高早强路面混凝土研究进展

普通水泥道路在长时间高负荷压力与环境破坏的双重作用下,易出现裂缝、沉陷等破损,同时修复破损的道路需要花费大量人力物力。因此,具有优异耐久性、韧性的高早强路面混凝土对当代道路建设有着重要意义。文中从早强路面混凝土发展进程、设计原理、应用现状及未来展望等方面,对其进行了综合阐述。

公路路面工程水稳基层施工探讨

以傅苦2标项目为实例,对水泥稳定层施工技术在施工过程中的具体运用进行了论述,涉及施工前期的原料准备和配合比设计、拌和、摊铺和碾压施工等步骤,并对施工过程中的水泥用量控制、碾压施工质量控制以及层间水泥浆液喷洒质量控制等进行探究。研究表明,在道路路面工程中,使用水泥稳定层可以很好地防止雨水及地下水对底层的浸泡和破坏,从而提高道路路面的承载能力和稳定性。

水泥稳定碎石基层双层连续摊铺层间性能影响因素分析

为分析水泥稳定碎石基层层间界面强度的影响因素,通过直接剪切试验和直接拉伸试验,对不同的水灰比及水泥浆剂量进行分析,得到层间最佳水泥浆剂量及水灰比。基于层间嵌挤接触咬合作用,分析了下层压实度及混合料级配对层间界面结合强度的影响。结果表明,当水泥浆撒布量为0.315g/cm 2、水灰比为1∶1.5时,层间粘结强度提升最大;下基层压实度为94%时摊铺上层,上、下层之间能形成良好的嵌挤结构;粗集料含量的增加可进一步提高上、下层之间的嵌挤作用,提高上、下层之间的约束作用。通过实体工程对室内试验结果进行验证,发现水灰比对水泥稳定碎石层间性能的影响更加显著。

弱碱激发条件下磷渣-水泥复合填料路用性能试验研究

将磷渣固化后作为路基或路面基层填料是固体废弃物资源化利用的有效途径,具有广泛的经济效益和社会价值。本文通过室内和现场试验,从强度和水稳性的角度分析了磷渣-水泥复合填料的路用性能,并通过具体工程案例论证了本文固化方案的可行性。试验结果表明,弱碱激发(pH=8.0)条件下磷渣混合料在压实、固化后可作为路基填料使用,但固化体强度形成较为缓慢,7 d抗压强度约为28 d的50%。经固化后的磷渣-水泥复合填料具备了一定的耐水性,水泥熟料掺量大于7%(质量分数)时,浸泡60 d后未出现影响完整性的破坏,固化体试样的软化系数随着水泥掺量的增加而下降。在保证强度的基础上,固化剂(Na_(2)SiO_(3))的使用可以减少水泥用量,提高磷渣固化方案的经济性;而过度碱激发(pH=10.0)虽然可以提高磷渣固化体的早期强度,但对28 d强度影响并不显著。现场的工程实践表明,本文提出的弱碱激发磷渣固化方法可以有效实现磷渣的资源化再利用,在公路路基和路面基层填筑工程中具有很强的可推广性。

钢渣基膨胀剂对半柔性路面抗裂性能影响

针对半柔性路面(semi-flexible pavement,SFP)水泥基灌浆材料收缩开裂问题,采用钢渣粉、二水石膏和硫铝酸盐水泥(R.SAC)按1∶(0.8~1.3)∶(0.5~0.8)质量比混合得到一种钢渣基膨胀剂(steel slag-based expansion agent,SSBEA)。探究了钢渣基膨胀剂在SFP中的适用性,确定了钢渣粉最佳细度为0.8%,膨胀剂最佳掺量为15%~20%;在灌浆材料体系中分别掺入UEA膨胀剂和钢渣基膨胀剂,对灌浆材料工作性能进行了优化调控对比试验,并进行了SFP抗裂性能测试。结果表明,钢渣基膨胀剂在水泥基灌浆材料中的膨胀效果平稳持久,其水化后期的补偿收缩性能优于UEA膨胀剂,并且可以有效提升水泥基灌浆材料的施工适用性能;灌入掺钢渣基膨胀剂的灌浆材料的SFP低温抗裂性能更好,可以更好地起到抗裂作用。

