二灰碎石混合料配合比设计及路用性能研究
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摘要
随着我国公路交通的迅速发展，二灰碎石混合料以其优良的路用性能得到较为广泛的应用。《公路沥青路面设计规范》中推荐的二灰稳定碎石基层的集料级配偏细，导致其抗冲刷性能和抗裂性能较差。
为了改善二灰碎石基层的路用性能，使粗集料(31.5mm～4.75mm)能够形成骨架结构，本课题通过振实试验方法研究了不同粒径粗集料混合后的空隙率。并以此为基础，确定了粗集料的级配，使振实后的粗集料能够达到最大的密实度，同时应用理论计算对试验结果进行验证。
首先以抗压强度为指标，确定二灰的最佳配比，然后应用k法计算细集料的(4.75mm～0.6mm)级配，并通过抗压强度试验，确定了结合料与细集料的最佳配比，最后运用体积法得出二灰砂浆与粗集料的配比，最终确定了二灰碎石混合料的配合比。
在单因素试验的基础上，运用正交试验方法确定了影响二灰砂浆强度指标的主要因素，提出了最优试验方案，并将各因素对试验指标影响的显著性进行了分析。
在配合比设计的基础上，研究了骨架密实型二灰碎石的力学性能、稳定性能(水稳性和冰冻稳定性)、抗收缩性能、抗冲刷性能和疲劳性能，并与《公路沥青路面设计规范》推荐级配二灰碎石混合料的路用性能进行了对比。
通过冲刷试验确定了预冲刷时间，并以此为基础提出相应评价二灰碎石混合料抗冲刷性能指标。
With the rapid development of highway transportation in our country, lime-fly ash stabilized aggregates mixtures have been applied widely for its excellent pavement performance. The aggregates gradation of lime-fly ash stabilized aggregates which is recommended by Design Specification of Highway Asphalt Pavement is finer, so that the anti-bnishing performance and the anti-crack performance of lime-fly ash stabilized aggregates are worse.
In order to improve the pavement performance of lime-fly ash stabilized aggregates and make coarse aggregates form skeleton, the paper confirm the rate of voids of the mixed aggregates by the method of vibrating test. On the basis of which, the grade of coarse aggregates is confirmed. The experimental results are validated through the theory calculation.
Firstly, the ratio of lime to fly-ash is confirmed by the unconfined strength index. Secondly, the grade of fine aggregates is calculated by the k method. Thirdly, the ratio of fine aggregates to the lime-fly ash is confirmed by the test of unconfined strength. Fourthly, the suited ratio of coarse aggregates to ash-fly ash mortar is confirmed by the volume method. At last, the proportion of lime-fly ash stabilized aggregates mixture is confirmed.
On the basis of single factor test, the orthogonal experimental study is presented on the suited composing of lime-fly ash mortar. The best experimental project is selected in the experiment. Simultaneously, the distinct effect of every factor is studied in the paper.
In this text, based on the lime-fly ash stabilized aggregates mixture design, the pavement behavior and performance of designed mixture is studied and contrasted with the mixture which is recommended by the Design Specification of Highway Asphalt Pavement, including mechanical performance, stableness, anti-brushing performance, the anti-crack performance and fatigue performance.
The laboratorial test confirms the time of pre-brushing. The value index of brushing of lime ash-flying stabilized aggregates is confirmed by the laboratorial test.
为了改善二灰碎石基层的路用性能，使粗集料(31.5mm～4.75mm)能够形成骨架结构，本课题通过振实试验方法研究了不同粒径粗集料混合后的空隙率。并以此为基础，确定了粗集料的级配，使振实后的粗集料能够达到最大的密实度，同时应用理论计算对试验结果进行验证。
首先以抗压强度为指标，确定二灰的最佳配比，然后应用k法计算细集料的(4.75mm～0.6mm)级配，并通过抗压强度试验，确定了结合料与细集料的最佳配比，最后运用体积法得出二灰砂浆与粗集料的配比，最终确定了二灰碎石混合料的配合比。
在单因素试验的基础上，运用正交试验方法确定了影响二灰砂浆强度指标的主要因素，提出了最优试验方案，并将各因素对试验指标影响的显著性进行了分析。
在配合比设计的基础上，研究了骨架密实型二灰碎石的力学性能、稳定性能(水稳性和冰冻稳定性)、抗收缩性能、抗冲刷性能和疲劳性能，并与《公路沥青路面设计规范》推荐级配二灰碎石混合料的路用性能进行了对比。
通过冲刷试验确定了预冲刷时间，并以此为基础提出相应评价二灰碎石混合料抗冲刷性能指标。
With the rapid development of highway transportation in our country, lime-fly ash stabilized aggregates mixtures have been applied widely for its excellent pavement performance. The aggregates gradation of lime-fly ash stabilized aggregates which is recommended by Design Specification of Highway Asphalt Pavement is finer, so that the anti-bnishing performance and the anti-crack performance of lime-fly ash stabilized aggregates are worse.
In order to improve the pavement performance of lime-fly ash stabilized aggregates and make coarse aggregates form skeleton, the paper confirm the rate of voids of the mixed aggregates by the method of vibrating test. On the basis of which, the grade of coarse aggregates is confirmed. The experimental results are validated through the theory calculation.
