透水半刚性基层混合料路用性能试验研究

摘要

透水沥青路面具有良好的透水性和路表构造深度，其独特的保持自然生态能力和行车安全性也已经被越来越多的国家接受，并作为新建道路的标准。但是，目前透水路面大部分采用强度偏低的未处治粒料作为基层应用于停车场、广场和人行道等轻交通路面。为了使透水沥青路面更广泛的应用，研制了透水半刚性材料作为基层代替常用的粒料基层使之能应用于达到中等交通量的道路建设。在我国居民对道路品质要求日益提高的环境下，研究透水半刚性材料和透水沥青路面具有重要的学术价值和经济效益。 为了减少材料收缩开裂，提高路面使用寿命，本文从研究半刚性材料的干缩和温缩机理入手，提出添加外掺剂和层铺钢纤维的办法来研制透水半刚性材料，包括如下三个方面： 第一：配合比设计，针对混合料透水的特性，级配选用骨架孔隙结构。根据规范要求和以往经验，以空隙率和无侧限抗压强度为控制指标，同时用体积法来设计级配，控制空隙率满足指标要求。另外选取两条代表级配与设计级配进行空隙率和强度指标试验比较，确定设计级配要优于选取的代表级配。通过对比试验，确定了最佳的水泥与集料比。 第二：胶结料的组成设计，提出把水泥、粉煤灰和膨胀剂一起当作胶结料。用等量的粉煤灰和膨胀剂替代部分水泥，集料质量不变，即用粉煤灰、膨胀剂在胶结料中的内掺法。从施工的角度出发在制作中梁进行试验时，采用层铺钢纤维的方法添加钢纤维。 第三：对3种胶结料和集料比，同时胶结料中组分不同情况下安排进行室内路用性能试验，主要包括：孔隙率和渗透系数测试、无侧限抗压强度和回弹模量试验、弯拉强度和模量测试、劈裂强度测试、干缩和温缩试验。通过试验数据对比和研究，确定了综合性能表现较好的混合料。 最后，考虑了交通量和设计弯沉、降雨的水平和重现概率、土质渗透情况等，假设了沥青面层、碎石以及土基的参数，将综合性能表现较好的透水半刚性材料作为基层应用于透水沥青路面的结构设计中。通过BISAR软件对层间完全连续和不完全连续两种情况下路面结构的计算，设计透水沥青路面的计算和验算结果完全满足规范和实际使用情况的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3存在的问题

1.4本文主要研究内容及思路

第二章透水半刚性基层混合料收缩机理及减少裂缝的措施

2.1干燥收缩机理分析

2.1.1毛细管张力作用

2.1.2吸附水和分子间力作用

2.1.3层间水作用

2.1.4碳化收缩作用

2.2温度缩裂机理分析

2.2.1固相胀缩

2.2.2水对半刚性基层材料热胀缩性的影响

2.3改善半刚性材料的开裂的措施

2.3.1集料的影响

2.3.2水份的影响

2.3.3粉煤灰的作用

2.3.3膨胀剂的作用

2.3.4钢纤维的作用

2.4本章小结

第三章透水半刚性基层混合料组成设计研究

3.1材料性质研究

3.1.1水泥

3.1.2粉煤灰

3.1.3膨胀剂

3.1.4钢纤维

3.1.5集料

3.2透水半刚性基层混合料组成设计

3.2.1透水半刚性基层混合料配合比设计原则

3.2.2混合料级配设计

3.3结合料组成设计研究

3.3.1国内已做过的配合比

3.3.2胶结料组分设计

3.3.3钢纤维含量

3.4本章小节

第四章混合料路用性能研究

4.1路用性能指标及其试验方法

4.1.1孔隙率与有效孔隙率

4.1.2渗透系数测试

4.1.3抗压强度和回弹模量测试

4.1.4干缩试验

4.1.5温缩试验

4.1.6抗弯强度和模量测试

4.1.7劈裂强度测试

4.1.8试件安排

4.2孔隙率与渗透系数的测试

4.2.1孔隙率与有效孔隙率的关系

4.2.2有效孔隙率与渗透系数的关系

4.2.3孔隙率与渗透系数的关系

4.3强度和模量

4.3.1 强度

4.3.2模量

4.4干缩和温缩试验

4.4.1透水半刚性基层的抗裂指标

4.4.2透水半刚性基层材料干缩性能分析

4.4.3透水半刚性基层材料温缩性能分析

4.5国、内外透水基层性能比较

4.6本章小节

第五章透水半刚性基层结构计算

5.1路面结构设计

5.1.1参数的选取

5.1.2路面结构方案

5.2计算模型和分析方法

5.2.1计算模型

6.2.2力学分析方法

5.2.3荷载的选取

5.3计算结果

5.3.1层间连接为完全连续的计算结果

5.3.2层间连接为不完全连续的计算结果

5.4本章小节

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2创新点

6.3有待进一步解决的问题

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