多孔水泥混凝土微觀機理與仿真（簡體書）

《多孔水泥混凝土微觀機理與仿真》介紹了多孔水泥混凝土的強度特性及應力控制下的疲勞特性的試驗研究成果，給出了瀝青路面多孔水泥混凝土基層層底彎拉應力驗算的抗拉強度結構系數｝研究了多孔水泥混凝土瀝青路面典型結構設計．并給出了典型路面結構推薦表；利用均勻設計安排參數組合對高模量基層路面結構應力分布進行了有限元計算，創新應用了莫爾圓法分析，對比了不同位置、不同深度剪應力的主應力組成方式對路面結構疲勞壽命的重大影響，為解釋Top—Down裂紋與車轍共同出現提供新的觀點，為開發瀝青新材料和提高路面抗裂性能提供了理論基礎；同時研制一臺小型加速加載設備，為進一步發展多孔水泥混凝土疲勞測試奠定了基礎。
《多孔水泥混凝土微觀機理與仿真》可供高速公路設計與施工的技術人員使用．同時也可供高等院校相關專業師生教學參考。

李曉軍，男，1971年出生，副教授。1999年畢業干西安公路交通大學（現長安大學）道路與鐵道工程專業，獲工學博士學位。2001年進八華南理工大學交通學院材料科學與工程博士后流動站從事博士后研究。2007至今在西安科技大學任教，從事道路新材料開發與力學性能宏、微觀仿真研究。近年來主持了多項科研項目，發表論文40余篇，其中20篇被EI檢索。

《多孔水泥混凝土微觀機理與仿真》闡述了等粒徑多孔改性水泥混凝土與傳統多孔改性水泥混凝土組成和內部結構的區別，介紹了多孔改性水泥混凝土的強度特性及應力控制下的疲勞特性的試驗研究成果，研究了多孔改性水泥混凝土瀝青路面典型結構設計，創新應用了莫爾圓法分析，對比了不同位置不同深度剪應力的主應力組成方式對路面結構疲勞壽命重大影響，為解釋top－down裂紋與車轍共同出現提供新的觀點，為開發瀝青新材料和提高路面抗裂性能提供了理論基礎。

第1章 緒論
1.1 瀝青路面早期破壞與水損害
1.2 多孔水泥混凝土研究現狀

第2章 多孔水泥混凝土組成特性與制備
2.1 多孔水泥混凝土內部結構分析
2.2 多孔水泥混凝土內部結構與力學性能影響分析
2.3 等粒徑多孔水泥混凝土配合比設計
2.4 小結

第3章 多孔水泥混凝土路用性能指標測定
3.1 強度性質研究
3.2 彎拉彈性模量
3.3 應力控制疲勞
3.4 小結

第4章 多孔水泥混凝土基層應力分析與設計
4.1 荷載應力分析
4.2 溫度應力分析
4.3 多孔水泥混凝土基層瀝青路面典型結構設計
4.4 小結

第5章 高模量基層瀝青路面結構應力狀態分析
5.1 計算方案設計與計算結果分析的理論基礎
5.2 計算結果分析-
5.3 小結

第6章 多孔水泥混凝土加速加載試驗儀的研制
6.1 研究背景、意義及國內外研究現狀
6.2 試驗系統的設計過程
6.3 室內小型加速加載試驗裝置
6.4 試驗系統的初步測試
6.5 小結

