水泥稳定碎石强度影响因素

为了揭示水泥稳定碎石强度形成机理及影响因素,分别采用静压成型方法和振动试验方法成型试件,通过室内试验,研究试件成型方式、水泥剂量、级配类型和密实度对水泥稳定碎石强度的影响规律。结果表明:成型方法对试件结构尤其是矿料级配及矿料排列影响很大,振动法成型试件28 d后强度接近于静压法的2.54倍;水泥剂量(质量分数)对初始强度影响效果不明显,水泥剂量小于5%时,对水泥稳定碎石极限强度影响显著,水泥剂量超过5%时,水泥剂量增加1%时极限强度提高不超过10%;骨架密实型水泥稳定碎石比悬浮密实型初始强度约增大19%,后期强度约增大10%;试件密度提高1%,水泥稳定碎石强度至少提高11%;龄期28 d前水泥稳定碎石强度增长较为显著,龄期达到28 d时,水泥稳定碎石强度可达到极限强度的75%以上。     

密实骨架结构水泥稳定碎石路面配合比设计方法及抗裂性能

首先研究了材料抗裂性能评价方法，在此基础上，提出骨架密实型水泥稳定碎石基层材料设计方法，并进行了大量室内试验研究，结果表明骨架密实型水泥稳定碎石基层具有良好的抗裂性能，最后通过试验路研究表明，骨架密实型水泥稳定碎石沥青路面具有良好使用品质和耐久性。     

级配碎石动三轴试验的数值模拟方法

为了高效、深入地研究级配碎石材料动态特性,开发了级配碎石动三轴试验的数值模拟方法.基于PFC2D构建了级配碎石动三轴试验的数值模型,通过数值模拟分析了试验条件和微力学参数对模拟结果的影响规律,提出了模拟方法的试验条件及其微力学参数标定方法.结果表明:当试件高度大于40 cm、直径大于20 cm时,试件尺寸对其轴向应变模拟值影响甚微,建议模拟试件尺寸为20 cm×40 cm;结合汽车荷载对路面作用规律,确定动载作用和作用间隔时间分别为0.2和1.8 s;失稳偏应力随围压增大而增大,轴向应变随法向刚度、切向刚度和摩擦系数的增大而减小;轴向应变与动载作用次数曲线的模拟结果与室内实测结果基本吻合,证明模拟方法是可靠的.     

冷再生混合料力学强度影响因素探究

采用垂直振动成型方法制备试件,研究乳化沥青类型、水泥掺量、纤维类型及掺量对冷再生混合料力学强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比,丁苯橡胶(styrene butadiene rubber, SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene butadiene styrene,SBS)改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15%、9%;掺1.5%水泥的冷再生混合料的抗剪强度至少可提高85%;与不掺纤维冷再生混合料相比,掺0.4%聚酯纤维的冷再生混合料力学强度至少可提高8%。因此,根据力学性能最优原则,选取SBR改性乳化沥青作为冷再生混合料的胶结料,考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%,建议选用0.4%掺量的聚酯纤维来提升冷再生混合料的力学强度。     

矿料强嵌挤骨架密实级配的PFC2D数值试验研究

为了充分优化矿料级配,应用PFC2D构建了矿料密实度和加州承载比(CBR)的数值试验方法,在可靠性验证的基础上,分析了合成粗集料、合成细集料、粗细混合集料的密实度和CBR变化规律,提出了矿料强嵌挤骨架密实级配,并对其力学性能进行了室内试验验证.结果表明:19～31.5mm集料、9.5 ～ 19mm集料和4.75～ 9.5 mm集料3种规格粗集料的最佳质量比分别为70∶20∶10、60∶30∶10、60∶20∶20和50∶30∶20,2.36 ～4.75mm集料、0.6 ～2.36mm集料和0.6mm以下集料3种规格细集料的最佳质量比为38.5∶16.5∶45、33∶22∶45、36∶24∶40和30∶30∶40,粗细混合集料的最佳比例为65∶35;由矿料强嵌挤骨架密实级配组成的级配碎石的CBR值和抗压强度分别为规范级配的1.16倍和1.12倍以上,证明该级配具有良好的力学性能.     

级配对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响

为了优化乳化沥青冷再生混合料级配,采用垂直振动试验方法研究矿粉、机制砂和9.5~19 mm粗集料对冷再生混合料路用性能的影响．研究表明：矿粉对其水稳定性、低温抗裂性没有明显影响,矿粉掺量为3%时,与不掺矿粉相比冷再生混合料的动稳定度可提高41%;机制砂掺量为20%时,与不掺新集料相比,冻融劈裂强度比、动稳定度、弯拉强度可分别提高10%、54%、13%;9.5~19 mm粗集料对低温抗裂性能没有明显影响,与不掺新集料相比,9.5~19 mm粗集料掺量为10%~30%时,冻融劈裂强度比、动稳定度可分别提高7%~11%、151%~208%．建议冷再生混合料中9.5~19 mm粗集料掺量10%~30%、机制砂掺量20%、矿粉掺量3%为宜．     

沥青混合料单轴贯入数值试验方法

基于二维颗粒流软件PFC2D构建了沥青混合料单轴贯入数值试验方法;研究了试件尺寸、加载速率、计算时步值等条件对单轴贯入数值试验结果的影响;确定了数值试验的标准条件,评价了单轴贯入数值试验方法的可靠性;分析了单轴贯入试验的细观机制。结果表明:试件尺寸为Φ101. 6 mm×h63. 5 mm、加载速率为1 mm·min-1、计算时步为1×10-3s·step-1时,数值试验可取得稳定结果;贯入强度实测曲线与模拟曲线基本吻合,单轴贯入数值试验误差在4%以内;随着荷载贯入,应变也随之增大,细观接触力越来越密集且作用力越来越大,并逐渐向试件底部扩展;随着贯入量的增加,试件两侧接触力逐渐密集,但无显著的集中现象;接触力网络的纵向变化亦明显于横向变化。     

重载水泥混凝土路面疲劳方程和车辆轴载的换算

针对当前重载交通状况，现行公路水泥混凝土路面设计规范存在明显不足。在总结国内外研究成果的基础上，从混凝土疲劳特性入手，提出了曲线疲劳方程，并根据国内已有的小梁疲劳试验结果重新回归出了曲线疲劳方程。根据曲线疲劳方程推导出了重载车辆轴载换算公式从而能更加合理地反映实际情况，适应当前重载交通需要。     

半刚性基层预锯缝及铺土工布的路面防裂措施

针对半刚性基层客易产生收缩裂缝，并容易导致面层产生反射裂缝的缺点，提出了“半刚性基层预锯缝＋土工布”防裂措施，并分析了影响预锯缝间距的因素。通过力学分析，推导了不开裂基层锯缝间距和带条土工布设计方法，并铺筑了试验路进行验证。结果表明，基层预锯缝可以延长基层开裂间距，从而减少了半刚性基层沥青路面的开裂率；在基层预锯缝处铺设60～100cm宽的土工布可以有效防止或延缓面层反射裂缝的产生。