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水泥稳定碎石早期微裂愈合特性及力学性能演化机理研究
水泥稳定碎石可以通过早期微裂形成的微裂缝来降低材料收缩应力 , 从而有
效预防或减轻基层的收缩开裂。在养护后期 , 微裂缝依靠水泥稳定材料自身的愈
合特性随龄期的增长逐渐愈合甚至恢复 , 不会对路面结构的整体承载力造成严重
影响。
因此 , 定量表征水泥稳定碎石材料的愈合过程 , 掌握不同影响因素下水泥稳
定碎石材料的愈合特性及力学性能变化规律 , 是本课题的研究重点。本文在探讨
水泥稳定碎石早期微裂作用机理的基础上 , 对水泥稳定碎石材料愈合过程的力学
特征演化、细观结构特征以及耐久性等方面展开研究 , 并依托现场试验路对复杂
环境与力学条件下水泥稳定碎石基层早期微裂愈合特性进行了分析。
主要研究内容包括 :(1) 在探讨半刚性基层收缩裂缝产生规律的基础上 , 对微
裂技术减轻水泥稳定碎石收缩开裂的作用机理进行研究,通过ABAQUSF限元软
件基于室内收缩试验进行水泥稳定碎石早期微裂数值模拟 , 确定了收缩应力小于
材料抗拉强度的临界状态 , 同时论证了微裂技术降低半刚性基层收缩应力的有效
性。 (2) 通过引入微裂程度的概念来表征水泥稳定碎石早期微裂后材料性能的变
化 , 以抗压回弹模量下降百分率表示。
合理控制微裂程度是水泥稳定碎石材料实施微裂后能否出现理想微裂缝 , 以
及出现微裂缝后其力学强度能否自愈的关键。 为实现对水泥稳定碎石微裂过程的
有效控制 , 基于响应面法建立了考虑微裂荷载、微裂时间、材料特性等因素耦合
工况下的水泥稳定碎石微裂程度控制模型。
(3) 通过水泥稳定碎石无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量等力学性 能试验 , 对早期微裂后水泥稳定碎石材料的自愈合过程及力学强度变化规律进行
了系统研究 , 采用非线性拟合得到不同微裂时间以及不同微裂程度对材料愈合特
性的影响规律 , 从材料愈合的角度得到了早期微裂对水泥稳定碎石愈合程度影响
的临界状态。 (4) 在宏观力学性能研究的基础上 , 借助数显式裂缝宽度监测仪
KON-FK(B对微裂缝宽度值进行检测，基于SPSS的述性统计得到不同工况下裂缝
宽度的代表值以及裂缝宽度代表值随龄期的变化规律 , 并采用万向体视显微镜
XTZ-05T 对裂缝愈合产物成像 , 利用图像分割技术得到愈合产物对裂缝的覆盖率
通过这一指标来表征早期微裂后水泥稳定碎石的愈合过程 , 实现了从细观结构的
角度分析水泥稳定碎石微裂缝的愈合特性。
(5) 通过水泥稳定碎石干缩、 温缩试验 , 研究