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基于路用要求的半刚性基层抗裂评价与改善措施研究

张宏君  
【摘要】: 据调查,我国高速公路约75%的路面结构为半刚性基层沥青路面。但是在实际使用过程中,半刚性基层沥青路面结构还是出现了不少问题,主要表现为路面开裂,且裂缝中相当数量为半刚性基层开裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝。但是到目前为止,仍没有找到阻止半刚性基层沥青路面裂缝产生的有效方法。因此,在现有研究基础上,对水泥稳定类和二灰稳定类材料的防裂配合比设计方法、微观收缩机理、裂缝开裂预估、施工工艺与质量控制进行了全面的研究。主要内容归纳如下: (1)半刚性基层抗裂配合比设计方法研究 从提高半刚性基层材料抗裂性能角度出发,从集料级配和结合料种类、剂量等方面入手,提出了半刚性基层材料抗裂配合比设计方法,并结合工程地区材料供应状况,从混和料的配合比设计、力学性能、抗裂性能、冲刷性能、疲劳特性等方面对其进行了系统研究。 (2)半刚性基层材料收缩机理分析及抗裂评价指标研究 配合比合理的基层材料并掺加一定剂量的粉煤灰或膨胀剂,其早期强度高、收缩系数小、抗裂性能好、整体性质较均匀,并以此验证了半刚性基层材料防裂配合比设计方法的合理性与适用性,提出了采用综合抗裂指数作为半刚性基层材料抗裂设计的控制指标。 (3)半刚性基层沥青路面典型结构温度应力分析 在研究半刚性基层材料路用性能的基础上,运用有限元软件ANSYS对半刚性基层沥青路面典型结构的温度场和温度应力进行了数值模拟,对比研究了不同半刚性基层材料应用于基层时,其内部温度应力的变化规律,从结构和力学的角度对半刚性基层材料抗裂性能进行了研究。 (4)半刚性基层温度收缩裂缝的预估 推导了半刚性层收缩应力的计算公式,对影响最大收缩应力的各种因素进行了分析,验证了半刚性层的开裂规律;并对半刚性层的温度收缩裂缝进行了预估,得到了温缩裂缝间距与宽度的近似计算公式。 (5)试验路工程及水泥稳定类半刚性基层施工工艺研究 针对河北省高速公路半刚性基层的施工情况,对水泥稳定类半刚性基层施工工艺及施工质量控制标准展开了深入研究,提出了半刚性基层的施工工艺和质量控制要点与标准。


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