第7章 結論
參考文獻

近年來，水損害和重軸載聯合作用已經造成大量瀝青路面出現早期損害現象。本章在回顧國內外研究現狀的基礎上，以美國460公路阿波馬托克斯段為對象，重點分析美國排水基層失敗的教訓，闡述相關研究內容。
1.1瀝青路面早期破壞與水損害
調查表明，造成瀝青路面早期水損害破壞的原因可以歸結為：瀝青混合料空隙率過大、排水設施不完善、厚度偏薄、半剛性基層開裂等。其主要表現形式包括坑槽、唧漿、松散、沉陷等等。近些年的經驗表明，采用封堵的辦法不能完全解決水損害帶來的早期路面損害的問題。設置路面內部排水系統，將進入路面結構內的水迅速排除是防治路面水損壞的根本途徑。
排水瀝青路面和排水基層是路面內部排水系統中的兩個重要組成部分。國內以往主要采用的是排水瀝青路面十封層十不排水基層的路面結構。這樣的路面結構可以將侵入瀝青混凝土內部的自由水充分排出，但是無法完全避免基層表面滯水的存在。在動水壓力作用下，半剛性基層瀝青路面結構依然存在著局部早期破損的風險。隨著多孔水泥混凝土排水基層研究的開展，基層材料性質和基層整體質量對路面的使用性質和整體質量的影響已經日益被工程技術人員接受，以多孔水泥混凝土基層瀝青排水路面為代表的典型排水路面結構已成為減少經濟損失、延長路面使用壽命的有效手段。
1.2多孔水泥混凝土研究現狀
1.2.1國內研究現狀
多孔水泥混凝土以骨架空隙結構為特征，在滿足一定承載能力的同時還具有較好的排水性，能及時、有效地緩解降雨帶來的水損害和路表積水、漫流、水漂、眩光等現象。多孔水泥混凝土用作路面時具有良好的降噪功能，能明顯降低路面噪聲，減輕交通運輸對周圍環境造成的噪聲污染；用作基層時能迅速排除進入路面結構的水，減小路面早期的水損害，是一種具有良好發展潛力和廣闊應用前景的路面材料，在近年來迅速發展的公路建設中呈現出越來越明顯的強勁趨勢。因此，國內針對多孔混凝土的路用性能展開了大量的研究，并取得了一定的成果。
中南大學陳瑜[1-5]依托湖南省交通科技項目“高速公路隧道路面結構與材料應用技術研究”，對多孔水泥混凝土材料在抗滑、吸聲以及排水等方面的性能進行了研究。他提出多孔水泥混凝土的理想結構模型為：特定粒級粗骨料顆粒被膠結漿體薄層包裹并在膠結點處聯結，硬化后形成骨架一孔隙結構，孔隙相互連通。他認為粗骨粒徑組成合理、水泥漿用量和稠度適中以及混凝土成型和施工方法，且保證目標孔隙率是形成多孔混凝土的條件，粗骨料的品種選擇、粒徑組成與顆粒表面形態等是影響多孔混凝土路用性能的關鍵因素。他提出用于面層的多孔混凝土粗骨料必須選用壓碎指標低、沖擊值低、堅固性好、磨耗損失小而磨光值高的碎石，如花崗巖和玄武巖碎石，且粒形接近正方體者為佳，嚴格控制針狀、片狀顆粒含量；宜采用粒徑較小和粒徑組成范圍較窄的粗骨料，推薦粗骨料粒徑組成為5～10mm。同時，他指出目前路面工程存在的關鍵問題是空隙率過大，孔隙粗大、孔徑尺寸及其分布不均勻，水泥石基體對粗骨料顆粒的包裹能力不足，界面過渡區薄弱，并由此帶來大孔粗糙結構工作性不良、強度低、耐久性差，表面構造抗滑性和內部孔隙吸聲功能不能充分發揮、重交通路段剛性多孔材料難以抵抗車輪的往復沖擊破壞等一系列問題。
對于多孔水泥混凝土的路用性能，陳瑜等人圍繞多孔混凝土路面抗滑、降噪功能的保持與恢復問題，初步認為多孔混凝土路面可以抵抗與多孔材料相匹配的交通等級路面車輛沖擊而不被破壞。同時，他基于大量室內試驗，系統分析了多孔混凝土抗壓強度隨齡期變化的規律，抗壓強度與抗折強度、抗折彈性模量的相關性及其疲勞性能，建立了相關數學模型；基于多孔混凝土組成材料和內部結構的特點，研究了其尺寸效應并給出抗壓強度試驗時不同尺寸試件的換算系數；探討了多孔混凝土與普通混凝土的層間黏結性能及面層多孔混凝土的澆注時機與層間處理方式。他的研究結果表明：雙參數威布爾分布可描述多孔混凝土彎拉疲勞壽命；多孔混凝土尺寸效應顯著，經有效面積修正后有所下降。建議施工時底層混凝土澆注完后表面無須收光抹平，初凝完成時澆注面層多孔混凝土。
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