Firstly, the ratio of lime to fly-ash is confirmed by the unconfined strength index. Secondly, the grade of fine aggregates is calculated by the k method. Thirdly, the ratio of fine aggregates to the lime-fly ash is confirmed by the test of unconfined strength. Fourthly, the suited ratio of coarse aggregates to ash-fly ash mortar is confirmed by the volume method. At last, the proportion of lime-fly ash stabilized aggregates mixture is confirmed.
On the basis of single factor test, the orthogonal experimental study is presented on the suited composing of lime-fly ash mortar. The best experimental project is selected in the experiment. Simultaneously, the distinct effect of every factor is studied in the paper.
In this text, based on the lime-fly ash stabilized aggregates mixture design, the pavement behavior and performance of designed mixture is studied and contrasted with the mixture which is recommended by the Design Specification of Highway Asphalt Pavement, including mechanical performance, stableness, anti-brushing performance, the anti-crack performance and fatigue performance.
The laboratorial test confirms the time of pre-brushing. The value index of brushing of lime ash-flying stabilized aggregates is confirmed by the laboratorial test.
引文
[1] 潘国进等．二灰碎石混合料组成设计构想，《华东公路》，2001年第3期
[2] 马松林等．土石混合料室内振动压实研究，《中国公路学报》，2001年第1期
[3] 孙德栋等．提高二灰碎石早期强度试验研究，《公路》，2001年第9期
[4] 梁富权等．外掺剂对二灰混合料早期强度的作用机理，《重庆交通学院学报》，1991年第3期
[5] 黄毅．外掺剂对二灰混合料强度的影响机理分析，《中国公路学报》，1993年第4期
[6] 周晓龙等．嵌挤骨架式二灰碎石基层的研究与工程实践，《吉林交通科技》，1999年第1期
[7] 张登良．加固土原理，人民交通出版社，1990年
[8] Lime-fly Ash-stabilized Bases and Subbases, NCHRP Synthesis of Highway Practice, 1976
[9] Lime Stabilization, TRBC.State of the Art Report,TRB,1987
[10] 汪荣鑫．数理统计，西安交通大学出版社，1986年
[11] 王智等．粉煤灰的矿物组成(上)，《粉煤灰综合利用》，2001年第1期
[12] 杨锡武．粉煤灰水泥过程模型研究，《中国公路学报》，1994年第1期
[13] 姜爱锋等．石灰—粉煤灰稳定碎石基层的物理力学性能，《同济大学学报》，1997年第6期
[14] 沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防，人民交通出版社，2001年
[15] 蒋应军．水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治研究，硕士学位论文，长安大学，2001年
[16] 蒋新明．二灰碎石抗裂性的研究，《中国公路学报》，2002年第3期
[17] 刘海英．二灰碎石的性能影响因素及设计方法的研究，《东北公路》2000年第1期
[18] 中华人民共和国行业标准(JTJ 057-94)，《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》，人民交通出版社，1994年
[19] 中华人民共和国行业标准(JTJ 014-97)，《公路沥青路面设计规范》，人民交通出版社，1997年
[20] 中华人民共和国行业标准(JTJ 034-93)，《公路路面基层施工技术规范》，人民交通出版社，2000年
[21] 沙庆林，高等级公路半刚性基层沥青路面，人民交通出版社，1998年
[22] 中华人民共和国行业标准《公路工程集料试验规程》(JTJ 058-2000)，人民交通出版社，2000年
[23] 刘红瑛．骨架密实型二灰稳定碎石基层配合比设计方法及路用性能研究，硕士学位论文，长安大学，2001年
[24] 姜爱锋等．二灰碎石组成配合比设计，《同济大学学报》，1999年第3期
[25] 孙广建等．谈谈用水泥提高二灰碎石基层的早期强度，《河南交通科技》，2000年第5期
[26] 张登良等．半刚性基层材料收缩抗裂性能研究，《中国公路学报》1991年第1期
[27] 郝培文等．半刚性基层材料抗冲刷性能的研究，《西安公路交通大学学报》，2000年第2期
[28] 卢永贵．粗集料间隙率试验研究，《西安公路交通大学学报》2001年第1期
[29] 沙爱民．半刚性路面材料结构与性能，人民交通出版社，1998年
[30] 同济大学道路与交通工程研究所．半刚性基层沥青路面，人民交通出版社，1991年
[31] 黄卫等．二灰碎石最大干容重和最佳含水量的影响因素分析，《全国道路工程青年学术交流会论文集》，2002年
[32] 张登良．科学技术报告——半刚性材料抗裂性能研究之二，西安公路学院，1988年
[33] 林绣贤．柔性路面结构设计方法，人民交通出版社，1988年
[34] 朱镕基．2003年政府工作报告，2003年
[35] 肖衍繁等．物理化学，天津大学出版社，2001年
[36] 严家伋．道路建筑材料(第三版)，人民交通出版社，1998年
[37] 胡立群．半刚性基层材料抗冲刷性能试验研究，硕士学位论文，长安大学，2001年
[2] 马松林等．土石混合料室内振动压实研究，《中国公路学报》，2001年第1期
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[20] 中华人民共和国行业标准(JTJ 034-93)，《公路路面基层施工技术规范》，人民交通出版社，2000年
[21] 沙庆林，高等级公路半刚性基层沥青路面，人民交通出版社，1998年
[22] 中华人民共和国行业标准《公路工程集料试验规程》(JTJ 058-2000)，人民交通出版社，2000年
[23] 刘红瑛．骨架密实型二灰稳定碎石基层配合比设计方法及路用性能研究，硕士学位论文，长安大学，2001年
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