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.

尾矿粉掺入水泥稳定铁矿废石混合料施工最佳配合比试验研究

为了研究尾矿粉掺加水泥稳定铁矿废石混合料施工最佳配合比的影响,对不同掺量尾矿粉(0%、5%、10%、15%、20%)及不同种类和剂量外加剂的水泥稳定铁矿废石混合料进行无侧限抗压强度、水稳性、抗冻性、疲劳性能试验,试验结果表明,随着尾矿粉掺量增加水泥稳定铁矿废石混合料无侧限抗压强度、水稳定系数、抗冻系数呈现先增加后降低变化趋势,当尾矿粉掺量达到14.5%时,混合料无侧限抗压强度、水稳定系数、抗冻系数达到峰值;当尾矿粉掺量为6.3%时,混合料疲劳性能达到最佳;尾矿粉掺入水泥稳定铁矿废石混合料剂量为15%时,可以广泛应用于道路基层中。

水稳碎石材料细观修复行为及最佳修复时机

为了探究水稳碎石(CSM)材料的细观修复行为及最佳修复时机,基于损伤-愈合模型对其修复效果影响因素进行了分析。首先,基于离散元法(DEM)建立CSM的二维半圆弯曲(SCB)数值试件,引入损伤因子模拟材料的局部损伤与愈合效应,进而构建细观尺度的损伤-愈合数值模型。其次,通过虚拟SCB疲劳试验实现不同程度的荷载损伤,基于愈合变量来表征损伤修复过程,模拟局部损伤愈合行为。然后,基于损伤-愈合模型开展不同损伤状态下的修复效果评估,分析初始损伤状态、愈合程度对修复效果的影响规律,并进一步研究了CSM材料的最佳修复时机。结果表明:所提出的损伤-愈合模型能够再现CSM材料在细观尺度上的损伤与愈合行为,初始损伤状态和愈合程度对修复效果的影响具有非线性,在70%~85%的疲劳寿命阶段,局部损伤修复对结构强度的提升作用较为显著。基于对损伤修复效果的数值分析,推荐将70%~85%的疲劳寿命作为CSM材料的最佳修复时机,此外,选择强度优良、数量充足的愈合剂可以最大程度地提升局部损伤修复效果。

大掺量路面铣刨料水泥稳定碎石试验研究

为研究大掺量路面铣刨料在水泥稳定碎石基层中的适用性,文章以G55二广高速二连浩特至赛罕塔拉段改扩建工程项目为依托,系统测试不同铣刨料掺量下的水泥稳定碎石性能,并进行试验路铺设研究。结果表明:80%铣刨料(RAP)掺量下的水稳碎石基层水泥用量需达到5%才能满足规范的要求;随着铣刨料(RAP)掺量的提高,水泥稳定碎石无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗压回弹模量、抗冲刷性能、温缩性能、干缩性能逐渐下降,4种掺配比例下的试验路水稳碎石压实度均可达到98%以上。

市政道路施工中水泥稳定碎石基层施工技术

在当前市政道路工程建设过程中,水泥稳定碎石得到较为广泛的应用,其在实际应用过程中表现出远超其他材料的水稳性,进而使得道路工程具备更强的耐久性。基于此,本文研究中将针对水泥稳定碎石基层施工质量控制相关内容进行探究,以确保其可以切实提升市政道路工程施工以及使用质量。

市政道路路面水稳层施工技术研究

为了提高市政道路施工水平,文章以海南陵水黎安建二路工程水稳碎石基层为研究对象,分析了水泥、粗细集料等原材料的选择,并阐述了水稳碎石层的集料级配、最佳水泥用量、最佳含水量等确定方法。随后,在道路上选取200 m作为试验段,从拌和、运输、摊铺、压实等环节阐述了水稳碎石层的施工工艺,研究成果可为类似项目施工提供理论支撑。

