超大粒径沥青混合料的黏弹特性及温度影响

为精准表征超大粒径沥青混合料(LSAM-50)柔性基层路面的动态黏弹力学响应,对LSAM-50进行动态模量试验,分析了温度对LSAM-50黏弹参数的影响,构建了基于广义对数Sigmoidal模型的黏弹参数主曲线以及基于广义Maxwell模型的黏弹性本构关系.结果表明:温度对LSAM-50黏弹参数的影响显著,温度升高后LSAM-50模量的变化由集料嵌挤力主导,动态模量与存储模量随着温度的升高逐渐降低后趋于稳定;由于LSAM-50具有更大的粒径和集料嵌挤力,其高温抗变形能力比AC-20和AC-13更强;可用广义Maxwell模型构建LSAM-50的黏弹本构关系,其相关性不低于0.99.

掺建筑垃圾水泥稳定碎石力学强度增长规律与预测模型

本文研究了建筑垃圾再生集料掺量对水泥稳定碎石(CSM)力学强度的影响,以强度最高或掺量最大为原则提出了再生集料最佳掺量和配比,并在最优掺量下研究了再生集料水泥稳定碎石(CSMRA)的力学强度增长规律,提出了CSRA力学强度的预测模型,并进行了可靠性验证。结果表明:CSRA抗压强度随再生细集料掺量增加先增大后减小,随再生粗集料掺量增加而降低,再生集料最大掺量为70%(质量分数);所建立的力学强度增长方程和预测模型的相关系数均大于0.98,预测值与实测值误差不大于14.0%,表明在确定水泥掺量、集料类型、矿料配比及7 d强度后,该模型可准确预测CSRA在其他养生龄期时的力学强度。

沥青路面防晒降温材料喷洒量与路用性能研究

为了有效降低沥青路面温度,减少车辙病害的产生,研究了防晒降温材料不同喷洒量下的降温效果、抗滑性能和耐久性能,以优选最佳喷洒量。研究结果表明,防晒降温材料的降温效果随材料用量增加而提升,降温幅度先升高后降低,当用量大于0.7kg/m~2时其降温效果提升不再明显;抗滑性能随材料用量增加而降低,当用量大于0.7kg/m~2时其抗滑性能已不能满足沥青路面设计规范要求;耐久性能随材料用量增加而提升。

不同成型方法SMA-13混合料性能评价

为了对比成型方法对SMA-13混合料性能的影响,研究了垂直振动法(VVTM)、马歇尔法(Marshall Method)、旋转压实法(SGC Method)制备的SMA-13混合料路用性能,进而对SMA-13混合料性能进行了评价。结果表明:VVTM对混合料施加了振动作用,集料处于振动状态,静摩擦力逐渐转变为动摩擦力,内摩阻力会减小,集料移动更加充分,易达到密实,且骨架结构完整,从而提高路面性能;与Marshall法、SGC法相比,VVTM制备的SMA-13混合料试件密度增大,最佳油石比、空隙率、矿料间隙率减少;3种成型方法制备的SMA-13混合料试件压实度和粗集料破碎率均得到了有效增加;矿料级配一定,在各自最佳油石比下,相比Marshall法和SGC法成型的试件,VVTM设计的试件马歇尔稳定度、动稳定度、抗剪强度、劈裂强度均有明显提升,力学性能至少提高30%和5%,同时可以反映出高温稳定性有大幅度提升;VVTM疲劳方程截距值更大,斜率值更小,不同应力水平下VVTM设计混合料都具有更好的抗疲劳性能,且VVTM设计的混合料疲劳寿命较Marshall法至少提高了31%,较SGC法至少提高了10%;采用室内试验方法模拟SMA-13混合料的短期老化和长期老化过程,在长期老化后VVTM设计SMA-13具有较好的抗老化性能,而且性能变化幅度较小。因此,VVTM成型的SMA-13混合料相较于Marshall法和SGC法有更好的路用性能。

