高等級(jí)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(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)改善基層材料本身性能來(lái)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(guò)大量試驗(yàn)，對(duì)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(jìn)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(jì)算公式，對(duì)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(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的路面裂縫防治措施。 (2) 通過(guò)聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石擊實(shí)試驗(yàn)，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(zhǔn)試件成型的原理，自行設(shè)計(jì)了一套鋼制梁式試模以及試件脫模方法。試驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)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(yàn)的基礎(chǔ)上分析了試驗(yàn)齡期、纖維摻量、水泥摻量對(duì)聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗壓回彈模量、抗彎拉強(qiáng)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(duì)水泥穩(wěn)定碎石的各種強(qiáng)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(jī)測(cè)法及應(yīng)變片電測(cè)法分別對(duì)聚丙烯纖維水泥穩(wěn)定碎石的干縮及溫縮性能進(jìn)行了測(cè)試。研究分析了試驗(yàn)齡期、纖維摻量、水泥摻量對(duì)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(diǎn)彎曲試驗(yàn)方法對(duì)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(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，測(cè)得了試件的

4、最大荷載、跨中撓度、預(yù)制裂縫嘴張開(kāi)位移和裂縫尖端張開(kāi)位移，并由此計(jì)算出了材料的斷裂韌度和斷裂能。試驗(yàn)結(jié)果表明：聚丙烯纖維的摻入對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的斷裂韌度和斷裂能均有提高，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的臨界裂縫嘴張開(kāi)位移和臨界裂縫尖端張開(kāi)位移有略微的增大，但對(duì)極限裂縫嘴張開(kāi)位移和極限裂縫尖端張開(kāi)位移有明顯的增大。聚丙烯纖維對(duì)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(chǎng)分布，能有效地增強(qiáng)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(duì)幾種常用的抗裂性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明，評(píng)價(jià)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(guò)試驗(yàn)，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(qiáng)了其抗裂性。 (7) 運(yùn)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(shí)對(duì)聚丙烯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的增強(qiáng)抗裂機(jī)理進(jìn)行了分析。得出影響聚丙烯纖維對(duì)水泥穩(wěn)定碎石阻裂效應(yīng)的