热-盐作用下水稳碎石强度变化规律及破坏特征研究

水泥稳定碎石材料在热-盐作用下发生物理和化学侵蚀反应,使得试件强度变化规律和破坏特征发生变化。文章采用无侧限抗压强度试验和数码相机图像采集技术,分析了硫酸钠含量、成型温度、水泥含量对水稳碎石材料强度变化规律和试件破坏特征的影响。结果表明:随着硫酸钠含量增加,无侧限抗压强度先增大后减小,峰值点在2.5%,试件破坏形式由龟裂破坏转变为主裂缝破坏,再转变为多裂缝破坏;无侧限抗压强度随着成型温度、水泥含量的升高逐渐增大,且试件由龟裂破坏转变为主裂缝破坏;当试件强度强化,其破坏形式以主裂缝破坏为主;基于强度变化规律,采用最小二乘法和归一化法,建立了热-盐作用下水稳碎石无侧限抗压强度变化预测模型。

钛石膏-粉煤灰对水泥稳定碎石收缩特性和强度的影响

为改善水泥稳定碎石的早期收缩裂缝问题,以钛石膏-粉煤灰为抗收缩剂,对掺加该材料的水泥石和水泥稳定碎石的收缩特性和强度进行试验研究.首先测定掺加不同配比抗收缩剂水泥石试件的干缩率;然后通过扫描电镜分析不同龄期水泥石试件的微观结构;最后对掺加抗收缩剂的水泥稳定碎石进行收缩特性和强度试验.结果表明:抗收缩剂能够产生膨胀作用抑制水泥石试件的收缩变形,且当钛石膏与粉煤灰比例为1∶1.5时,具有最优的抗收缩效果;抗收缩剂能够显著提高水泥稳定碎石试件的抗裂性能,且随着掺量的增加而增大.

水泥-乳化沥青稳定碎石基层路用性能研究

从无侧限抗压强度、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及收缩性几个方面对水泥-乳化沥青稳定碎石混合料应用于道路基层的路用性能进行了试验研究.试验结果表明:水泥-乳化沥青稳定碎石混合料具有优异的高温性能和良好的抗压、低温抗裂、水稳定和收缩性能,可应用于修筑各等级公路的基层.

石灰-粉煤灰-水泥稳定碎石的力学性能试验

石灰-粉煤灰-普通硅酸盐水泥稳定碎石是一种常用的路面基层材料,但其早期强度较低,用作路面的维修养护材料时不能快速开放交通.为提高稳定碎石的早期强度,将其中的普通硅酸盐水泥用等质量的硫铝酸盐水泥替换,通过无侧限抗压强度试验(UCT)和劈裂拉伸强度试验(STS)对比了两种不同水泥综合稳定碎石的无侧限抗压强度(UCS)和劈裂拉伸强度(STS),并对无机结合料掺量、水泥掺量及级配对稳定碎石强度的影响开展了试验研究.结果表明,稳定碎石的UCS和STS随水泥含量的增加、养护龄期的增长而增大;养护龄期1 d的石灰-粉煤灰-硫铝酸盐水泥稳定碎石的UCS可达2.28 MPa,达到了路面基层开放交通的规定,且后期强度没有出现降低.论文为路面基层的快速维修养护提供了一种新材料.

基于界面增强的橡胶-水泥稳定碎石抗冻抗裂性能研究

【目的】解决橡胶-水泥界面黏结性能不足的问题。【方法】首先采用4种常见的化学改性方法,即氢氧化钠(NaOH)改性、氢氧化钠-尿素(NaOH-Urea)复合改性、硅烷偶联剂KH560改性和硅酸钠(Na_(2)SiO_(3))改性,分别对橡胶颗粒进行改性;然后采用改性后的橡胶颗粒制备橡胶-水泥稳定碎石试件;最后开展冻融、干缩及温缩试验。【结果】分别经NaOH-Urea和KH560改性后的橡胶-水泥稳定碎石的抗冻强度损失几乎无变化,但其冻融前后的无侧限抗压强度均约增大1.5倍;5种橡胶-水泥稳定碎石按其干缩性能从优到劣排序依次为:NaOH改性橡胶-水泥稳定碎石、KH560改性橡胶-水泥稳定碎石、NaOH-Urea改性橡胶-水泥稳定碎石、Na_(2)SiO_(3)改性橡胶-水泥稳定碎石、未改性橡胶-水泥稳定碎石;NaOH-Urea和KH560可以提高橡胶-水泥稳定碎石的温缩性能,而NaOH和Na_(2)SiO_(3)对其温缩性能的改善效果不太理想。【结论】NaOH-Urea和KH560的改性效果较好,其有效增强了橡胶-水泥稳定碎石的抗冻抗裂性能。

