原文传递
一次摊铺成型的聚合物改性水泥混凝土路面功能层材料研究
| 论文题名： | 一次摊铺成型的聚合物改性水泥混凝土路面功能层材料研究 |
| 关键词： | 一次摊铺成型;聚合物改性;水泥混凝土路面;体积组成设计;路用性能;集料级配;胶浆充盈指数 |
| 摘要： | 碾压混凝土（RCC）路面具有施工简单、快速、经济的优点，但存在抗滑性能低、耐磨性差、平整度难以满足路面要求等问题。本文提出在RCC下面层上采用沥青摊铺机一次摊铺成型薄层聚合物改性水泥混凝土（PCC）表面功能层，设计出一种RCC-PCC复合式路面结构，以充分发挥RCC与PCC两种路面材料的性能优势。本文着重研究了新型PCC表面功能层结构、组成设计与路用性能及其相互之间的关系，并通过试验路工程验证了PCC表面功能层材料一次摊铺成型的可行性与性能优势。 首先，对RCC-PCC复合式路面进行了结构设计与应力有限元分析，分析确定了其层间结合、接缝与层厚等结构设计参数；并采用结构有限元计算方法，模拟分析了RCC-PCC复合式路面结构在行车荷载、温度梯度作用下的应力分布规律及其层间界面应力状态，计算结果表明，提出的RCC-PCC复合式路面能够满足设计基准期内行车荷载与温度梯度的作用要求。 其后，通过模拟沥青摊铺机的施工成型工艺特点，提出了PCC表面功能层材料的室内成型方法，并建立了新拌PCC表面功能层材料的工作性能评价方法与标准。分析探讨了PCC表面功能层材料组成与性能的关系，通过研究聚合物、有机纤维、流变助剂等PCC组成材料对其宏观物理力学性能与微观结构的影响，对这几种材料进行了优选与评价，并按照相关集料级配设计方法对PCC表面功能层集料级配进行了优化。 此外，基于体积分析原理，提出了以集料级配与胶浆充盈指数为关键组成设计参数的PCC表面功能层材料体积组成设计方法。并通过调整其组成设计参数，对比普通水泥混凝土，系统研究了PCC表面功能层材料的工作性能、力学性能、弯曲韧性、抗冻性能、抗冲击性能、耐磨损性能、抗裂性能、肯特堡飞散性能、渗水性能及表面功能性等路用性能，揭示了PCC表面功能层材料的显著路用性能优势，分析探讨了集料级配、胶浆充盈指数等组成设计参数对PCC表面功能层材料路用性能的影响规律，提出了胶浆充盈指数的合理取值范围。 最后，研究了PCC表面功能层的施工工艺与质量控制方法，以麻武高速公路PCC表面功能层试验路工程为依托，系统研究了原材料及配合比、RCC下面层处理、搅拌、运输、摊铺及养护等施工工艺环节，通过试验路性能指标检测，PCC表面功能层材料工作性能良好，抗折强度大于5MPa，压实度大于96％，平整度差值小于3mm，表面构造深度大于0.7mm，表面抗滑摆值大于40BPN，渗水系数小于80ml/min，试验路工程应用表明，采用沥青摊铺机一次摊铺成型的PCC表面功能层各项性能指标满足工程设计及相关规范要求。 |
| 作者： | 徐方 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 周明凯;李北星 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