利用油基岩屑制备水泥路面基层的力学性能及重金属浸出特性研究

油基岩屑是石油开采时产生的危险废物,随着我国石油勘探开发能力的不断提升,因油基岩屑造成的环境污染和资源浪费问题已不容忽视.资源化利用油基岩屑将对油气行业环境保护和可持续发展起到重要促进作用.为探明利用油基岩屑制备水泥道路结构的可行性,制作11种不同配合比的水泥路面基层试件,通过无侧限抗压、劈裂抗拉以及抗压回弹试验,探寻符合相关力学性能要求且岩屑掺加量最大的试件,随即对其开展浸出试验以研究重金属浸出规律,并通过浸出动力学模型拟合重金属长期浸出量.结果表明:①随着油基岩屑掺加量的提升,水泥路面基层试件的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗压回弹模量同时呈下降趋势.当岩屑掺加量为12%时,试件相关力学指标满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)和四川省农村公路基层材料设计参数要求,此时岩屑掺加量达到最大.②Ba、Mn、Pb、Zn为油基岩屑中的特征污染物.Ba、Mn、Pb累积浸出量的变化趋势较为一致,在第64天时基本达到浸出平衡;而Zn的累积浸出量在第64天时仍持续增长.4种重金属在全浸出阶段的浸出行为都受到扩散控制影响.③Ba和Pb的浸出规律符合Elovich方程,而二阶动力学方程更适用于描述试件中Mn的浸出特性.若长期使用利用油基岩屑制备的水泥路面基层,应更加关注Mn的浸出风险.研究显示,油基岩屑可以替代部分天然矿石制备水泥路面基层,建议进一步拓展其资源化利用场景,以期为岩屑资源化利用技术的发展提供支撑.

低收缩抗裂水泥土路面基层材料性能研究

为解决水泥稳定土在应用过程中早期强度低、易开裂、水稳定性不良的问题,开发出一种低收缩抗裂水泥土路面基层用减缩增强材料,系统评价了稳定土力学性能、收缩性能及水稳定性能。结果表明:随着龄期的延长,采用减缩增强材料的稳定土各项力学性能逐渐提高,7 d龄期下无侧限抗压强度6.9 MPa。28 d的水稳系数90.1%,稳定土经受5次干湿循环后,水稳系数达到了106.5%,强度没有出现损失情况。与水泥稳定土相比,减缩增强材料稳定土具有较小的收缩量,表现出良好的抗收缩性能。

农村公路路面工程水泥稳定碎石基层施工技术

水泥稳定碎石具有稳定、耐久等特点,是公路工程中常见的基层结构。以某农村公路为例,首先进行水泥稳定碎石基层的概述,再重点对其中的关键施工技术展开分析,体现在测量放线、混合料的拌和、摊铺、压实、养护等环节,提出水泥稳定碎石基层施工全流程中各环节的技术要点。

玄武岩纤维格栅加筋水泥稳定碎石基层温缩应变分析

选用玄武岩纤维格栅对水泥稳定碎石基层进行加筋处理。通过数学模型分析水泥稳定碎石基层温缩应变产生的机理;选取A、B、C 3个试验路段,分别将玄武岩纤维格栅铺筑于基层顶部、上基层与下基层层间及不铺筑玄武岩纤维格栅,并开展温度、应变数据采集,分析相同试验条件下,不同玄武岩纤维格栅的铺筑层位对温缩应变的影响。结果表明:随着温度的升高,A、B、C 3个试验路段的应变均呈现增大的趋势;8月温度最高的月份应变最大,12月温度最低的月份应变最小;相同采集月份时,A、B 2个铺筑玄武岩纤维格栅的试验路段上下基层顶面应变均显著小于未铺筑玄武岩纤维格栅的C试验路段,A试验路段上基层顶面的应变略高于B试验路段下基层顶面的应变,A试验路段下基层顶面的应变略高于B试验路段上基层顶面的应变,表明玄武岩纤维格栅铺筑于上下基层之间加筋效果最佳。

