水泥乳化沥青稳定碎石基层收缩特性

由于水泥稳定碎石基层干缩、温缩较大,容易引起路面反射裂缝,提出用水泥乳化沥青复合胶浆来稳定碎石作为一种抗收缩能力较强的新型基层材料.在分析半刚性基层的收缩机理和水泥乳化沥青稳定碎石的微观结构后,进行了干缩试验和温缩试验,并利用室内试验结果计算了水泥稳定碎石和水泥乳化沥青稳定碎石两种混合料作为基层应用时的干缩应力和温缩应力.通过分析比较,水泥乳化沥青稳定碎石的干缩应力和温缩应力更小,表明其抗收缩性能更好,能较好地延缓基层开裂.     

不同类型半刚性基层材料性能的试验与分析

采用石灰粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石及水泥粉煤灰稳定碎石进行干缩试验,对比研究3种半刚性材料的累积干缩量、失水率、累积失水率和干缩系数4个性能指标;对3种半刚性材料进行温缩试验,通过温缩系数对比,分析其温缩特性;通过抗压回弹模量试验和抗弯拉回弹模量试验,对比研究了其力学特性;对3种半刚性材料进行疲劳试验和冲刷试验,对比分析其耐久性。研究结果表明：3种半刚性材料干缩性能的优劣顺序为：石灰粉煤灰稳定碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;温缩性能的优劣顺序为：水泥粉煤灰稳定碎石、石灰粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;抗冲刷性能的优劣顺序为：石灰粉煤灰碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;水泥粉煤灰稳定碎石的抗疲劳性能优于水泥稳定碎石。     

水泥稳定碎石抗裂性评价方法研究

本文以水泥稳定碎石广泛使用路面基层过程中产生开裂的现象以及当前采取抗裂性的措施为载体,对如何进一步评价水泥稳定碎石抗裂性进行了探索;本文从能量的观点把应力和应变结合起来,有效地评价了半刚性基层材料的抗裂性,提出了“干缩能、温缩能、极限抗拉能、干缩能抗裂系数和温缩能抗裂系数评价指标体系”。     

水泥稳定碎石抗裂性评价方法研究

本文以水泥稳定碎石广泛使用路面基层过程中产生开裂的现象以及当前采取抗裂性的措施为载体,对如何进一步评价水泥稳定碎石抗裂性进行了探索;本文从能量的观点把应力和应变结合起来,有效地评价了半刚性基层材料的抗裂性,提出了"干缩能、温缩能、极限抗拉能、干缩能抗裂系数和温缩能抗裂系数评价指标体系".     

水泥稳定碎石抗裂性评价方法研究

本文以水泥稳定碎石广泛使用路面基层过程中产生开裂的现象以及当前采取抗裂性的措施为载体,对如何进一步评价水泥稳定碎石抗裂性进行了探索;本文从能量的观点把应力和应变结合起来,有效地评价了半刚性基层材料的抗裂性,提出了“干缩能、温缩能、极限抗拉能、干缩能抗裂系数和温缩能抗裂系数评价指标体系”。     

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响，开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验，并通过XCT、SEM微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明：胶粉应用于低剂量水泥基材料时，对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性，5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后，水泥稳定碎石的7 d、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%，温缩系数降低17.1%，收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示，加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征，减少了大孔的数量，孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结，优化其孔隙结构，并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构，是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。     

成型方式对厚层水泥稳定碎石基层路用性能影响

基于室内模拟试验研究了不同成型方式(振动成型和标准静压成型)对整体大厚度水泥稳定碎石基层路用性能(力学性能、体积变形性能和抗冲刷性能)的影响。结果表明:大激励振动一次成型厚层水泥稳定碎石基层上部结构的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量均大于其下部结构,其差异性随龄期增长而降低,且上部与下部结构的力学性能兼高于标准静压成型水泥稳定碎石基层;两种方式成型对水泥稳定碎石干缩、温缩及抗冲刷性能影响规律与力学性能相同。     

基于干缩变形特性的水泥稳定碎石级配组成

根据目前国内高速公路水泥稳定碎石基层的使用情况，针对苏南地区高温多雨，水泥稳定碎石基层在湿度变化时易产生干缩裂缝这一缺陷，提出了改善收缩性能、减少干缩量的水泥稳定碎石混合料的级配组成范围及级配组成设计方案，分析了不同级配组成对干缩变形特性的影响．     

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.     

