半刚性基层材料抗裂性评价方法

半刚性基层材料由于具有优良的路用性能而常作为沥青路面和水泥混凝土的基层，其质量好坏会直接影响道路面的质量和寿命，针对半刚性基层常出现的收缩裂缝病害，现有的评价指标有干缩系数，温缩系数，干缩抗裂系数，温缩抗裂系统，这些系数都只限于应变，没有涉及应力，提出了干缩能抗裂系数，温缩能抗裂系数，从能量的观点把应力和应主结合起来有效地评价半刚性基层材料抗裂性。     

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。     

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%.     

水泥稳定碎石混合料配合比的优化

为提高半刚性基层的抗裂能力，根据抗裂能力最佳、强度满足要求的原则，分别用静压法及振动法进行了水泥稳定碎石混合料级配和配比的优化，并对优化结果进行了对比分析。试验结果表明，现场经振动压实的水泥稳定碎石混合料强度、抗裂特性与室内振动成型的混合料特性更趋于一致，用振动法优化的级配配比可显著提高半刚性基层的抗裂能力。     

水泥稳定粒料收缩试验

采用正交试验方法开展水泥稳定粒料室内小梁收缩试验研究、先简要地介绍了小梁干缩试验步骤,然后采用正交试验方法,从集料级配、膨胀剂量、水泥剂量、细粒粘土四个角度研究小梁的收缩规律,在此基础上,从材料选择、混合料级配、水泥剂量、外加剂的使用、养护管理等角度提出水泥稳定粒料基层收缩裂缝防治措施,达到减少基层收缩开裂几率、减少裂缝宽度或延缓基层开裂的目的。     

水泥稳定碎石基层温缩性能试验及预估控制

针对水泥稳定碎石基层在温度变化时易产生温缩裂缝,且现有试验方法和评价指标无法对其进行有效控制的问题,采用不同级配和水泥剂量的水泥稳定碎石混合料进行温缩性能试验,得出混合料温缩性能与水泥剂量、级配、温度等因素之间的关系,建立并验证了温缩性能预估模型.试验结果表明,粗集料含量较多、水泥剂量较低时,混合料的温缩应变和温缩系数均较小;但温缩性能随水泥剂量增加而增长的幅度有限.结合有限元温缩应力分析和劈裂强度试验结果,对基层内的应力强度比进行分析,提出了相应的基于温缩的强度控制标准.研究结果将为设计和施工中预估并减少水泥稳定碎石基层温缩裂缝、确定基层合理强度提供参考.     

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.     

水泥稳定碎石基层材料特性

从冲刷、疲劳、强度、收缩四个方面论述了水泥稳定碎石基层材料的特性,研究表明:通过增加强度、增大空隙率和降低细料含量等材料组成设计,能够明显的增强材料的抗冲刷性能;适当的增加水泥剂量可以提高水泥稳定碎石基层材料的疲劳寿命,在水泥剂量相同的情况下,偏细级配的水泥稳定碎石基层能具有更好的抗疲劳性能;水泥稳定碎石基层材料的强度不仅通过合适的水泥剂量获得,也取决于良好的骨架级配;经过保湿能够有效的避免干燥收缩,防止其产生收缩裂缝,对水泥剂量的严格控制能够明显的减少水泥稳定碎石基层材料产生温缩裂缝的情况。     

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.     

级配碎石沥青路面表面裂缝扩展及寿命分析

为研究级配碎石基层结构的防裂缝效果,利用商业有限元程序Abaqus,建立了20结点等参立方体单元的有限元模型。采用奇异等参元法及断裂力学理论,计算分析具有级配碎石基层的半刚性基层沥青路面表面裂缝的扩展规律,并按裂缝产生和裂缝扩展两阶段方法,计算预估其相应的疲劳寿命。结果表明,级配碎石结构可提高沥青路面表面裂缝疲劳寿命,当级配碎石基层厚度为15~25 cm时,可以达到较好的抗裂效果。     

开级配大粒径沥青碎石防裂层沥青路面应力与抗裂机理数值分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面的主要病害之一,针对这一问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料作为裂缝缓解层的方法,利用其大粒径矿料多、沥青含量少及空隙率大的结构特点消散及吸收裂缝处路面应力。以国内外OLSM参考级配为基础,结合试验段修筑情况,采用有限元方法,建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面三维有限元模型,对设置不同类型裂缝缓解层、1~#-3~#级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面结构进行热-荷载耦合应力对比分析,从宏观力学响应方面阐释了OLSM-25裂缝缓解层的抗裂机理。结果表明:与相同厚度的普通AC-25裂缝缓解层相比,OLSM-25裂缝缓解层的温度敏感性相对较小,具有较高的承载能力和良好的应力消减及缓解性能;在相同的外部荷载作用下,随着1~#-3~#级配OLSM-25空隙率的增大,以及抗压回弹模量和线膨胀系数的降低,其自身的车辆荷载应力、温度应力、耦舍应力呈总体降低趋势。在实际工程应用中,仅从缓解应力效果及抗裂性能方面考虑,选择级配偏粗、空隙率较大的3~#级配OLSM-25作为裂缝缓解层效果较好,但应严格控制施工中的离析问题。     

