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柔性纤维半刚性基层的力学性能及工程应用研究

作　者: 徐秀霞
导　师: 巫祖烈；王凯
学　校: 重庆交通大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 柔性纤维 水泥稳定碎石 半刚性基层 阻裂增韧机理 韧性 冲击性能 冲刷性能 疲劳性能
分类号: U416.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


半刚性基层作为我国公路路面基层的最主要结构类型之一,工程应用十分广泛。然而,普通半刚性基层有着其自身难以克服的缺点,如脆性较大、抗裂性能差、容易开裂等,导致半刚性基层沥青路面反射裂缝现象普遍,早期破坏严重。半刚性基层沥青路面的抗裂问题,是国内外十分关注的课题,虽然已经取得了一些研究成果,但沥青路面反射裂缝和早期破坏的问题仍难以有效解决。针对这一问题,本文进行了如下研究:从复合材料角度出发,对柔性纤维水泥稳定碎石半刚性基层进行了研究。基于断裂力学原理,揭示了柔性纤维半刚性基层的阻裂增韧机理;提出了纤维的选型原则,并通过试验确定了柔性纤维的合理类型及掺量范围,在此基础上,对柔性纤维水泥稳定碎石半刚性基层材料的力学性能进行了深入、系统的研究。研究结果表明:与普通水泥稳定碎石半刚性基层材料相比,柔性纤维水泥稳定碎石半刚性基层材料的力学性能显著改善,尤其在材料的韧性、抗冲击性能、抗冲刷性能和抗疲劳性能等方面,提高幅度十分显著。修筑柔性纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石半刚性基层沥青路面试验路,并对其进行了跟踪观察,结果表明:与普通半刚性基层沥青路面相比,柔性纤维半刚性基层沥青路面的裂缝间距明显增大,路面反射裂缝大幅减少,路面抗裂性能显著提高。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 项目的研究背景及意义  8-9
  1.2 柔性纤维的工程应用现状  9-11
    1.2.1 路面及桥面铺装中的应用  9-10
    1.2.2 工业与民用建筑  10-11
    1.2.3 水工建筑物的应用  11
    1.2.4 喷射混凝土工程的应用  11
  1.3 柔性纤维半刚性基层及其研究现状  11-13
  1.4 论文的主要研究工作  13-14
第二章 柔性纤维半刚性基层材料阻裂增韧及抗疲劳机理  14-22
  2.1 柔性纤维对半刚性基层材料结构和性能的影响  14-16
    2.1.1 普通半刚性基层材料的微观缺陷和成因  14-15
    2.1.2 柔性纤维在改善半刚性基层材料微观结构方面的作用  15-16
  2.2 基于断裂力学的柔性纤维阻裂增韧机理  16-22
    2.2.1 断裂过程及 K~f 的大小  17-19
    2.2.2 纤维增强半刚性基层材料的抗疲劳机理  19-22
第三章 柔性纤维半刚性基层中纤维的选型  22-30
  3.1 柔性纤维的选型原则及要求  22-24
  3.2 柔性纤维的初步选型  24-26
    3.2.1 常见纤维及其物理力学性能指标  24
    3.2.2 柔性纤维的初步选型  24-26
  3.3 柔性纤维的定型  26-30
    3.3.1 柔性纤维定型的试验方法  26-27
    3.3.2 柔性纤维理想类型的确定  27-28
    3.3.3 柔性纤维的理想长度及合理掺量范围  28-30
第四章 柔性纤维水泥稳定碎石半刚性基层材料力学性能试验研究  30-67
  4.1 原材料性质及试验配合比  30-31
    4.1.1 原材料性质  30
    4.1.2 试验配合比  30-31
  4.2 击实试验  31-32
    4.2.1 试验方法及方案  31
    4.2.2 试验结果  31-32
  4.3 无侧限抗压强度试验  32-37
    4.3.1 试件的制备及测试方法  32
    4.3.2 试验结果及其分析  32-36
    4.3.3 无侧限抗压强度试验小结  36-37
  4.4 劈裂强度试验  37-41
    4.4.1 试件的制备及测试方法  37
    4.4.2 试验结果及其分析  37-40
    4.4.3 劈裂强度试验小结  40-41
  4.5 抗压回弹模量试验  41-45
    4.5.1 试件的制备及测试方法  41
    4.5.2 试验结果及其分析  41-44
    4.5.3 抗压回弹模量试验小结  44-45
  4.6 冲击性能试验  45-51
    4.6.1 冲击性能试验方法  45-46
    4.6.2 试件的制备及养护  46-47
    4.6.3 摆锤冲击试验结果及分析  47-48
    4.6.4 均匀弹性支撑落重弯折冲击试验结果及分析  48-51
    4.6.5 冲击性能试验小结  51
  4.7 弯曲韧性试验  51-56
    4.7.1 试件的制备及养护  52
    4.7.2 试验方法  52
    4.7.3 试验结果  52-53
    4.7.4 韧性评价分析  53-55
    4.7.5 弯曲韧性试验小结  55-56
  4.8 冲刷性能试验  56-61
    4.8.1 抗冲刷试验方法  56-57
    4.8.2 试件的制备及养护  57-58
    4.8.3 试验步骤及注意事项  58
    4.8.4 试验荷载及频率控制  58-59
    4.8.5 冲刷试验结果及分析  59-61
    4.8.6 冲刷性能试验小结  61
  4.9 疲劳性能试验  61-67
    4.9.1 疲劳试验方法  62
    4.9.2 疲劳试件的制作及养护  62-63
    4.9.3 静力抗折强度试验结果  63-64
    4.9.4 疲劳试验数据结果及分析  64-66
    4.9.5 疲劳性能试验小结  66-67
第五章 柔性纤维半刚性基层的工程应用及经济效益分析  67-76
  5.1 试验路段的选择及预定方案  67-68
  5.2 试验路的修筑  68-69
  5.3 试验路跟踪观察  69-72
  5.4 社会、经济效益分析  72-76
    5.4.1 社会效益分析  72-73
    5.4.2 经济效益分析  73-76
第六章 结论  76-78
致谢  78-79
参考文献  79-81
在学期间发表的论著及取得的科研成果  81

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 路基、路面工程 > 路面工程
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