半柔性路面材料设计与收缩特性研究

发布时间：2020-03-18 09:27

【摘要】：半柔性路面材料是一种在高连通大孔隙的基体沥青混合料中(空隙率在20%~35%)灌入具有特殊性能的水泥砂浆而复合形成的路面材料。半柔性路面兼具沥青混凝土路面的柔性和水泥混凝土路面的刚性,其特点是拥有良好抗车辙性能的同时又比水泥混凝土路面具有更好的整体性和较低的刚性。然而半柔性路面内部灌注的水泥砂浆由于材料本身特性加上外界环境因素的作用,会导致半柔性路面材料发生收缩变形进而产生裂缝。为了研究半柔性路面材料的收缩特性,本文在基于文献调研的基础上,利用体积法研究了半柔性路面的材料设计,成功设计出符合目标空隙率的大孔隙沥青混合料,并对其空隙率和砂浆灌注率进行了试验验证。通过分析水泥基材料的收缩类型,结合半柔性路面材料自身特性,总结出半柔性路面材料的主要收缩类型为化学收缩、塑性收缩、自收缩、干燥收缩和温度收缩。选定自收缩和干燥收缩作为论文的主要研究对象,根据半柔性路面材料自身特性,参考现有的收缩变形测定方法,经修正得出半柔性路面材料自收缩和干缩变形测量的试验方法。通过分析半柔性路面材料的收缩成因,选择设计空隙率,砂浆水胶比和灌浆料类型三个设计参数,从水泥砂浆的收缩变形规律出发,研究半柔性路面材料的收缩特性,以弄清各参数对半柔性路面材料收缩变形的影响规律以及自收缩和干缩之间的关系,并从材料设计上对改善自收缩和干缩变形提出建议。参考水泥基材料的收缩模型,探讨了半柔性路面材料的收缩预测模型。通过文献调研和一系列试验的进行,本文制备出对应不同收缩试验的半柔性试件,确定了合理的收缩试验方法。通过对水泥砂浆和半柔性试件的收缩变形的测量和分析,得出的主要结论有:水泥砂浆是导致半柔性路面材料自收缩和干缩的主要因素;半柔性路面材料的干缩变形大于自收缩变形;半柔性路面材料的干缩变形随着水胶比增大而增大;设计空隙率越大,半柔性路面材料的自收缩变形和干缩变形越大;不同类型灌浆料对于半柔性路面材料的干缩变形影响较为明显;建议从提高设计空隙率降低水胶比的方向进行材料优化设计以改善自收缩和干缩变形。通过对现有水泥浆自收缩模型修正得出了半柔性路面材料的自收缩模型;一元对数回归分析对半柔性路面材料干缩变形随时间变化规律具有良好的表征效果。
【图文】：

（a） （b）图 1-1 半柔性路面裂缝问题1.1.2 收缩特性的研究意义当前国内沥青混凝土路面应用较为广泛，，而沥青混凝土路面在重载和高温作用下，车辙问题较为严重，这是沥青混凝土路面一大弊端。相较于沥青混凝土路面，半柔性路面具有良好的抗车辙性能，因此适用于高温气候下的重载、静载路段，并且在路面材料生产阶段减少了沥青的用量，更加节能环保。相对于水泥混凝土路面，半柔性路面的整体性高、刚度小，以致行车舒适且避免了水泥混凝土路面由于刚度高、板块性强而产生的混凝土板破坏和接缝破坏。半柔性路面能够克服沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的主要缺陷，尽管其自身仍存在一些问题，但不可否认其具有重要的工程应用价值和研究价值。本文先从半柔性路面材料设计角度出发，对当前理论研究中所采取的配合比设计方法进行验证，并成功设计出符合要求的半柔性路面材料。针对裂缝这一半柔性路面主要的破坏形式，本文着重对在外界环境条件作用下，由于材料自身特性造成半柔性路面收缩裂缝的收缩变形进行研究。在对半柔性路面材料进行设计并成功验证相关性能之后，

技术路线图
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

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本文编号：2588556