温度和加荷速率对水工沥青混凝土性能影响分析及三轴卸荷试验研究

论文摘要

本文根据目前水工沥青混凝土配合比选择试验方法中存在的一些不足,提出了以小梁弯曲试验方法来选择水工沥青混凝土的配合比。应用小梁弯曲试验方法选择配合比,可使配合比在设计选择阶段节省时间,提高效率,且更能反映水工沥青混凝土的特性。并通过27种配合比在10℃、跨中加荷速率为1.67mm/min条件下进行小梁弯曲试验,分析试验结果得到了配合比参数对水工沥青混凝土性能的影响规律。本文以小梁弯曲试验为依托,探索了温度对水工沥青混凝土性能的影响。试验方案是温度在-25℃到20℃范围内,选用跨中加荷速率为1.67mm/min进行试验。通过试验得到不同温度下的水工沥青混凝土抗弯强度、最大弯曲应变、弯曲模量及弯曲应变能,分析了温度对这些性能指标的影响；并得到水工沥青混凝土由弹塑性向脆性转化的标志点,此点是水工沥青混凝土的脆化点,其脆化点温度为-15℃。本文研究了加荷速率对水工沥青混凝土性能的影响。同样以小梁弯曲试验为依托,试验方案是在固定温度下,选用跨中加荷速率为O.83mm/min到9.17mm/min进行试验。得到在不同跨中加荷速率下抗弯强度、最大弯曲应变、弯曲模量及弯曲应变能,分析了加荷速率对这些性能指标的影响。本文在水工沥青混凝土静三轴试验的基础上提出了三种静三轴卸荷试验方案,通过试验结果进行分析比较,得到了较合理的静三轴卸荷试验方法,并得到在本文研究条件下的卸荷试验参数值Kur和nur,以及它们与通常三轴试验参数K与n的关系,为以后工程应用提供借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概述
• 1.1 水工沥青混凝土的发展
• 1.2 水工沥青混凝土已建工程现状
• 1.2.1 国外已建工程的现状
• 1.2.2 国内已建工程的现状
• 1.3 水工沥青混凝土防渗结构的形式
• 1.4 本文研究背景及意义
• 1.5 本文研究的内容及难点
• 1.5.1 内容
• 1.5.2 难点
• 1.6 本文的结构
• 2 水工沥青混凝土的结构特点和力学原理
• 2.1 水工沥青混凝土的结构
• 2.1.1 沥青
• 2.1.2 集料
• 2.1.3 沥青混凝土结构理论和技术指标
• 2.2 水工沥青混凝土的结构作用理论
• 2.2.1 表面理论
• 2.2.2 胶浆理论
• 2.3 沥青混凝土的力学原理
• 2.3.1 颗粒特性
• 2.3.2 粘弹性特征
• 2.4 本章小结
• 3 水工沥青混凝土的配合比选择的方法
• 3.1 矿料级配的选择理论
• 3.2 传统的配合比选择试验方法
• 3.2.1 马歇尔试验法
• 3.2.2 三轴剪切试验法
• 3.2.3 劈裂试验法
• 3.3 本文采用小梁弯曲试验方法
• 3.4 本章小结
• 4 水工沥青混凝土的配合比参数对其性能的影响及配比选择
• 4.1 试验方法—小梁弯曲试验
• 4.1.1 仪器及试验步骤
• 4.1.2 成型方法及试验环境
• 4.2 初步设计试验配合比
• 4.2.1 矿料级配的选择
• 4.2.2 油石比和填料用量的选择
• 4.2.3 初选用配合比
• 4.3 原材料检测
• 4.4 配合比参数对沥青混凝土性能的影响分析
• 4.4.1 沥青混凝土弯曲试验及试验结果
• 4.4.2 油石比对沥青混凝土性能的影响
• 4.4.3 填料用量对沥青混凝土性能的影响
• 4.4.4 级配指数对沥青混凝土性能的影响
• 4.5 研究结论
• 4.6 本章小结
• 5 温度、加荷速率对水工沥青混凝土性能影响试验研究
• 5.1 试验数据的计算方法与分析方法
• 5.1.1 试验数据计算公式
• 5.1.2 试验数据分析方法
• 5.2 温度对水工沥青混凝土性能影响研究
• 5.2.1 试验方法设计
• 5.2.2 试验结果分析
• 5.3 加荷速率对水工沥青混凝土性能影响研究
• 5.3.1 试验方法设计
• 5.3.2 试验结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 水工沥青混凝土静三轴卸荷试验研究
• 6.1 卸荷试验的必要性和意义
• 6.2 常规静三轴试验
• 6.2.1 仪器设备
• 6.2.2 试验参数求解算法
• 6.2.3 三轴试验步骤
• 6.2.4 三轴试验结果
• 6.3 卸荷试验
• 6.3.1 卸荷试验步骤
• 6.3.2 卸荷试验方法的选择
• 6.3.3 卸荷试验结果
• 6.3.4 卸荷试验结论
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录