高速公路高掺量RAP再生水稳碎石基层技术研究与工程应用

文章基于对回收沥青路面材料(RAP)和新集料的物理力学性能评价和筛分试验结果,采用分档掺配的设计方式,设计了4组不同RAP掺量的级配方案,击实后进行路用性能试验,分析无侧限抗压强度、抗压回弹模量和干缩性能,以研究不同掺量下的RAP对水稳碎石基层混合料路用性能的影响。试验结果显示,随着掺加RAP比例的提高,其最佳含水量变大,最大干密度变小。此外,随着RAP比例增大,水稳碎石基层混合料试件呈现出抗压强度、回弹模量降低而干缩性能提高的规律,最后依托高速公路试验段进行了高掺量RAP再生水稳碎石基层的工程应用,工后检测结果显示,试验段的基层各项检测指标均满足设计规范要求。

PVA纤维水泥稳定碎石力学性能及耐久性能研究

为改善水泥稳定碎石力学及耐久性能,研究了不同PVA纤维长度与掺量下水泥稳定碎石系列力学性能,确定了PVA纤维最佳掺配长度及掺量。在此基础上,借助冻融循环与疲劳试验,研究了普通水泥稳定碎石与PVA纤维水泥稳定碎石耐久性能差异。结果表明:随着PVA纤维长度或掺量的增大,PVA纤维水泥稳定碎石系列力学性能均先增大后减小;长度12 mm、掺量0.9 kg/m^(3)的PVA纤维水泥稳定碎石综合性能最佳;28 d龄期时,在冻融5、10、15次后,长度12 mm、掺量0.9 kg/m^(3)的PVA纤维水泥稳定碎石抗压强度保持率为90.21%~84.39%;长度12 mm、掺量0.9 kg/m^(3)的PVA纤维水泥稳定碎石在应力强度比为0.7~0.8下,疲劳寿命提升了13529%~17501%。

改性橡胶粉水泥稳定碎石抗裂性能研究

为研究橡胶粉、建筑垃圾再生集料和级配对水泥稳定碎石抗裂性能的影响,本文进行了半圆弯曲试验,通过刚度、断裂能、断裂韧性等指标评价改性橡胶粉水泥稳定碎石抗裂性能。结果表明,未改性橡胶粉可增强混合料的断裂能、断裂韧性,改性橡胶粉对混合料抗裂性能的提升更显著。抗裂级配可提高混合料的刚度、断裂能和断裂韧性,从而增强混合料的抗裂性能。改性橡胶粉水泥稳定碎石的抗裂性能随着再生集料掺量的增加而降低,当再生集料以等体积的方式替代30%的天然集料时,其抗裂性能和强度均优于普通水泥稳定碎石。

六盘山地区水泥石灰粉煤灰稳定碎石基层路用性能研究

针对宁夏六盘山地区的气候特点和夏季施工工期短的工程条件,提出在该地区采用具有水泥稳定类基层和二灰稳定类基层双重优点的水泥石灰粉煤灰稳定碎石基层结构,并通过对不同配合比设计方法的4种级配基层混合料进行强度、刚度、抗冻、干燥收缩、温度收缩5个方面的室内试验,对水泥石灰粉煤灰稳定碎石基层结构的路用性能对比研究。推荐在该地区采用水泥石灰粉煤灰综合稳定碎石基层结构,混合料配合比设计采用体积法进行设计;在综合考虑强度、刚度性能的前提下,低温冻胀、开裂病害突出的地方,应优先选择T中限级配;在高温、干缩裂缝病害较突出的地区,应优先选用T下限级配。

级配碎石混合料的动力变形特性

采用在古典 C.B.R法的基础上 ,施加动荷载的简化试验方法 ,分析级配碎石混合料的动力变形特性 ,可用永久变形、弹性模量双指标指导混合料的组成设计 ,而合理的级配碎石基层材料组成 ,应考虑到材料与振动碾压工艺的相互作用。

