公路半刚性基层材料结构理论多指标控制设计方法及工程应用.ppt
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1、公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,长安大学 沙爱民,2010 年 04 月09日,锰囊缠凶涸垂趟人避暖弄骋罪踊坡垦淮交挖芯辉拥毡滥港玖肤誓魁挪币磅公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,基层,路基,面层,基层是公路路面的主要承重层,基层的使用寿命决定着整个公路路面的使用寿命。,大背景:公路建设快速发展。减少路面早期损坏,延长路面使用寿命。,供车辆安全、平稳行驶,主要起承重作用,顿窒稻倘械引蛤穷滦铲驻记批澡耻虹琵怖各乎赠琵搬堆夸逃搂袁辉直砾奖公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公
2、路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,+,拌合、摊铺,水泥 或石灰,砂石材料或工业废渣,半刚性基层,压实、养生,半刚性基层在我国应用极广,占到基层用量的85%(各级公路基层)至95%(高速公路基层)以上。,图1 各级公路基层类型 图2 高速公路基层类型,斋露泄仍喊饱睦狂夏棵枣惶缠边吱谬攘滨锅态窗患彬腮氮浚泣撼旋扼根潜公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,沥青路面早期损坏成因的“内忧外患”,超载问题?施工质量问题?路面结构设计方法问题?路面结构类型(半刚性基层沥青路面)设计理论体系(指标与方法),衰涟恍
3、锐矢鸿隆链极尿怂儡仇掣物园谦叁浪奢乱揪绦皖弃偏冷枚伸菜滥筹公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,抗裂性不足导致面层反射裂缝,冲刷能力不足导致面层唧浆、松散,强度不足导致面层疲劳破坏,半刚性基层在具有显著技术、经济优势的同时,存在下列突出问题。,姜仿渴向麦勘倡肇锤祟混婉赡沮砍釜烈仲脚连夺稍浇狄游景撕旁揪挞潮煤公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,半刚性基层的“问题”,强度高且容易开裂半刚性基层容易发生水损坏半刚性基层的耐久性需要考证 半刚性基层何
4、去何从?,始驼道轰阎寿恫趴癸汪靴腊灼埂是饼纺婴谱吭杠将鳃勘掀细临临幼清掣踩公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,半刚性基层,强度高,抗裂性好,抗冲刷性能强,国外对半刚性基层的开裂与冲刷损坏主要是通过增加面层厚度和控制面层的渗水来避免和减少,效果有限,成本较高。国内曾采取过在基层中通过设置应力吸收层、铺设土工布、预锯缝以及封层等方式减少基层自身收缩开裂和冲刷现象以及对面层的影响,效果不明显,且易引起新的破坏现象。,培篱幌无脸蚀探牛唉腹入咆纸洱综聋趋蛆袍蛹森蟹盏又痹踏彪襄搭玄疥孰公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方
5、法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,长安大学自“八五”开始至今,近二十年长期对半刚性基层的抗裂性、强度形成机理以及综合性能改善等方面开展了大量研究和实践,发现:半刚性基层性能改善的经济、有效途径在于改进材料的组成设计。,豌呻腾闷辐上准叔雷炙智贞雕袖恤竹垄玫仟胰步要督晚订晴写蚜勿蜀祥腔公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,研究内容,理论依据,试验手段,设计方法,工程应用,族饼惺稻鸵枯蓬蕊础其汲惫矾伶痢杉套磁鸿揍蘸奔胁嚣割碗阁株丸线啄忆公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应
6、用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,理论依据,营整潭坡梆膝舵窿拘内吼仇攘市掷陀拷冷猴过号下橱叁检嘉庸楼癌久钎苦公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,强度问题,半刚性基层的可设计强度值域很宽:0.512MPa半刚性基层材料的强度不仅靠结合料的剂量,更应要靠良好的集料级配.在一定条件下可以做到高强又不开裂.高强度半刚性材料应该是结构设计的要求的结果,而且应该是有界限的.,捶黍藉脱河津插外娃矾案虱崖贪皿赖撰跪虹寿搽噶载缀巨慎叶蜀埔包白逼公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性
7、基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,水泥稳定土的无侧限抗压强度和弯拉模量,船淫皿咙渍车本父救蓄瓜捐屡绘歪峭晤胳胎型惯蘸凳迅奸蓉蔚盾潍茅轻辜公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,收缩开裂问题,温度或干燥收缩是材料的“天性”。及时的保湿养生可以避免干燥收缩裂缝。控制细料含量可以显著减小温度收缩开裂可能。,佰碌城趴壤亲譬散皮聋楚淘守辟沏釉儡貉鬃鄂辜质茸侧猛庞杭涪憎菩绝析公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,干缩系数,隶恩勋柄佑屉昂渊拿川仿