垂直振动成型CTB-50水泥稳定碎石抗压强度增长规律及预测模型

为表征最大粒径为53 mm水泥稳定碎石(CTB-50)的抗压强度,评价了垂直振动试验方法(VVTM)的可靠性,研究了水泥稳定碎石抗压强度随水泥掺量、龄期的增长规律,建立了抗压强度增长方程及预测模型,并分析了级配类型对抗压强度的影响。结果表明:VVTM试件抗压强度与试验段芯样相关性较高,可达91%左右;抗压强度随水泥掺量增加呈线性增大,在养护初期强度增长较快,60 d后强度趋于稳定;建立的抗压强度增长方程、预测模型与试验结果相关系数分别不小于0.982、0.976,预测值误差绝对值分别小于3%、6%;CTB-50的初始、极限抗压强度分别约为传统水泥稳定碎石(CTB-30)的1.25倍、1.09倍,相同的强度控制指标下,CTB-50可减少水泥用量,有利于降低工程造价,减少基层裂缝。

路用热反射涂层工艺性能研究

为研究路用热反射涂层的工艺性能,采用阿累尼乌斯方程建立了黏度与时间、温度的等温流变模型,计算了不同温度和时间下热反射材料的黏度,分析了温度、时间、组成材料对热反射涂层黏滞性和固化特性的影响。结果表明:模型预测值与实测值最大误差为6.7%;热反射涂层的黏滞性随温度的升高而降低,当温度达到40℃以上时,热反射涂层达到凝胶状态,黏度发生突增现象;黏度与时间的关系受温度影响,当固化温度小于50℃时,黏度随时间的延长先降低后增加,固化温度大于50℃时,黏度与时间成正比关系,且热反射涂层黏度与其组成材料密切相关,黏度与稀释剂掺量成反比;气温为20℃和30℃时稀释剂的最佳掺量分别为30%和20%;热反射涂层的固化时间与材料组成和施工温度有关,固化时间随稀释剂掺量的增加而增加,随固化剂掺量的增加而降低;稀释剂掺量为15%时热反射材料的表干时间为39 min,这说明最大施工时间应控制在39 min以内,且热反射涂层的固化时间随温度的升高而降低,温度在30℃以上时,热反射涂层的实干时间显著降低,不黏胎固化时间为145 min。因此,热反射涂层施工时建议气温在30℃以上,喷洒施工时间应控制在40 min以内,同时在不同施工温度下应选择相应的最佳稀释剂和固化剂掺量。

沥青路面热反射涂层开发及耐久性能评价

为开发高性能沥青路面热反射涂层,研究了功能填料配比对隔热性能的影响、粘结材料配比对粘结强度的影响以及功能填料掺量对隔热性能和粘结强度的影响,并在此基础上制备热反射涂层,对其耐久性能进行评价。结果表明:不同TiO_(2)和SiO_(2)质量比例下,随着TiO_(2)质量的增加,热反射涂层的隔热性能升高。相同固化剂掺量下,在增韧剂掺量为20%~30%时,粘结强度最大;相同增韧剂掺量下,当固化剂掺量为30%~40%时,粘结强度最大。随着功能填料掺量的增加,热反射涂层隔热性能升高,粘结强度先缓慢降低,后加速降低。根据各组分最佳配比制备热反射涂层,涂层磨耗率随磨耗次数的增加而升高,前期升高速率快;隔热性能随磨耗率的增大而线性减小;抗滑性能随磨耗次数的增加先迅速上升后缓慢下降。

大厚度湿陷性黄土现场浸水试验研究

在陕西省渭南市合阳县大厚度自重湿陷性黄土地基上进行了现场试坑浸水试验,深入研究了原状黄土地基的湿陷性和渗流特性,揭示了地表及深部土层沉降量随时间的变化特征、浸水范围及湿陷范围.结果表明,试坑地表、深部土层沉降量随时间变化曲线都呈现慢-快-慢-稳定的特点,湿陷变形发展过程都经历4个发展阶段,分别是初期平缓段、迅速变形段、过渡段及后期平缓段,黄土的自重湿陷变形基本发生在迅速变形段和过渡段.土层湿陷范围小于饱和范围,黄土在饱和条件及上覆饱和自重应力作用下也不会发生湿陷.提出了路基防排水宽度为12 m的建议,该结论可为西韩城际铁路路基排水及地基处治提供参考.