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。

乳化沥青-水泥稳定碎石在公路改建中的应用

水泥稳定碎石半刚性基层是我国常用的基层结构形式,但由于设计强度高易导致其开裂并形成面层反射裂缝,从而造成沥青路面较严重的损害。依托S320沿江公路铜陵段路面改建工程的实例,文章系统地介绍了这种半柔性基层材料的性能、组成设计及施工工艺过程,为半柔性基层的推广应用提供可借鉴的经验。

基于星点设计-响应面法的掺RAP和铁尾矿砂水泥稳定碎石配比优化

为了促进废旧沥青混合料(RAP)和铁尾矿砂的高值化利用,采用星点设计-响应面法对掺有RAP和铁尾矿砂水稳碎石进行配合比设计.其中以水泥、RAP和铁尾矿砂(掺量)为影响因子,抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量为响应值,分析各因素(掺量)及其交互作用对响应值的影响规律,并得到最优配比.结果表明:各因素(掺量)对抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量的影响强弱顺序依次均为水泥>RAP>铁尾矿砂,各因素交互作用对抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量的影响均不显著;最优配比为水泥掺量4.48%,RAP掺量55.08%,铁尾矿砂掺量14.87%,通过换算得到天然集料占比为25.57%,该配比下混合料的7d无侧限抗压强度满足高速公路、一级公路基层的强度要求.通过试验可知,最优配比下试件的抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量的理论值与实测值相接近,说明采用星点设计-响应面法对水稳碎石基层材料进行配比优化是可靠的.抗冻性能试验结果表明最优配比下的水稳碎石基层材料具有较好的抗冻性能.

橡胶-水泥稳定碎石基层温缩性能研究

为改善水泥稳定碎石基层的温缩性能,将不同粒径、掺量的橡胶,以等质量等粒径的方式替换集料,制备了橡胶-水泥稳定碎石试件。通过击实试验、抗压强度试验和温缩试验,研究了不同橡胶粒径和掺量对水泥稳定碎石基层性能的影响,构建了其关系模型。结果表明,最佳含水率和最大干密度值随橡胶掺量的增加而降低;掺入橡胶,降低了水泥稳定碎石基层的抗压强度、温缩应变和温缩系数,且橡胶粒径越大、掺量越大,降低幅度越大;随温度降低,水泥稳定碎石基层温缩系数呈二次函数变化趋势先降低后升高;在满足现行规范强度的条件下,20目、40目和60目橡胶掺量分别不宜超过0.292%,0.631%和0.736%;相较于普通水泥稳定碎石基层,掺量为0.25%,0.5%,0.75%的20目橡胶-水泥稳定碎石基层累计温缩应变分别下降了5%,10.8%,18.4%。

钛石膏-矿渣对砖混再生粗集料负压强化效果评价

为了解决建筑固废资源化利用的技术难题,研究了钛石膏-矿渣浆体(T-S浆体)强化砖混再生粗集料(BCRCA)的作用机理,比较了负压强化与传统搅拌裹附强化效果的优劣,分析了T-S浆体强化水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度和劈裂强度的变化.结果表明:T-S浆体可以产生C-S-H凝胶和钙矾石微膨胀体,填充粗集料的孔隙;负压强化BCRCA的压碎值达到27.5%,吸水率降低至6.6%,表观密度提高至2.678 g/cm^(3),灌入饱和度相较于传统搅拌裹附强化提高了63.7%;负压强化水泥稳定碎石混合料的无侧限抗压强度为3.8 MPa,劈裂强度为0.40 MPa,较未强化时分别提高38.5%、36.7%,抗疲劳性与抗冲刷性均提升了15%以上,强化效果明显.