施工期间高速公路水泥稳定碎石基层裂缝研究

为研究施工期间高速公路水泥稳定碎石基层裂缝的发展规律,采用振动法实测了不同水泥剂量的水泥稳定碎石材料力学参数,根据实际的施工车辆荷载数据,运用Bisar3.0软件计算了基层层底拉应力,采用基于弹性地基板摩擦约束的收缩开裂模型分析了基层干缩裂缝间距,结果表明:水泥稳定碎石7 d劈裂强度值要大于现行沥青路面设计规范推荐值;在相同水泥剂量条件下,底基层采用二灰土的基层层底最大拉应力远小于开裂间距大于底基层采用级配碎石的基层;当底基层采用级配碎石时,基层水泥剂量应大于3.0%,施工车辆重量不宜大于35 t;随着水泥剂量的增大,水泥稳定碎石干缩应变、干缩系数先减小后增大,而基层开裂间距先增大后减小,并在水泥剂量为3.5%时干缩应变和干缩系数最小,基层开裂间距最大。     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

基于均匀性设计的水泥稳定碎石宏观性能及微观机理

从水泥稳定碎石多级分散体系和非匀质特性的角度,对水泥稳定碎石组成结构和收缩开裂机理进行分析,得到了抗裂水泥稳定碎石的理想结构状态,进而提出基于均匀性设计的分层次设计思想和两阶段设计方法,并对设计得到的混合料力学性能和微观机理进行研究。通过SEM-EDS和显微硬度,从界面特性、微观生成物角度对界面过渡区进行了分析。结果表明,采用两阶段设计较规范设计方法得到的水泥稳定碎石,改善了混合料均匀性和界面状态,微观结构相对致密,缺陷较少,力学性能也得到不同程度改善,界面过渡区厚度减小25%～29%,平均显微硬度提高了13. 8%,揭示了基于均匀性设计得到的水泥稳定碎石性能改善的微观机理。     

骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法

为研究水泥稳定碎石的级配优化设计问题,针对未加水泥的级配矿料,构建矿料间隙率的物理模型,给出骨架密实型级配矿料粗细分界筛孔通过率的计算公式,建立骨架密实型级配设计理论.在考虑细料对粗料排列的干涉作用后,通过试验获得实际意义上的骨架密实型水泥稳定碎石,形成该类材料的级配优化设计方法.结果表明:未加水泥的级配矿料击实试验所得的最大干密度或间隙率可作为判断水泥稳定碎石骨架密实性的简便指标;通过建立的理论模型与优化设计方法,可成功地设计出水泥剂量较低、强度较高的骨架密实型水泥稳定碎石.     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对水泥稳定碎石断裂韧性的影响，通过对84个尺寸为100 mm × 100 mm × 515 mm的聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石三点弯曲试件断裂试验，测得了试件的断裂能(GF)、裂缝嘴张开位移(CMOD)和裂缝尖端张开位移(CTOD)，并探讨了试验龄期、聚丙烯纤维体积掺量以及水泥掺量对聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能的影响，对聚丙烯纤维水泥稳定碎石的经济性和施工和易性进行了简要分析，给出了聚丙烯纤维体积掺量合适的建议范围为0.6‰ ～ 0.8‰。试验结果表明：聚丙烯纤维的掺入可以明显提高水泥稳定碎石的断裂能、极限裂缝嘴张开位移(CMODmax)和极限裂缝尖端张开位移(CTODmax)；随着试验龄期的增长，无论聚丙烯纤维掺入与否，水泥稳定碎石断裂能均呈增大趋势，但聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能增大的速率较大；随着纤维体积掺量的增加，水泥稳定碎石断裂能、CMODmax和CTODmax逐渐增大，尤其是当纤维体积掺量大于0.6‰时，GF增大的效果更为明显；随水泥掺量的增加，聚丙烯纤维水泥稳定碎石试件的极限荷载逐渐增加，但断裂能却逐渐减小。     

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。     

骨架密实型水泥稳定碎石基层的收缩性能

研究了3种级配水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、干燥收缩性能和不同龄期的温度收缩性能.由强度试验确定了性价比优良的水泥用量为4.0%.骨架密实型级配的干燥收缩和温度收缩性能优于另外2种级配.研究结果表明,不同级配对混合料性能具有较大影响;在满足基层强度要求的前提下,控制细集料用量可以明显改善基层抗收缩性能.     

基于灰色关联法的水泥稳定碎石抗疲劳性能影响因素分析

借鉴灰色关联分析方法,对所选取的水泥稳定碎石混合料试件在反复荷载下达到106次疲劳寿命的应力水平、水泥剂量、4.75mm通过率、成型方式进行了综合评价,确定了各水泥稳定碎石抗疲劳特性影响因素的影响程度,为提高水泥稳定碎石的抗疲劳性能提供依据。     

水泥稳定碎石基层的施工与质量控制

介绍了公路工程中水泥稳定碎石基层的特性,分析了水泥稳定碎石基层质量事故的成因,并提出了若干预防质量事故的有效措施。