半刚性基层抗裂性评价指标的灰色关联度分析

应用灰色关联度法分别计算了半刚性基层材料最大干缩应变与目前常用的干缩抗裂性评价指标间的关联度以及最大温缩应变与目前常用的温缩抗裂性评价指标间的关联度．结果表明,采用千缩能抗裂系数和温缩能抗裂系数能更好地反映半刚性基层材料的收缩开裂特性,该组指标评价半刚性基层材料抗裂性更为合理．     

掺乳化沥青半刚性基层混合料的路用性能研究

本文介绍了在水泥稳定碎石土和水泥粉煤灰稳定碎石土两类常用半刚性基层中加入乳化沥青后的强度和收缩路用性能的变化规律。结果表明：乳化沥青使水泥稳定碎石土和水泥粉煤灰稳定碎石土的强度下降,明显降低了两种混合料的干缩系数和温缩系数,在一定掺量范围内,掺乳化沥青可以减小半刚性基层的收缩开裂,从而使强度满足规范要求。可为半刚性基层路面的防裂作为参考。     

水泥稳定碎石基层原材料质量控制

半刚性基层沥青路面出现网裂、辙槽等不规则裂缝,一般都与基层强度的不均匀性有直接关系.造成基层不均匀性大的因素较多:有拌和厂控制不严,运输及摊铺管理不善等方面的原因(另文要求),但混合料自身不均匀性的影响是最直接、最主要的.混合料均匀性的影响因素有:(1)水泥剂量;(2)碾压含水量;(3)集料波动.集料波动包括原材料质量波动和集料级配的偏离.施工中针对现场原材料供应状况和原材料采购模式,控制好原材料的波动,是提高基层强度均匀性的前提和保证.     

湿热地区高等级公路半刚性基层强度 与开裂性能优化

为了更好的适应新版基层施工细则中强度提高等关键技术的变化,有效平衡强度与开裂之间的矛盾,本文结合广东省的原材料、气候条件,进行了不同级配和水泥剂量下水泥稳定碎石力学性能和收缩性能的试验研究。分析了强度以及干温缩系数随水泥剂量和级配、失水率、温度的变化规律。建立了不同级配下强度以及干温缩系数随水泥剂量的回归模型以及7d抗压强度与90d弯拉强度之间的相互转换关系。并结合抗裂性评价方法计算了不同级配避免开裂的水泥剂量范围。研究结果表明：强度以及干温缩系数随水泥剂量增大而增加,随级配的变细而增大。当水泥剂量在为4.5%-6%时,中、细级配水稳碎石混合料的7d强度代表值在4.95 mpa-7.30mpa之间,90d弯拉强度代表值在1.19mpa -2.20mpa之间,为材料设计和结构设计提供参考。当粗、中、细混合料的水泥剂量范围分别在4.5%~7%、4.5~6.97%、%4.5~%6.83时,材料能够平衡好强度与开裂。实际工程进一步验证了上述最佳水泥范围的合理性。     

玻璃纤维沥青碎石混合料应用研究

根据室内试验和现场试验成果,分析了"玻璃纤维沥青碎石"的强度形成机理,探索了玻璃纤维沥青碎石混合料的低温抗裂性能和施工工艺,提出"玻璃纤维沥青碎石"用做因疲劳开裂的沥青路面的罩面层和半刚性基层上的沥青路面的面层,可以大大减少半刚性基层材料的反射裂缝,延长路面的使用寿命.     

破碎砾石水泥稳定基层收缩性能

为研究破碎砾石水泥稳定基层的收缩性能以提高其适用性,通过逐级填充法确定配合比,探讨其抗冲刷性能和收缩性能.研究结果表明:增加水泥剂量可有效提高抗冲刷性能,干缩主要发生在早期,且失水率和干缩系数均随时间的延长而增大.2种破碎砾石水泥稳定基层(悬浮密实型和骨架密实型)的性能存在差异.对悬浮密实型,粗细集料比越大,7 d无侧限抗压强度越大;级配越粗,抗冲刷性能越强.对骨架密实型,在细集料含量不变的情况下,提高16 mm以上粗集料的含量可增强7 d无侧限抗压强度和抗冲刷性能.悬浮密实型的失水率、干缩系数、干缩应变和温缩系数均大于骨架密实型,且干缩应变变化率要高于失水率变化率.悬浮密实型的收缩性能整体上弱于骨架密实型.     

矿料级配对沥青混合料低温性能的影响

为了研究级配对沥青混合料低温性能的影响，探讨沥青混合料低温性能评价方法，借鉴SHRP和贝雷法级配初拟几种级配，对其低温性能进行了试验研究和比较，并推荐了低温性能好的级配。在分析沥青路面低温开裂机理和分析试验结果的基础上，提出了沥青混合料低温性能的合理评价方法，认为沥青混合料低温收缩性和低温柔性是反映沥青路面低温抗裂性能的2个方面，小的收缩性和高的低温柔性使沥青混合料具有较高的抗低温开裂的潜能；应综合收缩系数和低温破坏应变2个指标评价沥青混合料低温性能。     

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．