乳化沥青-水泥稳定碎石半柔性基层沥青路面力学性能研究

本文针对干线公路沥青路面防治反射裂缝的需求,开展了抗裂嵌挤型水泥稳定碎石沥青路面结构研究。通过路面结构力学分析模型的建立,研究半柔性基层层底拉应力、剪应力、弯沉与基层模量、厚度、结构层之间界面联结能力等因素的关系,得出半柔性基层代替半刚性基层有利于提高路面的抗裂能力等有益结论,并通过江苏省237省道工程的工程实践,证实16cm乳化沥青-水泥稳定碎石用于上基层,或两层16cm乳化沥青-水泥稳定碎石基层满足路面结构设计要求。

乳化沥青-水泥稳定碎石基层的施工技术及控制要点

常规水泥稳定碎石基层中掺加乳化沥青,可有效避免基层产生裂缝,但这种材料中既有需水固化的水泥,又有水干才能起效的沥青,其施工工艺过程具有独特性。文章通过某公路工程施工实践,总结出一套有价值的施工技术和控制要点,可指导类似工程施工,保证工程质量。

高温养生水泥-二灰稳定碎石的模量设计探讨

通过高温养生手段可缩短水泥-二灰碎石的养生龄期。利用SPSS软件进行试验数据拟合,可得出水泥-二灰稳定碎石在高温养生条件下达到标准养生条件下相同强度值时所对应的龄期推荐值;利用扫描电镜技术观测并对比分析高温养生条件和标准养生条件下试件的微结构随着龄期的增长而变化的规律,可验证高温养生方法缩短半刚性基层无机结合料稳定材料养生龄期的可行性。

水泥稳定碎石-煤矸石性能研究

【目的】结合前期有关煤矸石原材性能的研究,验证鹤壁掘进煤矸石在路面工程水稳基层中应用的可行性。【方法】拟定8组水泥稳定碎石煤矸石混合料配合方案,水泥剂量为5.8%,并对混合料开展击实试验、抗压强度及抗压回弹模量试验。击实试验过程中应注意煤矸石被碎化。【结果】研究表明:方案6#、7#、8#无侧限抗压强度试验结果均能满足技术细则中强度不小于5.0 MPa的规定;方案8#更接近水泥稳定碎石-煤矸石的最优级配。【结论】推荐方案8#作为水泥稳定碎石-煤矸石配合比应用到水稳基层当中。

胶粉纤维改性水泥稳定碎石抗裂性能研究

针对水泥稳定碎石基层易开裂问题,在混合料中掺入适量胶粉及聚乙烯醇(PVA)纤维,开展强度、抗压回弹模量、干缩性能和扫描电镜试验(SEM);分别掺入橡胶粉、改性胶粉、PVA纤维、不同水泥剂量的胶粉纤维,对比其对混合料抗裂性能的影响。发现掺入材料对水泥稳定碎石混合料性能具有明显影响。掺入胶粉、改性胶粉后会降低混合料强度和抗压回弹模量,提升抗干缩性能;掺入纤维能增强混合料强度、模量和抗干缩性能;加入不同水泥剂量的胶粉纤维对混合料强度、抗压回弹模量提升效果明显,但降低了抗干缩性能;宏观力学指标试验和SEM试验结果显示出改性胶粉纤维与水泥基具有良好的黏结性,可以提升水泥稳定碎石混合料的抗裂能力。

水泥稳定钢渣-碎石混合料性能试验研究

以扬州高邮钢渣为原材料,开展水泥稳定钢渣碎石基层混合料性能研究。结果表明:钢渣的浸水膨胀率最大为1.07%,满足≤2%的技术要求。当水泥剂量为4.0%时,按照设计级配,水泥稳定钢渣碎石基层混合料强度性能满足设计要求。随着龄期的增长,混合料的劈裂强度、回弹模量、抗冲刷性能等指标均达到设计标准,能满足使用要求。

