水泥混凝土路面基层冲刷疲劳特性研究

论文摘要

水泥混凝土路面由于面板的各种微裂缝产生的路面渗水,使基层富集大量自由水,导致基层材料中细集料被逐渐冲刷掉,并沿缝隙出现唧泥现象,引起脱空以致断板,因此半刚性基层的冲刷特性成为研究热点之一。现行研究仅仅停留在材料抗冲刷性的测试方法基础上,系统研究冲刷质量损失,冲刷疲劳特性等方法和理论还不足,也没有把这些因素引入基层设计规范中,成为长寿命路面发展的主要瓶颈。鉴于此,本文较系统地研究了基层材料抗冲刷性能,并提出冲刷疲劳衰变规律与溶蚀规律,对进一步完善设计理论,提高水泥混凝土路面的耐久性具有重要的现实意义和理论基础。根据水泥混凝土路面基层使用状况的调查结果,分析了半刚性基层的典型损坏模式。从基层材料冲刷质量损失,冲刷疲劳规律,溶蚀等角度出发对水泥混凝土路面基层进行系统的研究。对脱空后路面板受力进行分析,提出了道路脱空后预防性养护的合理时间。运用灰色关联理论验证了影响水泥稳定碎石冲刷的主要因素为基层的压实度。应用增长滞后理论Logistic模型,分析路面基层材料在受到动水压力冲刷后质量损失增加的规律。从半刚性基层材料受冲刷后强度降低的角度出发,引用疲劳方程S=a-b log N,分析不同材料的冲刷疲劳特性。开展冲刷溶蚀试验,根据所测的实验数据得出不同基层材料组成之间的溶蚀规律,得到水泥含量为7%以上时溶蚀析出比较稳定。综合道路在实际情况下基层冲刷的特点和规律,分析脱空后路面板受力规律,提出预防性养护的合理时期,采取相应的措施来缓解冲刷给基层强度带来的影响,以达到水泥混凝土路面耐久性的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 长寿命混凝土路面的提出
• 1.2.2 半刚性基层抗冲刷研究
• 1.2.3 疲劳研究现状
• 1.2.4 溶蚀研究现状
• 1.2.5 脱空研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 水泥混凝土路面基层使用状况及破坏机理
• 2.1 与半刚性基层冲刷相关病害调查
• 2.1.1 路面错台调查
• 2.1.2 路面脱空调查
• 2.1.3 调查结果与分析
• 2.2 半刚性基层冲刷损坏
• 2.2.1 半刚性基层冲刷破坏
• 2.2.2 路肩下设置合理排水层
• 2.2.3 半刚性基层冲刷机理分析
• 2.3 半刚性基层疲劳破坏
• 2.4 路面基层材料溶蚀破坏
• 2.4.1 基层材料浸水软化
• 2.4.2 基层材料溶蚀
• 2.4.3 溶蚀机理
• 2.5 混凝土路面脱空破坏
• 2.6 本章小结
• 第三章 水泥混凝土路面基层材料抗冲刷试验
• 3.1 冲刷试验采用的装置
• 3.2 试验方法的提出
• 3.2.1 冲刷试验材料的确定
• 3.2.2 试件准备
• 3.2.3 试验中应该注意的问题
• 3.3 基层抗冲刷性能单因素影响分析
• 3.3.1 水泥剂量
• 3.3.2 水泥强度标号
• 3.3.3 细集料含量
• 3.3.4 混合料结构类型
• 3.3.5 压实度
• 3.3.6 冲刷压力
• 3.4 影响基层抗冲刷性能多因素分析
• 3.4.1 灰色关联理论
• 3.4.2 计算方法
• 3.5 冲刷数值模型的建立
• 3.5.1 模型建立
• 3.5.2 冲刷模型的应用
• 3.6 冲刷试验结果的应用
• 3.7 本章小结
• 第四章 水泥混凝土路面基层结构组成衰减试验分析
• 4.1 疲劳损伤理论
• 4.1.1 疲劳损伤定义
• 4.1.2 疲劳损伤特点
• 4.1.3 建立疲劳损伤意义
• 4.1.4 疲劳性能曲线
• 4.2 半刚性基层材料冲刷疲劳特性
• 4.2.1 应力敏感性
• 4.2.2 疲劳损伤形式
• 4.3 冲刷疲劳寿命与强度关系模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 水泥混凝土路面基层溶蚀研究
• 5.1 研究方法
• 5.1.1 原理
• 5.1.2 试剂
• 5.1.3 仪器设备
• 5.1.4 测定
• 5.2 混凝土溶蚀过程中的宏观特性研究
• 5.2.1 动水压力作用下的溶蚀过程
• 5.2.2 溶蚀过程中混凝土宏观特性
• 5.3 溶蚀试验结果的应用
• 5.4 本章小结
• 第六章 水泥混凝土路面脱空预估及防治建议
• 6.1 造成冲刷脱空的原因
• 6.2 考虑板角脱空的公路水泥路面设计方法
• 6.2.1 设计指标
• 6.2.2 受力分析
• 6.2.3 设计步骤
• 6.3 基于脱空的水泥路面预防性养护
• 6.4 防治设计
• 6.4.1 路面结构设计
• 6.4.2 路面排水设计
• 6.4.3 施工方面设计
• 6.4.4 加强路面使用过程中的检测
• 6.4.5 脱空后道路预防性养护措施
• 6.5 本章小结
• 结论及进一步研究建议
• 本文主要结论
• 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