基于正交设计的永久路面半刚性基层弯拉强度试验研究

选取水泥剂量、含水量、压实度、19.0 mm、9.5 mm和4.75 mm筛孔通过率6个因素3个水平进行了正交试验,研究了各因素对水泥稳定碎石半刚性基层弯拉强度的影响,通过极差分析方法得出了弯拉强度的敏感性影响因素,分析了敏感性影响因素对弯拉强度的影响规律,并以河北京德高速半刚性基层永久性路面为依托,基于施工现场统计数据波动范围建立了施工参数变异水平与90 d弯拉强度的响应面模型。结果表明:水泥剂量均为水泥稳定碎石基层各龄期弯拉强度的最显著影响因素,压实度和4.75 mm筛孔通过率的影响较为显著,建议施工过程中应重点控制此3项指标;基层混合料的弯拉强度均随水泥剂量的增加而增大,随着龄期的增长,水泥剂量的变化对弯拉强度的影响程度呈先增大后减小的趋势,弯拉强度在28 d、60 d随水泥剂量变异的程度较显著;基层混合料的弯拉强度随压实度的增加而增大,各龄期弯拉强度的增加值随压实度的增长速率几乎相近;水泥剂量和压实度参数变异性对90 d弯拉强度影响程度排序为水泥剂量均值>压实度均值>水泥剂量变异系数>压实度变异系数,90 d龄期弯拉强度与敏感性影响因素及变异性的响应面回归模型的F值为155.79,P值小于0.0001,精度较高,可用于实际工程弯拉强度的预测和控制。

一种自研半柔性路面材料路用性能研究

半柔性路面技术是将“柔性”沥青混合料和“刚性”水泥基灌浆材料结合在一起形成刚柔兼备的新型路面结构,已经越来越广泛的应用于城市道路十字交叉口和公交车站抗车辙病害处理。以自主研制的一种水泥基灌浆料为基础,研究其路用性能。结果表明,高流态半柔性路面材料动稳定度、马歇尔稳定度、冻融劈裂、最大弯拉应变、灌浆饱满度等指标均符合规范标准要求。同时也表明高流态半柔性路面材料高温性能优异,具有较好的水稳定性和低温抗裂性,综合路用性能优势明显,对于西安地区交叉口路段和公交车站路段解决车辙问题有一定的参考意义。

全厚式半柔性路面设计与施工检测

以特制水泥基材料为灌浆料,10~15 mm玄武岩为基体沥青混合料,铺筑12 cm厚的全厚式半柔性路面(SFP-13)试验路。采用室内配合比设计、高温性能检测与试验路段铺筑等方式,得出了一套适用于大中修养护项目重载交通路段大厚度半柔性路面设计与施工检测方法。

基于正交分析的高性能水泥基灌浆材料配比设计与性能研究

以半柔性路面材料中的水泥基灌浆材料作为研究对象,采用正交试验法设计了9组不同配比的水泥基灌浆材料,分析了水灰比、聚灰比、砂灰比、消泡剂掺量等因素在不同水平下对其流动性、强度和收缩特性的影响。结果表明:水灰比对改善水泥基灌浆材料流动性、力学强度和收缩性能效果突出,其对水泥基灌浆材料的性能极其重要;聚灰比是影响水泥基灌浆材料抗折强度最主要的因素,聚合物乳液的加入可明显提高水泥基灌浆材料的韧性。确定了水泥基灌浆材料的最佳配合比,并成型了相关试件,测试结果表明,水泥基灌浆材料在最佳配比下的各项性能指标均衡,使用性能良好。

硅酸钠改良水泥基稳定磷石膏在路面基层中的试验研究

磷石膏是一种固体废弃材料,磷石膏的堆存浪费大量土地资源,严重污染土壤与水环境,并可能引发滑坡溃坝,因此进行磷石膏的资源化利用迫在眉睫。本文采用硅酸钠改良水泥基稳定磷石膏,开展路面基层试验研究。通过无侧限抗压强度试验、水稳定性试验、干缩试验及扫描电镜试验,研究了硅酸钠在不同掺量、掺入方式、养护龄期条件下改良水泥基稳定磷石膏的物理力学特性,揭示了硅酸钠促进水泥水化并产生水化硅酸钙,从而提高混合料强度的改良机理。试验结果表明,当溶于水的硅酸钠掺量为2%～4%时,可有效改良水泥基稳定磷石膏混合料的抗压强度、水稳定性能、失水率及干缩应变,并提出在路面基层施工后的4～5 d内,是有效控制路面基层失水与干缩的最佳时间,从而可避免因水分快速散失导致裂缝的产生。

再生混凝土集料用于水泥稳定碎石研究及应用

通过对再生混凝土集料的特性及其用于水泥稳定碎石技术的研究,认为再生混凝土集料特别是再生混凝土细集料对水泥稳定碎石强度的影响非常大.同时,研究了再生集料的用法和用量、水泥稳定碎石延时成型的强度下降规律以及掺再生集料的水泥稳定碎石耐久性能等,发现掺再生集料的水泥稳定碎石强度发展良好,耐久性能十分优异,可在高等级公路上应用.