二灰碎石基层疲劳性能的模型试验研究

通过在实验室修建的一段与现场实际结构相同的高等级公路路基试验路段 ,采用定点加载模拟车辆荷载的方法 ,测试了路面结构不同层次的应力、基层和底基层的应变。分析了应力和基层拉应变与荷载的相关关系以及拉应变随加载次数的变化规律 。

成型方法对级配碎石混合料抗剪性能的影响

研究振动和击实成型方法对级配碎石基层材料的应力应变特性和抗剪性能的影响,并分析强度差别产生的原因;试验中应用高精度静三轴仪对选定的级配碎石进行振动成型和击实成型的抗剪强度研究,揭示不同成型方法对抗剪强度的影响。试验表明,振动成型级配碎石的峰值应力、残余强度和初始模量较击实成型分别提高了22%、20%和90%,破坏应变有所降低,下降的幅度为10%;对强度参数来讲,内摩擦角φ提高2°,振动成型法的粘聚力C比击实法的提高了38%;振动成型试样的抗剪强度比击实的提高20%;振动成型试样的颗粒定向作用明显优于击实成型,使其抗剪强度高于击实成型试样。因此,在工程中要加强级配碎石的振动碾压,以提高级配碎石的抗剪强度潜能。

TLA掺量对ATB-25混合料路用性能的影响

以小型加速加载试验(MMLS3)、小梁弯曲试验为基础试验平台,研究了特立尼达湖沥青掺量对沥青稳定碎石混合料的高低温性能以及疲劳性能的影响。试验结果表明:TLA的添加可显著改善ATB混合料的高温稳定性,10%TLA掺量可使ATB混合料疲劳寿命提高1倍;掺加5%、7.5%、10%TLA,可使ATB混合料的最大弯拉应变分别增加10.4%、21.2%、13.6%,最大弯拉应变和破坏应变能随TLA掺量的增大呈抛物线变化规律;TLA改性ATB混合料疲劳寿命远大于基质沥青,且随着TLA掺量增加,改性沥青混合料的疲劳试验双对数拟合截距K值增大,斜率n值减小。

基于多参数的级配碎石力学性能预估模型

为了明确级配碎石的力学性能，采用密度试验、空隙率试验、加州承载比（CBR）试验、动三轴试验研究级配类型和成型方式对级配碎石力学性能的影响规律，并建立了力学性能的多参数预估模型。结果表明：①击实成型的最大干密度为振动成型的1.03~1.07倍。②连续型级配碎石的 CBR 值在振动成型下为击实成型的1.51倍，回弹模量为1.08倍；回弹模量与 CBR 值呈幂函数，与最大干密度和空隙率的乘积成正比。③间断型级配碎石的 CBR 值在击实成型下为振动成型的1.49倍，回弹模量为1.05倍；回弹模量与 CBR 值呈幂函数，与最大干密度和空隙率的乘积成反比。④骨架结构是决定级配碎石力学性能的第一因素。研究结果为级配碎石力学性能的预测提供理论依据，为配合比设计和确定施工工艺提供试验支撑。

沥青碎石粗集料的相对比例

为了研究集料配比对沥青碎石基层骨架结构的影响，采用幂指数法和均匀设计法，对沥青碎石基层粗集料相对比例与粗集料骨架空隙率[VCADRC]的关系进行了研究。对8种幂指数”值下的[VCADRC]进行了比较；并对不同粗集料质量分数和[VCADRC]进行了非线性回归分析。结果表明：泰波公式幂指数”值在0．5～0．6时，[VCADRC]值最小；级配中26．5mm的质量分数与[VCADRC]的相关性最好，且[VCADRC]随着其质量分数的增加而降低；级配中9．5mm的质量分数与[VCADRC]的相关性次之；幂指数法和均匀设计法在确定沥青碎石基层粗集料相对比例方面具有一致性。

