高等級公路半剛性基層材料的抗裂性能研究.pdf

1、本文在分析半剛性基層裂縫形成機理的基礎(chǔ)上，提出了通過改善基層材料本身性能來提高半剛性基層抗裂性的措施，即在水泥穩(wěn)定碎石中摻加聚丙烯纖維。通過大量試驗，對聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石的各種力學(xué)性能和抗裂性能進行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容包括： (1) 推導(dǎo)了半剛性基層收縮應(yīng)力的計算公式，對影響最大收縮應(yīng)力的各種因素及半剛性基層收縮裂縫產(chǎn)生的規(guī)律進行了分析，提出了相應(yīng)的路面裂縫防治措施。 (2) 通過聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石擊實試驗，確

2、定了每組配合比試件的最大干密度和最佳含水量；根據(jù)規(guī)范中圓柱體標(biāo)準試件成型的原理，自行設(shè)計了一套鋼制梁式試模以及試件脫模方法。試驗表明，所設(shè)計的試模及試件成型、脫模方法能較好地保證試件的最大干密度。 (3) 在大量試驗的基礎(chǔ)上分析了試驗齡期、纖維摻量、水泥摻量對聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗壓回彈模量、抗彎拉強度和抗彎拉彈性模量等的影響，并得出了相應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：聚丙烯纖維的摻入對水泥穩(wěn)定碎石的各種強度影

3、響不大，但使回彈模量和抗彎拉彈性模量有顯著的降低。 (4) 采用千分表機測法及應(yīng)變片電測法分別對聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石的干縮及溫縮性能進行了測試。研究分析了試驗齡期、纖維摻量、水泥摻量對聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石平均干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)的影響。結(jié)果表明：聚丙烯纖維的摻入可以有效地減小水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)。 (5) 采用三點彎曲試驗方法對水泥穩(wěn)定碎石和聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石的斷裂性能進行了大量的試驗研究，測得了試件的

4、最大荷載、跨中撓度、預(yù)制裂縫嘴張開位移和裂縫尖端張開位移，并由此計算出了材料的斷裂韌度和斷裂能。試驗結(jié)果表明：聚丙烯纖維的摻入對水泥穩(wěn)定碎石的斷裂韌度和斷裂能均有提高，對水泥穩(wěn)定碎石的臨界裂縫嘴張開位移和臨界裂縫尖端張開位移有略微的增大，但對極限裂縫嘴張開位移和極限裂縫尖端張開位移有明顯的增大。聚丙烯纖維對水泥穩(wěn)定碎石的裂后行為有很大改善，并且可以改善水泥穩(wěn)定碎石的裂縫尖端位移場分布，能有效地增強水泥穩(wěn)定碎石的斷裂韌性。 (6)

5、 采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對幾種常用的抗裂性評價指標(biāo)體系進行了對比分析，結(jié)果表明，評價半剛性基層材料抗裂性的最佳指標(biāo)是干縮能抗裂系數(shù)和溫縮能抗裂系數(shù)。通過試驗，得出了聚丙烯纖維的摻入可以使水泥穩(wěn)定碎石的干縮能抗裂系數(shù)和溫縮能抗裂系數(shù)有明顯的增大，顯著地增強了其抗裂性。 (7) 運用纖維間距理論和亂向不連續(xù)纖維復(fù)合材料理論以及斷裂力學(xué)的相關(guān)知識對聚丙烯纖維對水泥穩(wěn)定碎石的增強抗裂機理進行了分析。得出影響聚丙烯纖維對水泥穩(wěn)定碎石阻裂效應(yīng)的