水泥稳定碎石振动搅拌技术与性能研究

与传统拌和方式相比,振动搅拌技术运用在水泥稳定碎石拌和中,大大提高了水泥稳定碎石的拌和均匀性,使水泥稳定碎石的强度有很大的提高。研究主要对水泥稳定碎石的振动搅拌技术与性能进行试验研究。研究内容包括:传统与振动搅拌技术的原理分析,振动搅拌的水泥稳定碎石最大干密度和最佳含水量确定;振动搅拌的水泥稳定碎石无侧限抗压强度和劈裂强度试验。研究结果表明,振动搅拌水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度均满足规范要求。振动搅拌技术的应用可以取得较好的经济效益与社会效益。     

振动搅拌水泥稳定碎石的强度及其形成机理

为揭示振动搅拌技术对水泥稳定碎石强度的影响及作用机理,进行了基于传统搅拌和振动搅拌技术的水泥稳定碎石无侧限抗压强度和间接拉伸强度试验,并开展了扫描电镜下的细观作用机理分析.结果 表明:振动搅拌技术可提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和间接抗拉强度,降低变异系数,提高均匀性,缩短强度稳定时间,对低水泥剂量下强度的改善效果更明显;在龄期为7,28 d时,振动搅拌水泥稳定碎石的水化物明显较多,且分布更均匀,在混合料内部形成了大量韧性较好的网状结构,有利于提高强度;在龄期为90 d时,钙矾石晶体成柱状并嵌入集料内部,使结构更致密,强度更高.     

水泥稳定碎石振动搅拌装置的研制及工业试验

针对目前我国公路和市政道路水泥稳定碎石基层普遍存在的强度不高、均匀性与稳定性差、易产生裂纹等问题,运用振动搅拌技术对水泥稳定碎石进行搅拌加工,研制了600 t/h水泥稳定碎石振动搅拌装置。振动搅拌能对水泥稳定碎石进行改性的机理主要是通过振动使水泥等粉料和细料快速分散均匀,使水与水泥的水化反应加速,水泥稳定碎石的微观结构得到改善,从而有效降低了水泥用量,在减少半刚性基层裂纹的同时,保证了水泥稳定碎石基层的强度。现场取样并测试试样7 d无侧限抗压强度,水泥用量同为5%的条件下,振动搅拌试样平均抗压强度为5.27 MPa,相比普通搅拌强度提高12.8%;水泥用量降低至4%的条件下,振动搅拌试样平均抗压强度为4.25 MPa,仍满足设计强度的要求;同配比情况下,现场施工养护并取芯,测得7 d无侧限抗压强度值,振动搅拌平均强度提高了84.3%。试验结果表明,振动搅拌水泥稳定碎石使其使用性能得到了明显的提高。     

水泥粉煤灰稳定碎石强度增长特性

为了评价水泥粉煤灰稳定碎石强度增长特性,通过不同龄期无侧限抗压强度试验和劈裂试验,研究了不同粉煤灰掺量下水泥粉煤灰稳定碎石强度变化情况.结果表明:粉煤灰的掺入,对水泥稳定碎石早期抗压强度和劈裂强度都有影响,掺量越大早期强度越低;掺加粉煤灰对长期强度有利,就提高长期强度而言,粉煤灰最佳掺量约为10%;由于7d抗压强度不足以反映掺粉煤灰的水泥稳定碎石强度特性.建议采用7～90 d强度增长率作为评价其强度潜能,在实际工程中应适当降低其7 d强度要求.     

