半刚性基层材料结构类型与组成设计研究

【摘要】：本文首先开展了与无机结合料稳定粒料土基层材料相关的试验方法研究。研制了能够较好模拟振动压路机实际工况的室内振动压实机，通过试验提出了合理的振动参数配置，提出了可行的“振动法确定压实标准试验方法”和“振动法成型试件方法”；完善了半刚性基层材料的收缩系数测定系统，提出了“半刚性基层材料温缩系数测定方法”和“半刚性基层材料干缩系数测定方法”；通过试验研究了频率、作用力等因素对混合料冲刷量的影响规律，研制了道路材料冲刷试验机，并提出“半刚性基层材料抗冲刷性能试验方法”。 论文中按照粗集料在半刚性基层材料中的分布状态将其划分为三种结构类型：悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架孔隙结构。悬浮密实结构混合料的材料要求、集料级配可以参照现行规范确定，但骨架密实结构和骨架孔隙结构材料的集料级配无从参考。在本文中通过试验研究了骨架密实结构和骨架孔隙结构半刚性材料中粗集料骨架的孔隙率、破碎性、局部抗剪和应力应变性能，为粗集料级配的确定提供了依据，并在此基础上给出了细集料的级配范围。此外，分别给出了骨架密实结构水泥碎石、骨架孔隙结构水泥碎石和骨架密实结构二灰碎石混合料中各材料配比的计算方法。 在本文中，通过试验对不同结合料用量的悬浮密实结构水泥碎石、骨架密实结构水泥碎石、骨架孔隙结构水泥碎石、悬浮密实结构二灰碎石和骨架密实结构二灰碎石进行了路用性能的对比试验。试验内容包括：抗压强度、劈裂强度、抗折强度、抗压回弹模量、抗折回弹模量、温缩系数测定、干缩系数测定以及抗冲刷性能。通过试验和对以往资料的总结，得出了不同结构类型水泥稳定碎石、二灰稳定碎石路用性能的变化规律和各指标的值域范围。 基于在实际使用过程中，半刚性基层材料路用性能受到温度、湿度变化以及车辆荷载等多种因素的影响，根据以上各研究成果，提出了以强度、收缩系数和冲刷量等指标综合控制的半刚性基层材料组成设计方法。为适应不同需要，该材料组成设计体系中包括选择法和试验法，其中选择法主要针对常用半刚性基层材料的使用，而试验法则适用于新材料的使用。 本论文第一章绪论，说明了课题研究意义、国内外现状以及研究内容和研究 方案。第二、三、四章分别对半刚性基层材料振动压实试验方法、收缩系数测定 方法和抗冲刷试验方法进行了研究.在第五章中主要针对不同结构类型半刚性基 层材料的级配组成和相应的计算方法进行研究。第六章中，分别对不同结构类 型的水泥碎石、二灰碎石进行了路用性能试验研究，以总结规律。第七章着重讨 论了结构类型对半刚性基层材料路用性能的影响机理.第八章提供了实体工程试 验路的施工过程和检测情况.结合前面各章的研究，在第九章提出了多指标控制 的半刚性基层材料组成设计方法。在第十章中，总结了论文研究的主要结论并提 出了需要进一步研究的问题。