碎石化的旧水泥路面上水泥混凝土加铺层脱空预估研究

论文摘要

MHB碎石化是一种旧水泥路面原位再生利用技术,该技术具有节约资源、降低工程造价等优点。旧水泥路面经该技术处理后一般可以作为新路的基层,其上的加铺层可以采用沥青混凝土或水泥混凝土。水泥路面在我国有很大的使用优势,但我国水泥路面冲刷脱空普遍严重,因此,本文针对旧水泥路面碎石化后水泥加铺层冲刷脱空展开研究。论文首先结合水泥混凝土的凝结过程,对面层与基层接触界面的破坏过程进行分析,提出以三种基本破坏形式为基础的碎石化层材料冲刷机理；分析碎石化层材料的冲刷性能,提出碎石化层材料冲刷性能的评价指标—冲刷系数。旧水泥路面碎石化后分三个层次,论文以咬合嵌挤理论为基础,分析各层次的强度形成机理。为进一步认识碎石化层冲刷的原理,论文采用动态荷载,并以现代多孔介质理论为基础,应用有限元软件ABAQUS对荷载-水耦合作用下的水泥路面进行数值模拟,计算结果表明：动载作用下板底孔隙水压力具有波动性,且产生正、负逆转。探讨材料参数变化对孔隙水压力的影响；结合试验路,对动载作用下不同路面结构的板底孔隙水压力进行对比分析,得出冲刷性能较好的路面结构；最后,推荐55KPa作为碎石化层材料室内冲刷实验的动水压力。对路面板底脱空形状和高度进行分析；考虑基层材料冲刷性能,定量分析荷载作用次数与基层材料冲刷损失的关系,计算出水泥路面板角和板纵缝下的脱空预估模型。引入天气修正系数,对脱空预估模型进行修正,分析脱空开始出现的时间。综合以上分析,系统提出旧水泥路面碎石化后水泥加铺层脱空预估方法；最后,提出设置层间隔离层的新型抗冲刷路面结构等防治脱空措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 基层冲刷研究
• 1.2.2 基层孔隙水压力研究
• 1.2.3 普通水泥路面板底脱空研究
• 1.2.4 国内外研究存在的问题
• 1.3 本文主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 碎石化层冲刷机理及性能分析
• 2.1 碎石化层冲刷机理分析
• 2.1.1 过渡层的形成过程
• 2.1.2 三种破坏形式的分析
• 2.1.3 三种破坏发生后的基层冲刷机理分析
• 2.2 碎石化层冲刷性能分析及评价方法
• 2.2.1 基层材料对冲刷性能的影响分析
• 2.2.2 基层材料抗冲刷性能分析
• 2.2.3 基层材料冲刷评价方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 碎石化层孔隙水压力有限元研究
• 3.1 基本理论和饱水路面结构本构模型
• 3.1.1 基本理论
• 3.1.2 碎石化后的分层及强度形成机理
• 3.1.3 饱水路面结构本构模型
• 3.2 饱水路面结构分析模型研究
• 3.2.1 建立有限元计算模型
• 3.2.2 边界条件
• 3.2.3 选取动态荷载
• 3.2.4 路面结构及材料参数
• 3.3 计算结果分析
• 3.4 影响因素分析
• 3.4.1 面层厚度的影响
• 3.4.2 面层模量的影响
• 3.4.3 而层渗透系数的影响
• 3.4.4 松散层模量的影响
• 3.4.5 松散层渗透系数的影响
• 3.4.6 荷载大小的影响
• 3.4.7 行车速度的影响
• 3.4.8 板底脱空的影响
• 3.4.9 施工工艺参数的影响
• 3.4.10 大气降水的影响
• 3.5 路面结构组合方案对比分析
• 3.6 影响规律总结分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 旧水泥路面碎石化后水泥加铺层板底脱空预估模型研究
• 4.1 脱空产生的原因和机理分析
• 4.1.1 脱空产生的机理
• 4.1.2 板底脱空产生的原因
• 4.2 脱空的形状分析
• 4.3 板角和板边脱空预估模型研究
• 4.3.1 棱锥体脱空预估模型研究
• 4.3.2 棱锥体初始脱空研究
• 4.3.3 圆锥体脱空预估研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 水泥加铺层脱空预估方法研究及防治措施
• 5.1 脱空出现时间的分析
• 5.2 脱空预估模型修正
• 5.2.1 降水天数对板底脱空发展影响分析
• 5.2.2 脱空预估模型的修正
• 5.3 旧水泥路面碎石化后水泥加铺层脱空预估方法研究
• 5.3.1 脱空预估方法研究
• 5.3.2 脱空预估步骤及计算示例
• 5.4 脱空的防治措施
• 5.4.1 脱空的防治技术
• 5.4.2 选择合理的路面结构
• 5.4.3 洒布透层油
• 5.4.4 做好道路日常养护
• 5.4.5 做好道路排水设施并控制施工横坡
• 5.4.6 控制碎石化后粒径组成
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