【博士】新型水泥穩(wěn)定碎石級配組成及其路用性能研究【2009】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　水泥穩(wěn)定碎石具有強(qiáng)度高、板體性和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點，是我國高速公路使用最廣泛的半剛性基層材料。但水泥穩(wěn)定碎石存在突出缺點——易開裂。面對重載交通和長壽命的新要求，需要提高水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度來增強(qiáng)瀝青層與半剛性基層的層間粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度及疲勞壽命，而這可能導(dǎo)致開裂更嚴(yán)重。因此解決水泥穩(wěn)定碎石的開裂和層間粘結(jié)力問題對現(xiàn)有半剛性基層瀝青路面和重載長壽命半剛性基層瀝青路面具有重大現(xiàn)實意義。　　本文以國家863課題“路基路面破壞機(jī)理和新一代重載長效道路結(jié)構(gòu)形式研究"和交通部西部交通建設(shè)科技項目“重載交通長壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)研究”為依托，提出采用增加水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度來解決瀝青層與半剛性基層層間粘結(jié)力問題；同時借鑒膨脹劑和減縮劑在水泥混凝土中的成功應(yīng)用，提出采用在水泥穩(wěn)定碎石中摻膨脹劑和減縮劑來解決水泥穩(wěn)定碎石開裂問題?！　≌撐氖紫仍诓殚喆罅抠Y料的基礎(chǔ)上，對半剛性基層瀝青路面損壞機(jī)理進(jìn)行研究，提出采用改進(jìn)型和增強(qiáng)型水泥穩(wěn)定碎石的解決措施和在水泥穩(wěn)定碎石中單摻膨脹劑、單摻減縮劑、復(fù)摻膨脹劑和減縮劑的技術(shù)路線。在精心選擇原材料后，按沙慶林提出的級配設(shè)計方法確定試驗用級配，并對各配合比水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行擊實試驗，同時研究減縮劑摻加方法和延遲時間對干密度和強(qiáng)度的影響。　　按擊實試驗結(jié)果配料，對改進(jìn)型水泥穩(wěn)定碎石中摻膨脹劑和減縮劑進(jìn)行力學(xué)性能和干縮性能試驗，其中力學(xué)性能試驗包括：抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、劈裂模量。然后分析現(xiàn)有抗裂性能評價指標(biāo)存在的問題，提出簡單實用的抗裂系數(shù)，并采用它對摻膨脹劑和減縮劑水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行綜合抗裂評價，確定膨脹劑和減縮劑最佳摻量?！　⊙芯苛怂喾€(wěn)定碎石抗壓強(qiáng)度與層間接觸、水和抗沖刷性能間的關(guān)系和水泥用量對水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能影響。將最佳劑量膨脹劑和減縮劑摻到增強(qiáng)型水泥穩(wěn)定碎石來改善抗裂性，同時對復(fù)摻膨脹劑和減縮劑的疊加效應(yīng)進(jìn)行研究。　　回彈模量和泊松比是路面結(jié)構(gòu)計算中兩個重要的設(shè)計參數(shù)。論文實測了90天齡期不同配合比水泥穩(wěn)定碎石在不同荷載下的靜、動態(tài)回彈模量和泊松比，并用BISAR程序計算了泊松比和模量對路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響規(guī)律。并研究了增強(qiáng)型水泥穩(wěn)定碎石的彎拉和疲勞性能?！　⊥ㄟ^研究，得到的主要結(jié)論：(1)在水泥穩(wěn)定碎石中摻入膨脹劑和減縮劑能有效地提高抗裂性，效果依次為復(fù)摻固體膨脹劑和減縮劑、摻固體減縮劑、摻膨脹劑。(2)采用增強(qiáng)型水泥穩(wěn)定碎石是重載長壽命半剛性基層瀝青路面的關(guān)鍵。(3)動態(tài)模量試驗方法比靜態(tài)模量試驗方法更合理。水泥穩(wěn)定碎石模量和泊松比存在應(yīng)力依賴性。泊松比對路面力學(xué)響應(yīng)影響很小。　　最后，簡要討論了進(jìn)一步研究的方向?！　?

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