高寒地区超早强水泥稳定碎石力学性能试验研究

在高寒地区,水泥稳定类基层强度增长缓慢、养生周期长已是共识。基于此,选用自主研发的SES-I型超早强剂作为外掺剂,采用无侧限抗压强度试验、劈裂试验和抗冻性试验研究了不同超早强剂掺量下水泥稳定碎石的力学性能,并分析了超早强剂在水泥稳定碎石中的作用机理。研究结果表明,掺加超早强剂能够显著提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗冻性能;当其掺量为16%时,水泥稳定碎石的劈裂强度与冻融循环残留强度比达到最大值;基于超早强剂对水稳基层碎石材料微观结构上的改善效果,可使基层材料3d龄期时即可达到规范设计强度,亦可大大缩短其养生时间。研究成果可为高寒地区水泥稳定基层材料组成设计提供有益参考。

高寒地区水镁石纤维早强型水泥稳定碎石的路用性能研究

为了提高水泥稳定类基层在高寒地区的适用性,提出在基层中复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维使其达到早强抗裂作用,通过研究其抗压强度、劈裂强度、收缩特性以及抗冻性能,分析水镁石矿物纤维在水泥稳定碎石中的作用机理。试验结果表明:复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维后,20℃养护条件下基层3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的85%和76%,-15℃低温养护条件下3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的69%和68%;抗收缩性能在加入水镁石纤维后有较大提高,纤维掺量为4%时,干缩系数与温缩系数比未掺时分别降低约92%和48%;抗冻性能也因掺入水镁石纤维而有所改善,纤维掺量为4%时基层28 d冻融残留抗压强度比(BDR)为0.96%。复掺水镁石纤维与基层早强剂,既能有效保证高寒地区水稳碎石的强度,又能避免基层在干燥气候中的收缩开裂和在低温、变温环境中的温缩开裂,其中水镁石纤维最佳掺量为4%。

乳化沥青水泥稳定碎石的强度特性及影响因素

通过室内试验研究了乳化沥青水泥稳定碎石的强度特性与影响因素,以无侧限抗压强度为指标,分析了水泥和乳化沥青掺量、养生温度和延迟成型时间对混合料强度的影响规律,并提出了混合料的强度预估模型,能有效预估乳化沥青水泥稳定碎石材料在不同龄期下的无侧限抗压强度。试验结果表明:水泥掺量的减小和乳化沥青掺量的增加都能明显降低混合料的强度;高温条件能有效促进混合料早期强度的形成;为保证工程质量,乳化沥青水泥稳定碎石施工时应采用最佳掺水量进行拌合,延迟成型时间应控制在2 h内,且应加强混合料早期(尤其是前14 d)的养生。

水泥稳定碎石早期损伤自愈合过程力学性能试验研究

微裂技术（ Micmcmcking）是一种减轻半刚性基层早期开裂的新方法,指在水泥稳定材料上引入微细裂缝网络吸收自身收缩应力,从而降低早期收缩应力避免长、宽裂缝的形成,而水泥稳定碎石材料微裂缝的愈合特性以及微裂程度与愈合程度之间的关系是微裂技术的关键.通过使用振动击实仪制备微裂程度不同的试样,在不同龄期测定无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量,研究微裂后水泥稳定碎石材料早期损伤自愈合过程及力学强度变化规律.研究得出：综合考虑微裂作用对水泥稳定碎石材料收缩应力的释放以及材料后期的强度恢复,微裂技术的实施时间宜选在养生2d进行,且微裂程度不超过40%; 微裂后水泥稳定碎石的7d无侧限抗压强度可恢复至80%以上,满足规范要求,不影响施工工期;水泥稳定碎石试样微裂后,抗压强度、劈裂强度及抗压回弹模量的下降百分率差异较大,劈裂强度下降百分率为抗压强度的1.6-1.8 倍,抗压回弹模量下降百分率为抗压强度的1.4-1.6倍.