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纤维类型纤维直径/μｍ纤维长度/ｍｍ抗拉强度/ＭＰａ弹性模量/ＧＰａ拉伸极限/％束状单丝１８－４８６>３５８>３５>１５
养护７ｄ.直剪试验时法向应力分别设为１００ｋＰａ、２００ｋＰａ、３００ｋＰａ和４００ｋＰａ剪切速度均为１ｍｍ/ｍｉｎ.试验设备使用全自动四联直剪仪该设备通过计算机进行数据自动采集一次可同时进行四个不同法向应力的直剪试验如图２所示.
图１ 聚丙烯纤维
１３ 试验方案
１３１ 直剪试验方案
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试验共分为两组一组为普通水泥土另一组为纤维水泥土每组制作４个试样室内常温
图２ 全自动四联直剪仪
/％土层埋深容重
/％液限塑限塑限液限
/％/％指数指数有机物含量/％
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第８期 吴王意等:纤维改性滨海水泥土的直剪和无侧限特性试验研究 ４７
１３２ 无侧限抗压试验方案
试验同样分为普通水泥土和纤维水泥土两
组每组制作５个试样龄期亦为７ｄ.无侧限抗压试验时剪切速度设为１ｍｍ/ｍｉｎ.试验设备使用应变控制式无侧限压缩仪该设备可通过计算机控制实现试验操作全过程的自动化如图３所示.
(ａ)普通水泥土 (ｂ)纤维水泥土
图５ 直剪破坏后的试样
２２ 无侧限抗压试验
无侧限抗压试验剪切速度为１ｍｍ/ｍｉｎ.普通水泥土和纤维水泥土共１０个试样测得的应力应变数据如图６所示.其中(ａ)为普通水泥土试样的应力应变曲线(ｂ)为纤维水泥土的应力应变曲线图中Ｎｏ１~Ｎｏ５表示５个试样分别测得的数据.剪切破坏后的试样见图７.
图３ 应变控制式无侧限压缩仪
２ 实验数据
２１ 直剪试验
将一组４个试样分别放入四个直剪盒内法向应力分别设为１００ｋＰａ、２００ｋＰａ、３００ｋＰａ和４００ｋＰａ.在四个不同的法向应力下分别测得普通水泥土与纤维水泥土共８个试样的剪应力和剪切位移剪应力－剪切位移曲线如图４所示剪切破坏后的试样见图５.
图４ 剪应力－剪切位移曲线
(ａ)普通水泥土
(ｂ)纤维水泥土
图６ 应力－应变曲线
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附近转为受压，而包括轮系中心附近在内的板的其它位置都受拉，但拉应力却整体变小，在板边缘轮载作用位置的前后两侧拉应力最大，其值为
0.1452MPa，而整个面板所受压应力的最大值为0.2654MPa，较不设CA砂浆功能层的路面结构最大拉应力、压应力分别降低了79.7%、22.2%。
这是因为CA砂浆是由水泥砂浆和乳化沥青拌制而成的，其弹性模量在200～600MPa范围内(本文为465MPa)，远远小于水泥混凝土的弹性模量(约为31000MPa)，其模量比约为1∶66.67，明显
起到了吸收荷载，分散受力的效果，同时对面层的
约束减小，板底应力集中现象也得到改善。
2.3基层应力对比分析
增设与不增设CA砂浆功能层时路面结构基层
底最大主应力云图，如图7、图8所示，基层最大
的约束;水泥混凝土面板四边自由。
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4浙江交通职业技术学院学报
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主应力值变化情况见表4。
图7无功能层时基层底应力云图
图8设功能层时基层底应力云图表4静载作用下基层最大主应力值
基层最大压应力
(MPa)(MPa)
不设功能层0.18330.04430设功能层0.13090.005125变化幅度－28.6%－88.4%
由图7、图8及表4可知，对于半刚性基层水泥混凝土路面结构，不设CA砂浆功能层时基层底部在轮载作用位置，轮迹中心、轮系中心附近的区
域受拉应力的作用，其中边缘荷载作用位置处所受
拉应力最大，其值为0.1833MPa;设CA砂浆功能层后基层底部在轮载作用位置，轮迹中心、轮系中
心附近的区域同样受拉应力的作用，但拉应力值整体降低，边缘荷载作用位置处所受拉应力同样最
大，其却值下降为0.1309MPa，下降了28.6%，
基层受到的压应力也下降，压应力的最大值由不设
CA砂浆功能层时的0.04430MPa下降为
下降了近88.4%。
设CA砂浆功能层后基层的受力状况明显得到改善，拉应力、压应力均下降，且压应力的降低幅度明显大于拉应力。可见，设置在基层与水泥混凝土面板之间的CA砂浆功能层具有应力吸收层功能，这是因为CA砂浆是刚柔复合型材料，其耗散荷载的能力强，荷载传到CA砂浆功能层后大部分
被耗散掉了，使传到基层的荷载变小，由于基层所受压应力大大降低，基层塑性累积变形降低，层底脱空现象得到控制;加之柔性材料对基层的约束变小，所以基层受到的拉应力自然也变小，效果是延
缓了基层裂缝的生成、抑制了反射裂缝的向上延伸。
3结语
(1)设CA砂浆功能层后，半刚性基层水泥混凝土路面最大弯沉值降低了15.7%，说明CA砂浆
功能层具有吸收和耗散荷载，ZHANGXing－mei2，LIUYong－chao1
(1.LiaoningProvince免费信息municationPlanningandDesignInstituteCo.，LtdforHighwayMaintenance
TechnologyR＆DCenter，Shenyang110111，China;2.ChongqingRadio＆TVUniversity，Chongqing400052，China)
Abstract:Thecementconcretepavementwiththeadvantagesofhighbearingcapacity，strongdiffusionloadcapacity，goodanti－slidingperformance，longservicelifeandsoon.However，duetothepoorsupportbetweenthecementconcretepavementandthebase，itisoneoftheimportantreasonsthattheservicelifeofthecement
concretepavementislessthanthedesignservicelife.Inordertopreventtheformationofweaktransitionlayerand
protectthebasefromrainerosion，addingCAmortarfunctionlayerincementconcretepavementstructure，using
ABAQUSfiniteelementso，减小路面基层及基层以下部分所受荷载应力的作用，从而可以有效抑制
基层塑性变形的发展。
(2)设CA砂浆功能层后，面层所受最大拉应力、压应力分别降低了79.7%、22.2%，对面层所受拉应力的改善作用较为明显。CA砂浆功能层
４８ 绍兴文理学院学报(自然科学) 第３８卷
(ａ)普通水泥土 (ｂ)纤维水泥土
图７ 破坏后的试样
３ 数据分析
３１ 直剪试验
由图４可知剪应力随着剪切位移的不断增加而变大到达某一阶段后出现平滑或缓慢上升的趋势没有明显的峰值.根据«土工试验规程»取剪切位移为４ｍｍ时对应的剪应力作为抗剪强度可得到不同法向应力下对应的抗剪强度具体数值见表３.从表中可以看出在１００ｋＰａ、２００ｋＰａ、３００ｋＰａ、４００ｋＰａ四个法向应力下纤维水泥土的抗剪强度均高于普通水泥土抗剪强度值增加比率在８４％~１７６％之间增加比率先增加再减少法向应力２００ｋＰａ下增加比率最高.
