文档介绍：长安大学
硕士学位论文
半刚性基层材料收缩性能研究
姓名:杨文丁
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:沙爱民
20040101
摘要目前我国高等级公路建设中,半刚性材料以其强度高,造价低廉,原材料来源广等优点,被广泛用作路面基层。但半刚性基层材料在温度作用或失水作用下产生的收缩应变一旦超过材料自身所能承受的极限拉应变,就会发生开裂,影响路面的使用性能。选择合适的收缩试验方法对半刚性基层材料的收缩性能进行系统研究非常具有现实意义。本文按照基层混合料不同的结构组成类型:均匀密实结构、悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架孔隙结构来展开分析;通过对现有收缩试验方法的对比,选择电阻应变片收缩试验方法,并确定合适的试验条件:首次将不同类型的混合料分别在振动和静压条件下成型,深入研究并对比不同类型在同一龄期下的力学性能和干缩、温缩性能的变化规律;通过引入收缩抗裂系数,建立起力学性能指标和收缩指标之间的联系。关键词:半刚性基层材料温度收缩干燥收缩电测法振动成型
曲曲琣瑃;,甀猺,..篽猟瑂猟籘琧—籗,琻瑂篠::;;.
第一章绪论研究的目的及意义由于交通量不断增长和汽车载重量明显增大,对路面等级提出了更高要求。半刚性基层沥青路面以其高强度、良好的平整度及抗疲劳性能等特点,已成为我国高等级路面结构主要形式。目前我国高等级公路建设中基层普遍采用的形式为无机结合料稳定类的半刚性基层,主要有以下几个原因:首先,随着经济的发展,车辆重量增加和交通量的增大对路面的承载能力要求越来越高,以水硬性无机结合料处治粒料和处治土形成的半刚性材料更能适应现代重型交通对道路基层的要求;其次,虽然早期采用优质的级配碎石和优质的级配砾石作为道路基层性能良好,但是,随着建筑业对原材料的需求,优质石料的来源日益减少。采用水硬性无机结合料处治各类材料时,可以使用原先不能使用的质量较次的石料,甚至可以就地取土。这样就可以避免大量的远运优质的石料,再者,半刚性材料与以前使用的道路基层材料相比有着更大的灵活性和适应性,例:用水泥处治的半刚性材料,其七天的无侧限抗压强度可以随着水泥剂量的变化从范围内浮动。虽然半刚性材料具有以往基层材料无法比拟的优点和广阔的使用前景,但是在道路的实际使用过程中发现这种材料还存在一些缺点。经过从“七五”开始至今的长期研究工作,人们对道路面层的裂缝机理有了深入地认识。但是直到目前为止,仍然没有找到有效的方法阻止路面裂缝的产生。为了使道路能够达到其设计使用寿命并在使用寿命中为车辆提供良好的服务,通常所能做的只有尽量的减少路面开裂或者延迟路面的开裂。半刚性基层材料尤其是水泥稳定碎石类材料由于呈脆性,尤其对湿度、湿度敏感性较差,在温度、湿度变化作用下容易收缩产生裂缝。例如沪嘉高速公路年竣工通车后,年横向裂缝达嗵酰年每隔~惶酰昝扛一条,全线已有余条横向裂缝,莘松高速公路年月峻工通车,经过三年的通车使用,也出现了横向裂缝,酰涔餐氐闶撬辛逊煊行┖嵯蛄逊旒渚嘣之间,年裂缝约有都是上宽下窄,横向裂缝大都贯穿路面全宽。济青高速公路年底通车,在济南段标段灿泻嵯蛄逊臁6以谛谐岛稍刈饔孟拢懔逊烊
国内外半刚·悴牧鲜账跣阅苎芯康南肿易反射到沥青面层形成反射裂缝。沥青路面裂缝尤其是横向裂缝,近年来己成为沥青路面的主要病害之一。不论其面层是国产沥青还是进口沥青,都会不同程度地出现横向裂缝。以上公路路面结构见表。沪宁高速公路所做的试验路也出现了横向裂缝。这些裂缝的最终结果导致路面雨雪水不断下渗,行车后造成路面唧泥,最终导致路面损坏。国外的观点是,半刚性基层在铺筑沥青路层之前或之后必然要产生裂缝,并造成反射裂缝,需经常采用加厚沥青面层来减轻反射裂缝。美、加、英、法、日、澳等国不少学者认为,要求沥青路面不裂是不可能的。由此可见,横向裂缝已成为沥青路面的主要问题之一,其发生是不可避免的,但尽可能减少并推迟其发生的时间则是可能的。裂缝的存在不仅使车辆行驶质量下降,而且也破坏了路面结构整体性和连续性并在一定程度上导致结构强度的削弱,加速沥青路面的破坏。但在国内外的半刚性基层材料的研究中,尚没有一种大家普遍认可的收缩方法和设备,大家各行其是,使得大量的试验数据无法有机的统一起来,鉴于此,深入开展对于半刚性基层材料收缩试验方法和收缩性能规律的研究,提出合理而实用的适合半刚性基层材料的试验方法和装置,并在此基础上对半刚性基层材料进行力学性能和收缩性能研究,对于防治半刚性基层沥青路面裂缝的措施,最大限度地减少收缩裂缝、延长道路使用寿命,具有十分重要的现实意义。半刚性基层路面收缩裂缝产生的机理及研究现状在半刚性基层沥青路面结构中,由于基层材料是水硬性材料,在失水干燥的过程中会产生收缩,进而产生收缩应力。同时,在温度变化过程中,会在其内部产生温度应力。在干缩应力和温度