沥青路面多孔混凝土排水基层研究

摘要

实践表明，水是造成路面结构损坏的重要原因，设置路面结构内部排水系统可有效防治路面结构水损坏。本研究探讨了多孔混凝土基层材料的成型方法，提出一种新型的室内成型方法——免振捣成型。通过分析现有主要级配理论，并参考国内外关于排水基层的集料级配成果，提出了免振捣多孔混凝土的集料级配。研究了多孔混凝土的排水性能，提出其排水性能的表征指标空隙率和渗透系数，并采用量体积法测试空隙率，得出免振捣多孔混凝土有效空隙率和全空隙率之间相关性良好的关系。对免振捣多孔混凝土的强度特性和应力一应变特性等力学性质进行研究，得出其强度随龄期的发展、不同强度间的关系以及模量与强度的关系，同时，通过试验和机理分析表明免振捣多孔混凝土具有良好的温缩、干缩和抗冻等物理性质。根据不同成型方法的特点，提出以富余浆量法评价免振捣多孔混凝土的工作性，并提出工作性评价指标一富余浆量比。提出多孔混凝土配合比设计的指标与标准，在此基础上提出采用体积法进行免振捣多孔混凝土配合比设计的方法。此外，利用三维有限元方法，分析了上覆沥青面层多孔混凝土基层的荷载应力和温度应力，研究面层厚度、基层厚度及模量、地基模量等参数对多孔混凝土基层荷载应力和温度应力的影响；分析了基层缩缝处沥青面层的荷载应力、温度应力及其耦合应力。分析水在基层内的流动状态及排除过程、排水系统设置场合、排水基层最小厚度计算方法。综合结构应力及路面排水两方面的要求，提出多孔混凝土基层沥青路面结构设计方法。最后，结合试验路实体工程的铺筑，提出多孔混凝土基层对应室内振动成型和免振捣成型的碾压和免碾压施工工艺。关键词：免振捣多孔混凝土，排水基层，物理力学性能，工作性，配合比设计方法，应力分析，路面结构设计

目录

文摘

英文文摘

一、前 言

1.1问题的提出

1.1.1水对路面结构的影响

1.1.2减小水损害的措施

1.2国内外研究概况

1.2.1排水基层材料研究现状

1.2.2排水基层沥青路面结构设计研究现状

1.3主要研究内容及技术路线

二、多孔混凝土原材料技术要求、成型方法及集料级配设计

2.1 原材料技术指标要求

2.2多孔混凝土成型方法

2.3集料级配组成设计

2.3.1 多孔混凝土集料级配设计

2.3.2集料级配的表征

2.4小结

三、多孔混凝土工作性研究

3.1工作性影响因素

3.2工作性研究

3.2.1工作性评价方法

3.2.2工作性评价指标

3.3小结

四、多孔混凝土物理力学性能研究

4.1排水性能

4.1.1空隙率

4.1.2渗透系数

4.2力学性能

4.2.1组成结构与强度理论

4.2.2强度发展规律

4.2.3强度之间的相互关系

4.2.4强度与空隙率的关系

4.3应力应变性能

4.3.1弯拉弹性模量

4.3.2抗压弹性模量

4.4收缩性能

4.4.1温度收缩

4.4.2干燥收缩

4.5抗冻性能

4.6小结

五、免振捣多孔混凝土材料组成设计方法研究

5.1 多孔混凝土配合比设计指标

5.1.1空隙率与渗透系数

5.1.2力学强度

5.2免振捣多孔混凝土用水量研究

5.3免振捣成型多孔混凝土配合比设计方法研究

5.3.1配合比设计指导思想

5.3.2配合比设计方法的提出

5.4小结

六、多孔混凝土基层沥青路面应力分析

6.1多孔混凝土基层应力分析

6.1.1荷载应力

6.1.2温度应力

6.2沥青面层应力分析

6.2.1荷载应力

6.2.2温度应力

6.2.3荷载和温度共同作用下沥青面层耦合应力分析与计算

6.3小结

七、多孔混凝土基层排水分析与计算

7.1基层排水过程分析

7.1.1基本原理

7.1.2排水基层内水文分析与计算

7.2排水系统的布设及设置场合

7.2.1排水系统的布设

7.2.2排水系统设置场合

7.3按排水要求的基层最小厚度的确定

7.4小结

八、多孔混凝土基层沥青路面结构设计方法研究

8.1设计标准

8.2沥青面层厚度设计

8.3多孔混凝土基层设计

8.3.1多孔混凝土基层轴载换算

8.3.2基层设计方法

8.4多孔混凝土基层沥青路面结构设计方法

8.5小结

九、多孔混凝土基层施工技术

9.1试验路概况

9.2多孔混凝土配合比设计

9.3多孔混凝土基层铺筑技术

9.3.1施工机械组合

9.3.2施工工艺流程

9.4层间处治技术

9.4.1基层与面层之间

9.4.2基层与底基层之间

9.5试验路排水能力验算

9.6小结

十、结论与展望

10.1主要结论

10.2研究展望

参考文献

致谢

博士后期间发表的主要论文与专著

博士后期间主持或参加的主要课题