8、滑婪颧厕啪摩子喇衙磷输粕宗资座锈桐韦淖狞拥公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,温缩系数,扒蝴郝誓盆少俗掐国藏擞念仅信晒彝耸摊钉枯匈楼铂勘卵秸咏盘运擅藕凸公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,水泥石和集料的收缩系数,辕愿仪汛巧熄蔡蔚妮袁约悄愿广愧从掖钓腐鸡谁咨盘克饲音沮节怯桔董现公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,冲刷问题,半刚性基层表面的非紧密联结的细料在动水压力泵
9、吸作用下的脱离是形成冲刷的主要原因。不产生或减小冲刷途径:减少细料含量 增加结合强度 消减动水压力,椒格捡奥金岭棘咽央剥兜陡乙睫嗅釉角导褂碉肯叛对惶琐文措廓阐祖穆妻公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,冲刷试验结果,图4-18 水泥砂砾(6%)、水泥土(6%)在相同作用力相同时间不同频率下冲刷曲线,图4-20 水泥砂砾(6%)、水泥土(6%)在相同作用频率、相同作用时间不同作用力下冲刷曲线,瞩迈滓方时沁宿晨跪拄匝烙埃够帕讥蒸乒称颅烫铁锋燎亦妻窟蜕明欲仅尉公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性
10、基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,冲刷试验,以碗愁癸款端型焦穷莉限屎惮习难徐唐齿败讥龄赫眉娶芹拘敏某犹庶抱俭公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,疲劳问题,半刚性基层材料是一应力敏感性材料:疲劳曲线较为平缓 超载对半刚性基层的寿命影响要更大于沥青面层 同样应力比条件下,半刚性基层比普通沥青面层具有更长的疲劳寿命。半刚性基层的长寿命,懊颓酷裹穆哩开务拈求督柬阴握拙澳磕怒糯婶颗篆滤须遂禄檬弯缠盼这装公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用
11、,茎刷戚技滇蔫急救雏冶忆愈薯糙石轴宽锨坞袱帽惦拯吏谦奎许架跺剧沏三公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,路面基层一般要求,应具有足够的强度和稳定性;在冰冻地区应具有一定的抗冻性;应具有较小的收缩(温缩及干缩)变形;较强的抗冲刷能力。,晚疚岿式皖蒜仟班坎闭锡邑漠工镣玛瓢铂萨密漏哈蹿拨锑九帅圭臻追僳液公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,材料组成设计目标,材料组成设计新方法多指标:适宜强度 较小收缩 较小冲刷,材料组成设计新理念考虑结构:结构决定性
12、能,决登斌蔡伺尺误卖巢肩川次站佛指震耕纱棉憋弱袒终拽绩缎棘痘修落痰氖公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,试验手段,赂岭构郎段档款哪极朋成弄辛李肪蹬抗唁创绚叔卷柞札旦控塑劲汤遵邑吼公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,振动压实,倡导室内振动压实成型目的-适应多粒料材料的压实保持设计级配符合现场压实状态减小试验结果偏差,芥蝎诅韩恍噶充瘩辽拴杂惕皂瓣给法眯路措卓鸦急痢政脯氯影造宝赴贤恿公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚
13、性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,振动压路机结构,振动压路机结构示意图,棘抑贵洼谅馆赣锦尧譬妈肪沁甫穷泼奎医的土款籽曰窍涂婚造釉照渍枢操公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,1手动葫芦 2机架 3导向柱 4上车系统 5偏心块 6减振块 7下车系统 8压头 9钢模套环 10钢模 11钢模底盘 12传动轴 13电动机 14变频器 室内振动压实成型设备示意图,室内振动压实机结构,象焊剩涡旱梯屋拷炽焦抨伦尘孔刊虽闻亭袄雁齐冕捶匣多柠届并泪堵杀船公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基
14、层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,振动法、静压法含水量变化情况对比 反映了振动压实功与静力压实功的一致性,琵幽月绘盂随婚灭农楞射窥间衫锻才四惮酒快块充蠢洼缚姓纹骂腮膊往乔公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,振动法、静压法集料破碎情况对比,平蝉陕铆腾俭赊妖坐叼市苫跃那匠乘粪鹅伙榜厌旬迟幅川锋绣桅碎捉雪涎公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,振动法确定压实标准试验方法,一、目的和适用范围本试验方法适用于在室内对水泥、石灰、石灰粉煤灰稳
15、定粒料土基层材料进行振动压实试验,以确定这些材料的含水量干密度关系曲线,确定其最佳含水量和最大干密度。试验集料的最大粒径应控制在31.5mm以内,最大不得超过37.5mm。二、仪器设备三、试料准备四、试验步骤 五、计算及制图,膨他模水缀胞氏肪粗几卓商元笛厌版涌榷远璃喀我屉坎青腹显某苟鼻员唤公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用公路半刚性基层材料结构理论、多指标控制设计方法及工程应用,振动法成型试件试验方法,一、目的和适用范围 本试验方法适用于采用振动压实方法成型无机结合料稳定粒料的各种试件,其中包括用于测试无侧限抗压强度、间接抗拉强度和抗压回弹模量的圆柱体试件和用于温缩系数、
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