乳化沥青-柔性纤维改性水泥稳定碎石的路用性能研究

摘要

半刚性基层沥青路面容易出现反射裂缝病害，为提高半刚性基层的抗裂性能，论文基于乳化沥青增柔作用和纤维阻裂增韧作用，采用乳化沥青和聚丙烯纤维两种材料对水泥稳定碎石进行改性研究。
　　论文采用理论分析和试验研究相结合的方法，首先完成乳化沥青和柔性纤维的选型工作，确定采用慢裂快凝型阳离子乳化沥青和19mm聚丙烯纤维。通过改变乳化沥青和纤维掺量，确定CTM、CBTM-2、CBTM-3、CBTM-4和PPCBTM五种配合比。在对试验配合比进行一系列实验研究的基础上，得出以下结论:
　　①乳化沥青的掺入会降低水泥稳定碎石的抗压强度、劈裂强度和弯拉强度，强度下降幅度与乳化沥青掺量呈正相关关系。②通过对抗压强度和劈裂强度比值的分析，得出无论水泥稳定碎石中是否加入聚丙烯纤维或乳化沥青，90d龄期时混合料的抗压强度与劈裂强度比值都稳定在8.4～9.1之间。③柔性纤维-乳化沥青水泥稳定碎石受压破坏后“破而不碎”的性质，使混合料在带缝条件下仍具有较好的延性和承载能力。④乳化沥青能够增加水泥稳定碎石的柔性，降低水泥稳定碎石的抗压回弹模量和弯拉回弹模量，抗压回弹模量降低幅度与乳化沥青掺量呈正相关关系。聚丙烯纤维的掺入能够进一步降低乳化沥青水泥稳定碎石的抗压回弹模量。⑤乳化沥青能够增加水泥稳定碎石的极限应变，3％的乳化沥青掺入能够使水泥稳定碎石的极限应变提高67.5％，有效的缓解了基层中因应变过大导致的开裂。⑥聚丙烯纤维能够有效提高乳化沥青水泥稳定碎石的弯曲韧性，且添加聚丙烯纤维后，混合料的弯曲韧性指数也明显高于普通水泥稳定碎石，韧性的提高使基层裂缝扩展需要吸收更多的能量，能够减慢基层裂缝的扩展速度。⑦聚丙烯纤维能够提高乳化沥青水泥稳定碎石的临界裂缝嘴张口位移、断裂韧度及断裂能，改善了乳化沥青水泥稳定碎石的断裂性能。⑧聚丙烯纤维能够减小乳化沥青水泥稳定碎石的温缩系数。
　　论文采用两种不同性质材料复掺的方法对水泥稳定碎石进行改性研究，有效的改善了水泥稳定碎石变形、韧性和收缩等抗裂方面的性能，为半刚性基层材料防裂研究提供了一种新的研究思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 乳化沥青-水泥稳定材料研究现状

1．2．2 柔性纤维在道路中研究现状

1．3 研究思路与内容

第二章 乳化沥青-柔性纤维改性水泥稳定碎石机理分析

2．1 水泥稳定碎石半刚性基层裂缝形成机理

2．2 乳化沥青-水泥稳定碎石强度形成机理

2．2．1 水泥稳定碎石中水泥强度形成机理

2．2．2 乳化沥青-水泥稳定碎石强度形成和增柔机理

2．3 柔性纤维在水泥稳定碎石混合料中的作用

2．3．1 柔性纤维对水泥稳定碎石材料微观结构的影响

2．3．2 基于断裂力学的柔性纤维对水泥稳定碎石的阻裂机理

2．4 本章小结

第三章 试验原材料和配合比设计

3．1 试验原材料

3．1．1 水泥

3．1．2 乳化沥青

3．1．3 柔性纤维

3．1．4 集料和外加水

3．2 试验配合比设计方案

3．2．1 集料级配类型

3．2．2 乳化沥青拌合方式

3．2．3 乳化沥青掺量和试验总体安排

3．3 击实试验和试验配合比

3．3．1 试验概况

3．3．2 试验结果及其分析

3．3．3 试验配合比

3．4 乳化沥青-柔性纤维水泥稳定碎石拌合工艺探讨

3．5 本章小结

第四章 乳化沥青-柔性纤维改性水泥稳定碎石试验研究

4．1 无侧限抗压强度试验

4．1．1 试验概况

4．1．2 实验结果及分析

4．1．3 无侧限抗压强度试验小结

4．2 劈裂强度试验

4．2．1 试验概况

4．2．2 实验结果及分析

4．2．3 劈裂强度试验小结

4．3 弯拉强度试验

4．3．1 试验概况

4．3．2 试验结果及分析

4．3．3 弯拉强度试验小结

4．4 抗压回弹模量试验

4．4．1 试验概况

4．4．2 试验结果及分析

4．4．3 抗压回弹模量试验小结

4．5 弯拉回弹模量试验

4．5．1 试验概况

4．5．2 弯拉回弹模量试验结果及分析

4．5．3 弯拉极限应变试验结果及分析

4．5．4 弯拉回弹模量试验小结

4．6 弯曲韧性试验

4．6．1 试验概况

4．6．2 试验结果分析

4．6．3 弯曲韧性试验小结

4．7 断裂韧性试验

4．7．1 试验概况

4．7．2 试验结果及分析

4．7．3 断裂韧性试验小结

4．8 温度收缩试验

4．8．1 试验概况

4．8．2 结果及分析

4．8．3 温度收缩试验小结

4．9 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果