沥青路面车辙行为影响因素研究

文中主要就混合料类型、路面结构类型、温度及荷载对路面车辙行为的影响进行了研究。结果表明,粗粒式沥青混合料相较于细粒式抗车辙性能更好,下面层采用抗车辙性能更好的沥青混合料对路面结构整体的抗车辙性能提升更大。随着温度升高,沥青混合料车辙永久变形逐渐增大,温度达到70℃时,车辙变形出现明显突变;随着荷载的增大,沥青混合料车辙永久变形逐渐增大。

沥青拌合楼回收粉对水泥稳定碎石耐久性的影响

为深入研究沥青拌合楼回收粉尘对水泥稳定碎石耐久性的影响,采用更符合混合料现场压实工况的垂直振动法成型试件。研究回收粉掺量、水泥剂量、冻融循环次数、冲刷时间等因素对水泥稳定碎石抗冻性能、抗冲刷性能的影响。结果表明:冻融交替过程中在水和低温的共同影响下,水泥稳定碎石强度不断劣化,冻融循环5次后强度劣化趋于平缓;回收粉掺量小于5%时,掺回收粉的水泥稳定碎石质量损失系数增长速率缓慢,抗冲刷性能衰减较小。

室内回弹模量E_(0)对地基系数K_(30)预估方法研究

为进一步优化路基填料选择,确保施工后铁路路基力学强度达到规范要求,通过路基现场每层填筑压实过程中同步检测地基系数K_(30)及相对应的压实系数、含水率建立K_(30)与压实系数、含水率的关系。取现场土样在相同压实系数、含水率条件下成型室内试件,然后通过室内试验测定其回弹模量,从而建立地基系数K_(30)与室内回弹模量的经验公式,并基于规范中现场路基填料标准提出室内控制指标。结果表明:含水率相同时,压实系数每增加1%,K_(30)增加12.3 MPa/m;压实系数一定时,含水率每增加1%,K_(30)减小18.6 MPa/m。室内回弹模量与现场地基系数K_(30)之间具有良好的线性相关关系,相关系数均高于0.95,压实系数每增加1%,室内回弹模量增加约12%,含水率增加1%,室内回弹模量减小约13.4%;以室内回弹模量53 MPa对应现场K_(30)为90 MPa/m,可作为填料选择的室内力学指标控制标准。

水泥改良黄土EDTA滴定法改进

为精准测定水泥改良黄土路基填料中的水泥剂量,研究了取样方法、环境温度、检测延迟时间和含水率对EDTA滴定结果的影响,提出EDTA滴定改进方法并进行验证.结果表明:拌和后未过筛水泥改良黄土的水泥剂量检测结果平均误差为13.8%,过10、5、2 mm筛水泥改良黄土的水泥剂量检测结果平均误差分别为5.0%、10.0%和12.5%;环境温度每上升10℃、检测延迟时间每多10 min、检测样本含水率每相差1%,水泥剂量检测结果平均误差分别增大6.7%、2.2%和2.6%;对3条城际铁路沿线共8种土样进行EDTA滴定试验,改进法平均误差比规范法降低10%,变异系数平均减小6%,具有较好的稳定性和真实性.

密实骨架结构水泥稳定碎石路面配合比设计方法及抗裂性能

首先研究了材料抗裂性能评价方法。在此基础上 ,提出骨架密实型水泥稳定碎石基层材料设计方法 ,并进行了大量室内试验研究。结果表明骨架密实型水泥稳定碎石基层具有良好的抗裂性能。最后通过试验路研究表明 。

级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法

为了从本质上揭示级配碎石组成结构与力学性能的内在关系,基于2维颗粒流软件提出了级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法,并通过该方法以安康瀛湖石灰岩碎石为例研究了级配碎石的力学性能.结果表明：不同级配碎石的CBR（california bearing raio）、剪切强度和抗压强度的实测值分别为495%~692%,592~802kPa,1.29~1.54MPa;相应的模拟值分别为525%~736%,636~839kPa,1.34~1.54MPa;平均误差分别为4.50%,5.07%,5.15%.模拟结果与实测结果基本吻合,证明颗粒流数值模拟方法应用于级配碎石力学性能研究中的可行性.

