道路基层材料力学及排水性能试验研究

摘要

随着高速公路的快速发展和交通量的逐年递增，越来越多的人认识到设置道路结构内部排水系统的重要性。排水基层作为道路结构内部排水系统的一部分，其作用就显得尤为重要。路面内部自由水所引起的道路早期破坏缩短了道路的使用寿命。因此，为解决道路结构内部自由水的排放以延长道路的使用寿命，研究道路排水基层铺筑材料的性能，具有十分重要的意义。
　　 本文通过道路基层材料所要达到的路用性能入手，选择了一套合适的室内试验方法，分析影响道路基层材料的力学性能和渗透系数的影响因素，提出了合理的透水性水泥稳定基层材料的配合比，并进行了相关的性能试验，主要包括以下几个方面:
　　 首先，通过讨论达西定律的适用条件和分析渗透系数的影响因素，自行设计出一个可以长时间进行常水头试验的渗水仪系统，并根据该渗水仪系统和常水头试验方法，设计出测定渗透系数的试验步骤。
　　 其次，通过试验测定道路基层材料的物理性能，根据影响因素逐一分析，得出了道路基层材料的抗压强度与其影响因素之间的变化规律，综合考虑抗压强度与渗透系数两个此消彼长的指标，选择能使二者达到平衡的配合比。
　　 最后，通过对几种道路基层材料在三种不同类型的溶液中的渗透系数的测定，并比较在不同浓度的溶液中几种道路基层材料的渗透系数的变化，得出材料的渗透系数与其影响因素之间的关系。通过建立合理的计算模型并计算，结果表明悬浮物溶液会导致透水性水泥稳定基层的使用寿命缩短。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出和研究意义

1．1．1 过量地下水的负面影响

1．1．2 路面结构内的水的来源

1．1．3 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究历史与现状

1．2．2 国内研究历史与现状

1．3 研究目的

1．4 本文主要研究内容及思路

第二章 排水基层试验原理

2．1 路面内部排水系统

2．2 达西定律

2．3 渗透系数

2．4 渗透系数的影响因素

2．4．1 颗粒尺寸

2．4．2 材料的级配

2．4．3 密度

2．4．4 颗粒形状和纹理

2．5 透水性水泥稳定基层

2．6 高速公路道路用盐的危害

2．7 小结

第三章 渗水仪系统的设计和试验说明

3．1 室内渗透系数的试验方法介绍

3．1．1 达西定律的适用性

3．1．2 常水头试验方法

3．1．3 变水头试验方法

3．2 试验说明

3．3 渗水仪系统设计

3．4 渗水仪系统结构

3．5 试验步骤

3．6 材料准备

3．6．1 密级配骨料基层材料(DGAB)

3．6．2 透水性水泥稳定基层材料(PCTB)

3．7 与其他渗水仪的比较

3．7．1 室内变水头试验仪

3．7．2 路面渗水仪

3．7．3 室内常水头试验仪

3．8 渗透溶液的制备和储存

3．9 渗透溶液的循环

3．10 流出的渗透液

3．11 小结

第四章 排水基层的设计及力学性能

4．1．密级配骨料基层的密度和孔隙率

4．1．1 密级配骨料基层材料的干密度

4．1．2 密级配骨料基层材料的比重或者毛体积相对密度

4．1．3 密级配骨料基层材料的孔隙率

4．2 透水性水泥稳定基层材料的密度和孔隙率

4．2．1 透水性水泥稳定基层试件的制作

4．2．2 透水性水泥稳定基层试件的理论最大相对密度

4．2．3 透水性水泥稳定基层试件的孔隙率

4．3．1 排水基层的设计

4．3．1 设计标准

4．3．2 配合比的选择

4．4 排水基层材料的弯拉强度

4．5 小结

第五章 多孔隙材料渗透性能测试及结果分析

5．1 渗透系数试验结果

5．1．1 试验1：密级配骨料基层材料的渗透系数

5．1．2 试验2：透水性水泥稳定基层材料的渗透系数

5．1．3 试验3：不同厚度的密级配骨料基层材料的渗透系数

5．1．4 试验4：不同级配碎石和砾石的渗透系数

5．2 几次试验之间的渗透系数分析

5．2．1 材料的类型与渗透系数的关系

5．2．2 密级配骨料基层材料的密度与渗透系数的关系

5．3 渗流出的溶液浓度分析

5．3．1 氯化钠溶液

5．3．2 悬浮物溶液

5．4 透水性水泥稳定基层服务年限计算

5．5 渗透系数测试结果小结

第六章 结论与展望

6．1 主要研究成果

6．2 主要创新点

6．3 对进一步研究的展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表论文目录及参加的科研项目

附录B 水在不同温度下的密度、粘度、介电常数和离子积常数Kw值