水泥混凝土路面耐久性评价方法研究

论文摘要

目前水泥混凝土路面早期病害严重,由路面耐久性不足引发的病害严重制约了水泥路面的发展。但现有的水泥路面耐久性评价体系不够完善,不能满足水泥路面发展的要求,迫切需要一种完善的评价体系对路面进行评价,为路面提供设计、养护、维修等参考依据。为完善路面的评价体系,本文从路面裂缝、断板、脱空、错台等几种典型病害引起的路面耐久性不足出发,分析病害的产生机理和影响因素；从路面组成材料和结构两方面,提出耐久性评价指标,建立水泥混凝土路面耐久性评价体系。本文提出断裂韧性、弯拉强度和基层材料冲刷系数作为材料耐荷性评价指标。通过二次正交回归实验分析得出符合耐久性的耐荷性指标和材料配合比设计建议值。耐候性方面,研究得出含气量是控制材料抗冻和抗盐冻剥蚀性能的主要因子,将含气量作为抗冻耐久性的控制指标,同时给出了满足耐候性的路面材料含气量取值范围。结构耐久性方面,以脱空半径为板底脱空的评价指标,优化了冲刷脱空预估模型,按照板底脱空半径对路面损坏状况进行了分级；路面错台以错台量为评价指标,分析半刚性基层错台产生机理,对错台量进行了预估,建立了错台量、标准轴载作用次数和冲刷系数之间的关系；接缝传荷方面,传力杆松动是传荷能力衰减的直接原因,提出考虑松动量的接缝传荷能力计算公式,通过控制传力杆直径和地基模量来降低传荷能力的衰减；针对刚性基层路面温度翘曲作用下产生开裂状况严重程度,分析了板厚、温度梯度、基层模量对面板工作性能的影响,提出用板厚和基层模量来控制温度翘曲,来提高路面的耐久性。综合以上分析,系统提出了路面耐久性评价体系和评价流程。最后本文从材料组成、配合比和结构设计方面,提出了提高水泥耐久性的措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 断裂韧性国内外研究现状
• 1.2.2 基层材料抗冲刷性能研究现状
• 1.2.3 抗冻国内外研究现状
• 1.2.4 脱空国内外研究现状
• 1.2.6 错台国内外研究现状
• 1.2.7 传力杆国内外研究现状
• 1.3 本文研究思路及主要研究内容
• 第二章 水泥混凝土路面病害调查及分析
• 2.1 所调查路段基本状况
• 2.2 病害调查及分析
• 2.2.1 路面裂缝、断板
• 2.2.3 基层材料冲刷
• 2.2.4 板底基层脱空
• 2.2.5 错台
• 2.2.6 接缝传荷能力
• 2.2.7 冻融与盐冻破坏
• 2.3 本章小结
• 第三章 水泥混凝土路面破坏机理及影响因素分析
• 3.1 路面裂缝与断板
• 3.1.1 路面裂缝
• 3.1.2 路面断板
• 3.2 半刚性基层材料冲刷
• 3.2.1 冲刷产生的机理
• 3.2.2 基层材料冲刷影响因素
• 3.3 冻融与盐冻剥蚀破坏
• 3.3.1 混凝土冻融破坏
• 3.3.2 混凝土盐冻剥蚀破坏
• 3.4 板底脱空
• 3.4.1 冲刷脱产生的机理
• 3.4.2 脱空的影响因素
• 3.5 错台
• 3.5.1 错台产生机理
• 3.5.3 错台影响因素
• 3.6 传力杆传荷能力衰减
• 3.7 本章小结
• 第四章 水泥混凝土路面材料耐久性评价指标研究
• 4.1 路面材料耐久性的主要影响因素
• 4.1.1 水泥
• 4.1.2 粗集料
• 4.1.3 细集料
• 4.1.4 外加剂
• 4.2 基于耐荷性的路面材料耐久性评价指标
• 4.2.1 断裂韧性
• 4.2.2 路面抗弯拉强度
• 4.2.3 基层材料抗冲刷性能
• 4.3 基于耐候性的耐久性评价指标
• 4.3.1 抗冻性
• 4.3.2 抗盐冻性
• 4.4 耐久性评价指标随材料因素的变化规律
• 4.4.1 各个材料因子对材料耐久性指标的影响规律
• 4.4.2 基层抗冲刷性能影响因素分析
• 4.4.3 抗冻与抗盐冻性随材料因素的变化规律
• 4.5 本章小结
• 第五章 水泥混凝土路面结构耐久性评价指标研究
• 5.1 基层支撑状况
• 5.1.1 板底冲刷脱空预估
• 5.1.2 板低脱空等级划分
• 5.2 错台
• 5.2.1 错台评价指标
• 5.2.2 基层材料冲刷系数建议值
• 5.3 接缝工作性能
• 5.3.1 传荷系数的衰减
• 5.3.2 传力杆直径与地基模量对传荷能力衰减的影响
• 5.4 刚性基层路面工作性能
• 5.4.1 刚性基层路面翘曲的影响
• 5.4.2 工作性能耐久性评价
• 5.5 不同基层类型水泥路面结构耐久性评价
• 5.5.1 路面基层类型的分类
• 5.5.2 不同基层类型道路耐久性评价指标
• 5.5.3 水泥混凝土路面耐久性评价体系
• 5.5.4 水泥混凝土路面耐久性评价实例
• 5.6 本章小结
• 第六章 提高混凝土路面耐久性的措施
• 6.1 材料配合比方面提高耐久性的措施
• 6.1.1 混凝土配合比设计优化
• 6.1.2 混凝土耐候性优化混凝土配合比设计
• 6.2 结构耐久性措施
• 主要研究结论及建议
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