎石的主要缺陷是易产生较大的塑性变形。在分析现行级配组成设计方法的基础上,根据连续密级配碎石的加州承载比(CBR)试验和利用研制的柔性材料剪切性能测试仪进行的剪切性能试验结果,对基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法进行了研究。结果表明:以CBR值和剪切强度为组成设计的性能控制参数,CBR值应不小于180%,剪切强度应大于0.52 MPa;以最大粒径、泰波(Taibol)级配指数n值和基于双指标控制的关键筛孔及其通过率合理变化范围作为级配控制参数,最大粒径宜为31.5 mm,要求不高时可以放宽到37.5 mm;n值控制在0.45~0.50之间,以0.50为宜;4.75、2.36、0.60、0.075 mm筛孔应作为关键筛孔予以控制;通过率应在基于双指标控制的合理变化范围内。由此提出了基于抗变形能力的级配碎石组成设计方法,通过试验路应用表明,该设计方法可以有效控制级配碎石的塑性变形。     

矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响

研究矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响,当质量分数掺量为10%时,阿利特-硫铝酸钡钙水泥3d、28d的强度分别达到44.5MPa和77.6MPa.采用XRD、SEM等方法研究阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化产物的组成、结构和形貌,并对该水泥的水化机理进行探讨.结果表明:当矿渣掺量质量分数为10%时,促进了该水泥的水化,有利于水泥强度的提高.