重载水泥混凝土路面损坏机理及对策研究

随着交通量的增加、轴载的增大和车速的提高,按照传统水泥混凝土路面规范修筑的道路出现了严重的早期破坏。本文通过分析重载交通作用下现有混凝土路面出现的早期破坏特征及其机理,从材料与结构上提出防止水泥混凝土路面在重载作用下发生早期破坏的对策。

不同等效原则的基层顶面当量回弹模量算法

应用弹性层状理论,研究了不同等效方法对基层顶面当量回弹模量换算结果的影响。结果表明,以弯沉等效为指标的基层顶面当量回弹模量值不能很好地反映板下地基的受力特性,会导致板底应力计算结果偏小;而以板底拉应力等效为指标的基层顶面当量回弹模量值能较为真实地反映基层刚度和厚度变化对板底拉应力的影响。因此,对于水泥混凝土路面结构设计时建议采用基于拉应力等效的换算方法,而基于弯沉等效的换算方法则可用于基层(或垫层)弯沉的检测。

水泥稳定碎石强度影响因素

为了揭示水泥稳定碎石强度形成机理及影响因素,分别采用静压成型方法和振动试验方法成型试件,通过室内试验,研究试件成型方式、水泥剂量、级配类型和密实度对水泥稳定碎石强度的影响规律。结果表明:成型方法对试件结构尤其是矿料级配及矿料排列影响很大,振动法成型试件28 d后强度接近于静压法的2.54倍;水泥剂量(质量分数)对初始强度影响效果不明显,水泥剂量小于5%时,对水泥稳定碎石极限强度影响显著,水泥剂量超过5%时,水泥剂量增加1%时极限强度提高不超过10%;骨架密实型水泥稳定碎石比悬浮密实型初始强度约增大19%,后期强度约增大10%;试件密度提高1%,水泥稳定碎石强度至少提高11%;龄期28 d前水泥稳定碎石强度增长较为显著,龄期达到28 d时,水泥稳定碎石强度可达到极限强度的75%以上。

纤维对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响

采用与施工现场压实效果相关性更好的垂直振动试验方法,研究了纤维掺量以及纤维类型对乳化沥青冷再生混合料路用性能的影响.结果表明:随着纤维掺量的增加,冷再生混合料动稳定度、弯拉应变、冻融劈裂强度等各项路用性能指标均先增大后减小.此外,与不掺加纤维冷再生混合料相比,试验选用的4种纤维对混合料水稳定性影响效果总体上均不明显;掺加木质素纤维的冷再生混合料高温稳定性能最好,动稳定度可提高79%,其最佳掺量为0.4%;掺加聚酯纤维的冷再生混合料低温抗裂性能最好,弯拉应变可提高19%,其最佳掺量为0.6%.

级配碎石力学性能影响因素的试验研究

为了揭示级配碎石力学机理，通过室内振动法成型的试件，研究了压实度K、含水量W、空隙率V和级配等因素对级配碎石力学性能的影响．试验结果表明：随着压实度的提高、试件内部含水量的降低，级配碎石的力学性能明显提高；压实度在97％～99％之间，压实度每提高1％，级配碎石抗压强度提高12％～44％、回弹模量提高17％～20％；与最佳含水量眠。的试件相比，当W=0．5Wopt时，级配碎石抗压强度提高28％，回弹模量提高11％-14％，CBR提高9％；当W=0％时，级配碎石抗压强度提高95％，回弹模量提高23％～26％，CBR提高14％．在此基础上，提出级配碎石的最佳级配范围．该研究成果可供级配碎石设计施工参考．

重载水泥混凝土路面疲劳方程和车辆轴载的换算

针对当前重载交通状况 ,现行公路水泥混凝土路面设计规范存在明显不足。在总结国内外研究成果的基础上 ,从混凝土疲劳特性入手 ,提出了曲线疲劳方程 ,并根据国内已有的小梁疲劳试验结果重新回归出了曲线疲劳方程。根据曲线疲劳方程推导出了重载车辆轴载换算公式从而能更加合理地反映实际情况 ,适应当前重载交通需要。