【博士】新型水泥稳定碎石级配组成及其路用性能研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学交通运输工程学院　　学位年度： 2009年　　水泥稳定碎石具有强度高、板体性和经济性好等优点，是我国高速公路使用最广泛的半刚性基层材料。但水泥稳定碎石存在突出缺点——易开裂。面对重载交通和长寿命的新要求，需要提高水泥稳定碎石的强度来增强沥青层与半刚性基层的层间粘结力和抗剪强度及疲劳寿命，而这可能导致开裂更严重。因此解决水泥稳定碎石的开裂和层间粘结力问题对现有半刚性基层沥青路面和重载长寿命半刚性基层沥青路面具有重大现实意义。　　本文以国家863课题“路基路面破坏机理和新一代重载长效道路结构形式研究"和交通部西部交通建设科技项目“重载交通长寿命沥青路面关键技术研究”为依托，提出采用增加水泥稳定碎石强度来解决沥青层与半刚性基层层间粘结力问题；同时借鉴膨胀剂和减缩剂在水泥混凝土中的成功应用，提出采用在水泥稳定碎石中掺膨胀剂和减缩剂来解决水泥稳定碎石开裂问题。　　论文首先在查阅大量资料的基础上，对半刚性基层沥青路面损坏机理进行研究，提出采用改进型和增强型水泥稳定碎石的解决措施和在水泥稳定碎石中单掺膨胀剂、单掺减缩剂、复掺膨胀剂和减缩剂的技术路线。在精心选择原材料后，按沙庆林提出的级配设计方法确定试验用级配，并对各配合比水泥稳定碎石进行击实试验，同时研究减缩剂掺加方法和延迟时间对干密度和强度的影响。　　按击实试验结果配料，对改进型水泥稳定碎石中掺膨胀剂和减缩剂进行力学性能和干缩性能试验，其中力学性能试验包括：抗压强度、劈裂强度、劈裂模量。然后分析现有抗裂性能评价指标存在的问题，提出简单实用的抗裂系数，并采用它对掺膨胀剂和减缩剂水泥稳定碎石进行综合抗裂评价，确定膨胀剂和减缩剂最佳掺量。　　研究了水泥稳定碎石抗压强度与层间接触、水和抗冲刷性能间的关系和水泥用量对水泥稳定碎石抗裂性能影响。将最佳剂量膨胀剂和减缩剂掺到增强型水泥稳定碎石来改善抗裂性，同时对复掺膨胀剂和减缩剂的叠加效应进行研究。　　回弹模量和泊松比是路面结构计算中两个重要的设计参数。论文实测了90天龄期不同配合比水泥稳定碎石在不同荷载下的静、动态回弹模量和泊松比，并用BISAR程序计算了泊松比和模量对路面结构力学响应的影响规律。并研究了增强型水泥稳定碎石的弯拉和疲劳性能。　　通过研究，得到的主要结论：(1)在水泥稳定碎石中掺入膨胀剂和减缩剂能有效地提高抗裂性，效果依次为复掺固体膨胀剂和减缩剂、掺固体减缩剂、掺膨胀剂。(2)采用增强型水泥稳定碎石是重载长寿命半刚性基层沥青路面的关键。(3)动态模量试验方法比静态模量试验方法更合理。水泥稳定碎石模量和泊松比存在应力依赖性。泊松比对路面力学响应影响很小。　　最后，简要讨论了进一步研究的方向。　　

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