水泥稳定碎石拉压不同力学特性研究

为解决现行路面结构设计参数及其取值与材料实际力学特性不匹配的问题,选取典型水泥稳定碎石开展了不同水泥剂量与加载速度下的单轴压缩及直接拉伸试验,研究了其应力应变特性,并分析了压拉强度、模量及泊松比的变化规律及其相互关系,揭示了水泥稳定碎石的拉压不同力学特性.结果表明:水泥稳定碎石拉压受力状态下的应力应变性质符合双模量理论的双线性特征,2%~3%水泥剂量范围为水泥稳定碎石力学本质特性发生变化的过渡区;水泥稳定碎石的拉压力学参数与加载速度和水泥剂量均呈良好的非线性变化关系;就影响因素而言,水泥剂量对材料拉压参数的影响程度远大于加载速度;就力学参数而言,模量受水泥剂量和加载速度的影响最大,其次为强度,最后为泊松比,且相较于抗压,抗拉力学参数受这2种因素的影响更为显著;压拉模量比及压拉泊松比的比值受加载速度和水泥剂量的影响较小,压拉强度比随水泥剂量的增大而逐渐减小,当水泥剂量超过3%时,压拉强度比趋于稳定,据此建立了水泥稳定碎石的拉压力学参数量化取值模型.研究结果可为基于双模量理论的路面结构设计参数取值提供依据.

聚酯-玻璃混杂纤维水泥稳定碎石无侧限抗压强度试验研究

为了研究水泥稳定碎石材料在聚酯-玻璃混杂纤维作用下的7天无侧限抗压强度的变化规律,通过对不同掺量的混杂纤维进行组合,得到了在聚酯-玻璃混杂纤维作用下的最佳掺量。试验结果表明:当聚酯纤维掺量为0.5‰~0.7‰,玻璃纤维掺量为1.3‰~1.7‰时,水泥稳定碎石材料7天无侧限抗压强度呈快速增长趋势。其中,在聚酯纤维掺量为0.7‰、玻璃纤维掺量为1.3‰时达到峰值,其7天无侧限抗压强度为5.20 MPa,相比不掺纤维的水泥稳定碎石的7天无侧限抗压强度增长了30%。聚酯-玻璃混合纤维的最佳掺量配比为聚酯纤维掺量0.7‰、玻璃纤维掺量1.3‰。

考虑养生期水化热影响的高海拔地区水泥稳定碎石层温度分布研究

为了揭示高海拔地区水泥稳定碎石层养生期温度分布规律,采用有限元软件ABAQUS建立了基于水化热的水泥稳定碎石层养生期三维非稳态计算模型,分析了日最低气温、日温差、太阳辐射总量、风速、水泥稳定碎石厚度及水泥剂量等因素对水泥稳定碎石层养生期温度场分布的影响及其敏感性。分析表明:随着日最低气温、日温差、日太阳辐射总量及水泥剂量的增大,水泥稳定碎石层表面及层中温度逐渐提高;随着风速的增大,水泥稳定碎石层表面及层中温度逐渐降低;水泥稳定碎石层表面最低温度的关键影响因素为风速,层中最低温度的关键影响因素为水泥稳定碎石厚度。

水泥稳定再生碎石物理力学性能研究进展

再生集料的使用对交通基础设施建设的可持续发展具有重要意义,将其用于集料占比大而强度要求低的水泥稳定碎石基层具有较大的推广价值,但目前相关研究及应用较少,缺乏系统总结。本文对水泥稳定再生碎石物理力学性能研究进行综述,统计了再生集料基本性能指标,总结了再生集料、水泥、龄期和外掺物等因素对水泥稳定再生碎石物理力学性能的影响,得到以下结论:再生集料性能较低,应进行表面处理并合理掺配,当掺量小于40%时,水泥稳定再生碎石各项性能降幅均较小,掺量较大时性能降低显著;再生集料替代粒径越大,干燥收缩性能越高,但强度、刚度和抗冲刷等性能降低;水泥掺量的增加提高了水泥稳定再生碎石的强度、刚度、抗冲刷和疲劳等性能,但其收缩性能降低,因此在满足基层强度和刚度的基础上,应适当减少水泥掺量以有效降低收缩;水泥稳定再生碎石的强度和收缩等均在28 d龄期达到稳定,因此其应进行适当龄期的养护,以满足后续面层施工要求;添加适当的外掺物虽然降低了水泥稳定再生碎石的强度和刚度,但提高了其收缩和疲劳性能,因此可缓解基层开裂。然而,不同粒径的再生集料对水泥稳定再生碎石物理力学性能的影响机理不明确,可将其作为今后研究的切入点,为其在路面工程设计和施工中的应用提供理论和技术支撑;此外,不同来源的再生集料对水泥稳定再生碎石性能的影响不同,今后研究应以吸水率和压碎值等作为修正系数控制指标,对其掺量与水泥稳定再生碎石性能模型进行修正。