不同类型水泥稳定碎石半刚性路面基层材料性能研究

摘要

路面基层处于面层下面，主要起到承受由上面面层传递下来的行车荷载，并将这种荷载扩散到路基中的作用。水泥稳定碎石半刚性基层是最常见的半刚性基层，广泛应用于我国高等级公路的路面基层，目前大多数高等级公路采用传统的悬浮密实型水泥稳定碎石基层材料，近几年基于抵抗基层开裂的需要，新开发出了骨架密实型水泥稳定碎石基层材料。本文旨在对比研究这两种新旧类型的水泥稳定碎石基层材料，为路面工程中基层材料的选择提供参考依据。
　　 本文对水泥稳定碎石基层材料的材料性能的研究内容包括:体积性能、强度性能、刚度性能、收缩性能。试验结果显示:悬浮密实型材料的骨架撑开率、空隙率、温缩系数、干缩系数高于骨架密实型材料;骨架密实型材料的最大干密度、无侧限抗压强度、劈裂强度、断裂韧度、抗压回弹模量、劈裂回弹模量高于悬浮密实型材料。
　　 在路面工程上，对于基层材料，人们最关心的还是其抗裂效果，因为其抗裂效果的优劣直接影响了路面的使用寿命。需要指出的是，基层材料的强度性能、刚度性能、收缩性能是通过一定的方式共同影响着基层材料的路用抗裂效果，进而间接影响着路面的使用寿命。本文引入了极限降温幅度和极限失水率这两个抗裂指标，并结合公路工程的实际状况来分析悬浮密实型材料和骨架密实型材料这两种不同类型水泥稳定碎石基层材料的路用抗裂效果（基层材料的极限降温幅度、极限失水率越大，表示基层材料的路用抗裂效果越好）。
　　 分析结果显示:相同水泥用量下，悬浮密实型材料的极限降温幅度低于骨架密实型材料的极限降温幅度;在低水泥用量时悬浮密实型材料的极限失水率高于骨架密实型材料的极限失水率，在高水泥用量时悬浮密实型材料的极限失水率低于骨架密实型材料的极限失水率。
　　 分析结果还显示:当最佳水泥用量定义为满足强度要求的最低水泥用量时，悬浮密实型材料的最佳水泥用量约为5.5％，骨架密实型材料的水泥用量约为3.5％。对比二者极限降温幅度和极限失水率可以发现，当基层无初始裂缝时，3.5％水泥用量的骨架密实型材料较5.5％水泥用量的悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率分别高240％和88％，当基层有初始裂缝时，3.5％水泥用量的骨架密实型材料较5.5％水泥用量的悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率分别高254％和95％。分析表明，相比悬浮密实型水泥稳定碎石基层材料，骨架密实型水泥稳定碎石基层材料不但最佳水泥用量小，而且抗裂效果优越得多。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 论文研究的背景及意义

1．2 本论文的主要研究价值

1．3 国内外相关的研究与应用

1．4 本论文的主要研究内容

第2章 研究方案与流程

2．1 水泥稳定碎石材料的基本性能

2．1．1 水泥稳定碎石材料结构类型

2．1．2 水泥稳定碎石材料的基本性能

2．1．3 水泥稳定碎石材料的路用要求

2．2 研究方案

2．2．1 水泥稳定碎石材料设计

2．2．2 水泥稳定碎石材料试件成型

2．2．3 水泥稳定碎石材料性能测试

2．2．4 水泥稳定碎石材料性能分析

2．3 研究方案的流程图

2．4 试验的原材料

2．4．1 碎石

2．4．2 水泥

2．5 本章小结

第3章 水泥稳定碎石材料实验室试验

3．1 体积性能试验

3．1．1 粗集料表观密度试验

3．1．2 粗集料捣实密度及间隙率试验

3．1．3 水泥砂浆密度试验

3．1．4 材料击实试验

3．1．5 材料振动压实试验

3．2 强度性能试验

3．2．1 无侧限抗压强度试验

3．2．2 劈裂强度试验

3．2．3 断裂韧度试验

3．3 刚度性能试验

3．3．1 抗压回弹模量试验

3．3．2 劈裂回弹模量试验

3．4 收缩性能试验

3．4．1 温缩试验

3．4．2 干缩试验

3．5 本章小结

第4章 水泥稳定碎石材料试验结果和分析

4．1 体积性能试验结果和分析

4．1．1 材料最大干密度

4．1．2 材料骨架撑开率

4．1．3 材料空隙率

4．2 强度性能试验结果和分析

4．2．1 材料无侧限抗压强度

4．2．2 材料劈裂强度

4．2．3 材料断裂韧度

4．2．4 材料强度变化规律的解释

4．3 刚度性能试验结果和分析

4．3．1 材料抗压回弹模量

4．3．2 材料劈裂回弹模量

4．3．3 材料刚度变化规律的解释

4．4 收缩性能试验结果和分析

4．4．1 材料温缩系数

4．4．2 材料干缩系数

4．4．3 材料收缩系数变化规律的解释

4．5 本章小结

第5章 水泥稳定碎石材料抗裂效果

5．1 水泥稳定碎石材料抗裂效果的计算

5．1．1 水泥稳定碎石材料无初始裂缝时的抗裂效果计算

5．1．2 水泥稳定碎石材料有初始裂缝时的抗裂效果计算

5．2 水泥稳定碎石材料抗裂效果计算结果分析

5．2．1 水泥稳定碎石材料无初始裂缝时的抗裂效果计算结果分析

5．2．2 水泥稳定碎石材料有初始裂缝时的抗裂效果计算结果分析

5．3 最佳水泥用量及最佳抗裂效果

5．4 本章小结

结语

参考文献

致谢

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