考虑层间接触时基层参数对水泥路面力学特性的影响

建立了Winkler地基上考虑层间接触条件的三维结构模型,计算了基层模量、厚度、层间接触状况对水泥混凝土路面面层和基层受力、层间剪切应力及面层翘曲的影响。结果表明:层间接触状态对面层应力和翘曲影响较大,随层间黏结状况的减弱,面层应力不断下降,但翘曲愈加显著,层间脱空范围不断扩大;基层模量是影响基层受力的首要因素,基层底部最大应力随模量上升而增大,随层间黏结状况的减弱而降低;层间剪切应力主要发生在板边,随层间黏结状况的减弱而变小,且几乎不随基层模量和厚度变化。

掺合料对水泥路面裂缝修补料扩展度的影响

针对水泥基修补料易产生扩展度损失等问题,研究了粉煤灰、矿渣粉、熟石灰和石英粉等掺合料掺量对水泥基修补料30 min扩展度损失的影响;采用扩展度和扫描电子显微镜(SEM)试验,分析影响规律和机理。结果表明,粉煤灰、矿渣粉、熟石灰等量取代水泥后,修补料的初始扩展度相对净浆都是增大的,最大增幅分别可达到25.9%、29.7%、22.8%,30 min扩展度保留值相对净浆也是增大的,最大增幅分别为31.5%、30.8%、23.9%;而用石英粉等量取代水泥时,初始扩展度相对同等条件下的净浆是提高的,粉胶比为0.2时达到最大增幅28.9%,但是此时修补料的30 min扩展度小于同等条件下净浆的扩展度0.9%,随着粉胶比的进一步加大,此比例逐渐增大,最大达24.8%。因此采用合适的掺量时用掺加掺合料的方法来提高修补料的扩展度是可行的。

路面板温度翘曲变形对基层的作用分析

目的为了研究温度变化对水泥混凝土路面基层的影响.方法结合试验路温度场监测数据,采用三维有限元法对基层结构在温度翘曲变形及与车辆荷载耦合作用下的受力特性进行分析.结果路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力要显著大于负温度梯度翘曲变形作用下产生的基层应力.路面板正温度梯度翘曲变形作用下产生应力与车辆荷载应力相迭加,二者耦合应力较大,且层间约束越大,应力越大.而负温度梯度翘曲变形作用下两者相抵.结论研究表明,基层受温度变化产生的变形主要由路面板翘曲变形引起,而自身温度场变化可忽略不计.

矿渣基水泥混凝土路面修补材料的研究

水泥混凝土路面在使用过程中,不可避免地会产生破损,而传统的修补材料受到造价和交通开放时间的制约,会导致病害进一步加剧。针对这一问题,提出矿渣基修补材料,在分析修补机理的基础上,通过正交试验从凝结时间、强度、干缩性3方面确定其配方,并与路面施工中常用的普通硅酸盐42.5级水泥进行砂浆性能对比,验证了这种新型修补材料具有一定的优越性和广泛推广应用价值。

一种适用于水泥稳定基层沥青路面的施工方法

半刚性基层沥青路面的开裂是尚没有解决好的难题。本文基于水泥稳定基层沥青路面反射裂缝产生机理,在剖析常规施工方法弊端的基础上,提出了一种适用于水泥稳定基层沥青路面的基层、面层连续施工方法。通过试验路研究,证实了利用基层、面层连续施工方法铺筑的水泥稳定基层沥青路面,路面开裂较常规施工方法显著减少,证明了该施工方法在提高路面抗裂方面的有效性。同时,分析了基、面层连续施工方法抗裂的机理。最后,对该施工方法的不足进行了讨论,提出需要在基层压实度控制、层间粘结机理上进一步研究。