掺钢渣碎石下封层配合比设计与路用性能试验研究

摘要

下封层是位于基层与面层间的功能层，它的主要作用是防止面层的水渗入基层，同时加强基—面层的粘结效果，但是实际中仍然存在一些问题使得效果不佳。由于钢渣性质较优但利用率不高，提出钢渣用于碎石下封层的思路。为了探究钢渣用于碎石下封层的可能性，本文通过室内试验和建模分析结合的方式，展开了以下研究工作:
　　(1)结合室内试验，通过以剪切强度、拉拔强度为双指标的正交配合比设计方法确定掺钢渣碎石封层材料最佳配比:碎石撤布量8kg/m2，沥青用量1.4kg/m2，钢渣掺量30％，又通过渗水试验确定粒径为5～10mm。
　　(2)通过层间剪切强度的正交试验结果确定了在浸水、低温和高温条件下，各因素对剪切强度的影响程度最大是沥青用量，最小为粒径，最优配合比是:浸水—沥青用量1.6kg/m2，碎石用量8kg/m2，钢渣掺量20％，粒径5～10mm;低温(0℃)—沥青用量1.4kg/m2，碎石用量8kg/m2，钢渣掺量40％，粒径5～10mm;高温(60℃)—沥青用量1.4kg/m2，碎石用量10kg/m2，钢渣掺量40％，粒径10～15mm。
　　(3)由渗水试验、构造深度试验、摆式摩擦系数试验、劈裂强度试验以及遇水膨胀性试验的结果进行拟合后得到的曲线表明:钢渣的掺量与渗水系数、摆式摩擦系数、劈裂强度成二次曲线关系，与构造深度、膨胀率成线性关系。对比粒径为5～10mm和10～15mm的结果，发现粒径为5～10mm的渗水系数和体积膨胀率更低;粒径为10～15mm的构造深度和劈裂强度更高;粒径为5～10mm的摆式摩擦系数更高。
　　(4)利用有限元软件计算了不同封层模量和摩擦系数时层间最大剪应力和面层底部最大拉应力，通过结果发现:随着摩擦系数的增大，面层层底拉应力和最大剪应力减小。故掺加钢渣的碎石下封层对减小面层层底拉应力有一定的作用。相同摩擦系数时，随封层模量增大，面层层底拉应力和最大剪应力先减小后增大，在600MPa以后出现面层层底拉应力增大的趋势，在800MPa以后最大剪应力增大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状分析

1．3 主要研究内容及技术路线

第二章 掺钢渣的碎石下封层原材料与试验方案设计

2．1 原材料

2．2 试验方案设计

2．3 本章小结

第三章 掺钢渣的碎石下封层配合比设计

3．1 掺钢渣碎石下封层配合比设计分析

3．2 掺钢渣碎石下封层初步配合比设计

3．3 配合比优化设计

3．4 本章小结

第四章 掺钢渣碎石下封层路用性能研究

4．1 掺钢渣碎石下封层防水性能

4．2 掺钢渣碎石下封层抗滑性能

4．3 掺钢渣碎石下封层抗裂性能

4．4 掺钢渣碎石下封层浸水膨胀性

4．5 本章小结

第五章 碎石封层力学响应研究

5．1 有限元分析基础与假设

5．2 结构参数选取

5．3 路面结构模型的建立

5．4 荷载选取与边界条件设定

5．5 结果分析

5．6 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录