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掺聚丙烯纤维水泥灰土稳定砂基层的路用性能研究

作　者: 牛向飞
导　师: 乐金朝
学　校: 郑州大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 公路基层水泥灰土稳定砂聚丙烯纤维路用性能水稳性
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

信阳地区河流密布,河砂分布广泛。多年来,水泥灰土稳定砂基层作为当地较适宜的半刚性基层在高等级公路建设中得到了大规模的推广应用,取得了较好的应用效果。但该类路面基层也具有较易产生收缩裂缝的半刚性基层特征,对路面结构的使用性能具有重要影响。在水泥混凝土中掺入聚丙烯纤维能够显著改善材料的抗裂性能,而关于在水泥灰土稳定砂中掺加聚丙烯纤维对材料性能的影响方面的研究目前还较为少见。本文针对路面结构性能的要求,重点研究在水泥灰土稳定砂中掺入适量的聚丙烯纤维对其材料性能的影响。通过改善水泥灰土稳定砂的路用性能,从而延长路面结构的使用寿命。主要研究内容为以下几个方面：(1)结合当地的实际情况,通过一系列的室内试验研究,给出了水泥灰土稳定砂力学性能的变化规律。依据干线公路基层材料的使用性能要求,得出了水泥灰土稳定砂的合理配比。(2)在大量试验的基础上分析了养生龄期、纤维掺量对聚丙烯纤维水泥灰土稳定砂抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压回弹模量、抗弯拉强度的影响。结果表明,聚丙烯纤维的掺入对水泥灰土稳定砂的强度影响不大,但其回弹模量有较大幅度的降低。(3)对掺入聚丙烯纤维的水泥灰土稳定砂的干缩及温缩性能进行了较为系统的试验研究,并对其增韧机理进行了分析。研究结果表明,聚丙烯纤维的掺入对水泥灰土稳定砂的干缩和温缩性能有一定的改善,对提高水泥灰土稳定砂的抗裂性能效果明显。(4)通过饱水和干湿循环试验对掺聚丙烯纤维的水泥灰土稳定砂的水稳性能进行了初步研究,聚丙烯纤维的掺入能够有效增强其水稳性能。(5)结合实际工程,铺筑了试验路段,对其施工工艺和质量控制标准进行了探讨,并对试验路段进行了跟踪观测和评价分析,取得了较好的使用效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 水泥灰土稳定砂基层发展状况及抗裂对策  11-12
    1.2.2 纤维材料的研究状况  12-13
  1.3 主要研究内容  13-14
2 试验方案与方法  14-21
  2.1 试验方案  14
  2.2 试验方法  14-21
    2.2.1 击实试验  14
    2.2.2 无侧限抗压强度试验  14-15
    2.2.3 劈裂试验  15
    2.2.4 抗压回弹模量试验  15-16
    2.2.5 抗弯拉强度试验  16
    2.2.6 室内干缩实验  16-18
    2.2.7 室内温缩试验  18-19
    2.2.8 水稳性实验  19-20
    2.2.9 试件成型  20-21
3 水泥灰土稳定砂基层配合比的确定  21-28
  3.1 原材料性质  21-23
    3.1.1 水泥的调查与选用  21
    3.1.2 石灰的调查与选用  21-22
    3.1.3 粘土的调查与选用  22
    3.1.4 砂的调查与选用  22-23
  3.2 配合比组成  23
  3.3 力学性能试验及分析  23-27
    3.3.1 无侧限抗压强度试验结果及分析  23-24
    3.3.2 抗压回弹模量试验结果及分析  24-25
    3.3.3 劈裂强度试验结果及分析  25-26
    3.3.4 抗弯拉强度试验结果及分析  26-27
  3.4 本章小结  27-28
4 聚丙烯纤维改善水泥灰土稳定砂基层路用性能研究  28-45
  4.1 原材料性质  28-29
  4.2 配合比方法综述  29
  4.3 配合比的确定  29
  4.4 力学性能试验及分析  29-35
    4.4.1 击实试验  29-30
    4.4.2 无侧限抗压强度试验结果及分析  30-32
    4.4.3 抗压回弹模量试验结果及分析  32-33
    4.4.4 劈裂强度试验结果及分析  33-34
    4.4.5 抗弯拉强度试验  34-35
  4.5 抗裂机理分析  35-36
    4.5.1 影响聚丙烯纤维改善水泥灰土稳定砂抗裂性能的因素分析  35-36
    4.5.2 纤维在水泥灰土稳定砂材料中的间距效应  36
  4.6 抗裂性能试验及分析  36-39
    4.6.1 干缩试验结果及分析  36-37
    4.6.2 温度收缩性能试验  37-39
  4.7 水稳定性试验结果与分析  39-43
    4.7.1 饱水试验结果与分析  39-41
    4.7.2 干湿循环试验结果与分析  41-43
  4.8 聚丙烯纤维的最佳用量确定  43-44
  4.9 本章小结  44-45
5 试验路验证与观测  45-54
  5.1 试验路段概况  45
    5.1.1 试验路段基本情况  45
    5.1.2 气象、水文  45
  5.2 试验路段的选取及施工方案  45-46
    5.2.1 试验路段的选取  45-46
    5.2.2 试验路方案  46
  5.3 施工关键技术  46-52
    5.3.1 聚丙烯纤维的分散均匀  46-48
    5.3.2 施工工序  48-52
  5.4 裂缝追踪检测  52-53
  5.5 实际效益分析  53-54
6 结论及建议  54-57
  6.1 主要结论  54-55
  6.2 建议  55-57
参考文献  57-59
个人简历  59-60
致谢  60

掺聚丙烯纤维水泥灰土稳定砂基层的路用性能研究

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