掺添加剂的水泥稳定碎石抗裂性能研究

论文摘要

在公路建设中,以半刚性材料作为路面基层已成为我国高等级路面结构的主要形式。但随着半刚性基层在公路中的使用,其缺点也逐渐显现出来,主要表现为半刚性基层抵抗温缩和干缩性能较差,容易产生收缩裂缝,在车辆荷载和环境因素的作用下,裂缝会延伸至路面面层,使路面结构的承载能力下降,路面使用寿命缩短。因此对半刚性基层抗裂性能的研究一直是国内外公路研究的重点。本论文主要对掺加聚丙烯纤维和膨胀剂的水泥稳定碎石抗裂性能进行了研究。以水泥剂量、集料级配、纤维掺量、膨胀剂掺量为试验影响因素,采用正交试验方法安排试验,并对各方案的强度和刚度试验结果进行极差和方差分析,得出了强度和刚度随各因素变化的规律及最佳配合比方案。通过对选定配合比进行干缩性能试验,得出了掺加聚丙烯纤维、膨胀剂水泥稳定碎石干缩性能的变化规律;通过对几种常用抗裂评价指标进行分析,选用干缩能抗裂系数对三组配合比进行了抗裂性能评价。采用纤维间距理论和复合材料理论对聚丙烯纤维水泥稳定碎石的抗裂机理进行了分析,得出单位体积内的纤维数量越多,纤维间距越小,阻裂效果越好;采用膨胀机理对膨胀剂水泥稳定碎石的抗裂机理进行了分析,得出适当掺量的膨胀剂可以改善水泥稳定碎石的抗裂性能。最后,本论文建立了累计干缩应变的灰色模型和BP网络模型,通过对两种模型预测结果进行对比,得出BP网络模型比灰色模型预测效果好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 半刚性基层材料的收缩性能研究
• 1.2.2 半刚性基层防裂措施
• 1.2.3 存在问题
• 1.3 本课题研究内容
• 第二章 原材料、试验方案及试验方法的选择
• 2.1 原材料选择
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 集料
• 2.1.3 膨胀剂
• 2.1.4 聚丙烯纤维
• 2.2 试验方案
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 击实试验
• 2.3.2 试件制备与养生
• 2.3.3 无侧限抗压强度试验方法
• 2.3.4 劈裂强度试验方法
• 2.3.5 抗压回弹模量试验方法
• 2.3.6 劈裂回弹模量试验
• 2.3.7 冻融试验
• 2.3.8 干缩试验
• 2.4 本章小结
• 第三章 配合比设计
• 3.1 击实试验
• 3.2 强度试验结果与极差、方差分析
• 3.2.1 强度试验结果及极差分析
• 3.2.2 方差分析
• 3.3 刚度试验表结果与极差、方差分析
• 3.3.1 刚度试验结果及极差分析
• 3.3.2 方差分析
• 3.4 最优配合比的确定
• 3.5 本章小结
• 第四章 路用性能
• 4.1 强度试验
• 4.1.1 无侧限抗压强度试验结果分析
• 4.1.2 劈裂强度试验结果分析
• 4.1.3 强度形成机理分析
• 4.2 刚度试验
• 4.3 抗冻性能试验
• 4.4 干缩性能试验
• 4.4.1 干缩应变、干缩系数与时间的关系
• 4.4.2 干缩应变、干缩系数与失水率的关系
• 4.4.3 抗裂机理分析
• 4.5 抗裂性能评价
• 4.5.1 常用抗裂评价指标分析
• 4.5.2 抗裂性能评价
• 4.6 本章小结
• 第五章 干缩应变的预测模型
• 5.1 灰色模型
• 5.1.1 灰色模型的建模过程
• 5.1.2 干缩应变的灰色预测模型
• 5.2 BP 神经网络模型
• 5.2.1 神经网络简介
• 5.2.2 BP 网络模型
• 5.3 模型对比
• 5.4 本章小结
• 第六章 主要结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关研究成果