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聚乙烯醇纤维增强水泥稳定花岗岩碎石基层性能研究
| 论文题名： | 聚乙烯醇纤维增强水泥稳定花岗岩碎石基层性能研究 |
| 关键词： | 花岗岩碎石;聚乙烯醇纤维;水泥稳定碎石基层;疲劳性能 |
| 摘要： | 为减少隧道开挖产生的花岗岩洞渣污染周边环境以及降低工程造价，将隧道花岗岩洞渣用于高速公路水泥稳定碎石基层铺筑，并将聚乙烯醇纤维掺入混合料中，以克服水泥稳定碎石基层混合料普遍存在的抗收缩能力差、抗裂性能以及疲劳耐久性能差的缺陷。本研究结合广西六宾高速公路路面基层工程，首先测试由芝麻白花岗岩洞渣破碎后得到的集料的工程性质，按照可压缩堆积模型理论得到四个初试级配的虚拟堆积密度，并探究了虚拟堆积密度与最大干密度和7d无侧限抗压强度的变化相关性关系，并以7d无侧限抗压强度为指标优选出最优级配。然后，在最优级配下，通过试验从力学性能、收缩性能、疲劳性能三个方面分析聚乙烯醇纤维对水泥稳定花岗岩碎石基层混合料性能的影响规律。首先，根据聚乙烯醇纤维掺入水泥稳定碎石基层混合料后力学性能和收缩性能试验结果，对比探究纤维掺量对水泥稳定花岗岩碎石力学性能及收缩性能的影响规律，并确定混合料的最佳聚乙烯醇纤维掺量。采用弯曲疲劳和劈裂疲劳两种方法进行疲劳试验，对比分析试验方法对水泥稳定花岗岩碎石基层混合料疲劳试验结果的影响。再以弯曲疲劳为试验方法，对比最佳聚乙烯醇纤维掺量下与不掺纤维时混合料的疲劳性能。借助Weibull分布模型分析疲劳试验数据并建立水泥稳定花岗岩碎石基层混合料的室内疲劳方程。研究结果表明： （1）5-10mm和10-20mm花岗岩粗集料在水泥稳定花岗岩碎石基层混合料虚拟密度占主导作用，级配和水泥剂量对混合料最大干密度和无侧限抗压强度影响较大。 （2）不同掺量的聚乙烯醇纤维均可提升水泥稳定花岗岩碎石混合料的力学性能，其中纤维掺量为0.06%时，无侧限抗压强度、弯拉强度、劈裂强度达到峰值；纤维掺量为0.09%时，单轴压缩模量达到峰值。 （3）聚乙烯醇纤维能够提升水泥稳定花岗岩碎石混合料的收缩性能，纤维掺量为0.03%时，干缩应变最小；纤维掺量为0.09%时，温缩应变最小。 （4）Weibull分布模型能很好表征水泥稳定花岗岩碎石基层混合料的疲劳寿命。相比于劈裂疲劳试验方法，随着应力比逐渐增大，采用弯曲疲劳方法的疲劳性能衰减较快，对应力变化更为敏感。 （5）聚乙烯醇纤维掺量为0.06%时，水泥稳定碎石基层的综合路用性能最佳。并且在此掺量下，纤维能够有效改善应力较大时基层易产生疲劳开裂破坏的问题。 本研究将芝麻白花岗岩隧道洞渣合理应用在高速公路水泥稳定碎石基层，具有良好的经济效益和环保效益，可为类似工程项目提供借鉴。 |
| 作者： | 陈龙 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 杨大田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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