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(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)制裂縫嘴張開位移和裂縫尖端張開位移，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位移和臨界裂縫尖端張開位移有略微的增大，但對(duì)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(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