石灰-粉煤灰-水泥稳定碎石的力学性能试验

石灰-粉煤灰-普通硅酸盐水泥稳定碎石是一种常用的路面基层材料,但其早期强度较低,用作路面的维修养护材料时不能快速开放交通.为提高稳定碎石的早期强度,将其中的普通硅酸盐水泥用等质量的硫铝酸盐水泥替换,通过无侧限抗压强度试验(UCT)和劈裂拉伸强度试验(STS)对比了两种不同水泥综合稳定碎石的无侧限抗压强度(UCS)和劈裂拉伸强度(STS),并对无机结合料掺量、水泥掺量及级配对稳定碎石强度的影响开展了试验研究.结果表明,稳定碎石的UCS和STS随水泥含量的增加、养护龄期的增长而增大;养护龄期1 d的石灰-粉煤灰-硫铝酸盐水泥稳定碎石的UCS可达2.28 MPa,达到了路面基层开放交通的规定,且后期强度没有出现降低.论文为路面基层的快速维修养护提供了一种新材料.     

水泥粉煤灰稳定碎石龄期等与强度关系

通过做水泥粉煤灰稳定碎石龄期、温度、掺量与无侧限抗压强度和劈裂强度关系的试验,认为只要施工控制到位,这种底基层和基层的设计形式值得推广。     

成型方式对厚层水泥稳定碎石基层路用性能影响

基于室内模拟试验研究了不同成型方式(振动成型和标准静压成型)对整体大厚度水泥稳定碎石基层路用性能(力学性能、体积变形性能和抗冲刷性能)的影响。结果表明:大激励振动一次成型厚层水泥稳定碎石基层上部结构的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量均大于其下部结构,其差异性随龄期增长而降低,且上部与下部结构的力学性能兼高于标准静压成型水泥稳定碎石基层;两种方式成型对水泥稳定碎石干缩、温缩及抗冲刷性能影响规律与力学性能相同。     

水泥稳定碎石基床冻融劣化试验及模型研究

为研究季节性冻土地区高铁路基水泥稳定碎石基床长期冻融循环耐久性,将宏观试验与结构内部微元体的损伤发展相结合,建立了基于Morgan-Mers-Flodin(MMF)模型的高铁路基水泥稳定碎石基床冻融耐久性劣化模型,室内长期冻融循环试验以无侧限抗压强度和抗折强度作为评估水泥稳定碎石材料冻融耐久性的指标.研究结果表明:首先,无侧限抗压强度和抗折强度可表征水泥稳定碎石的冻融耐久性劣化规律;其次,以无侧限抗压强度损失率为控制指标,建立的冻融耐久性预测模型与室内试验保持一致;最后,水泥含量由3％增加至5％时,材料内部抗冻融损伤能力明显提高,建议高铁路基水泥稳定碎石基床水泥掺量为5％.研究结果以期为高铁路基水泥稳定碎石基床强度标准的制定,以及施工和安全运营提供理论支撑.     

沥青稳定碎石混合料的抗剪性能

为了评价沥青稳定碎石混合料的抗永久变形能力,通过对三轴受力模型进行分析、简化,利用无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验,对沥青稳定碎石混合料的力学性能和抗剪强度参数进行研究.结果表明:随公称最大粒径、粗集料含量的增大,内摩擦角增大,而粘聚力减小;提高结合料粘度可以明显提高粘聚力,而对内摩擦角影响不大;采用基于无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验得到的抗剪强度参数,可以用于沥青稳定碎石混合料设计.     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响，开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验，并通过XCT、SEM微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明：胶粉应用于低剂量水泥基材料时，对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性，5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后，水泥稳定碎石的7 d、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%，温缩系数降低17.1%，收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示，加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征，减少了大孔的数量，孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结，优化其孔隙结构，并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构，是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。     

减缩剂在水泥稳定碎石基层中的应用

通过对水泥稳定碎石基层掺加减缩剂的试验研究,分析了减缩剂对水泥稳定碎石材料收缩性能及力学性能的影响.试验结果显示,采用减缩剂效果明显,显著降低基层材料的早期收缩量,同时对抗压强度、抗拉强度与弹性模量影响不大;采取同时掺加减水剂和减缩剂的方法可进一步改善基层材料的综合性能.研究结果表明,采用减缩剂控制水泥稳定碎石基层反射裂缝是一种可供选择的方法.     

浅析水泥稳定碎石基层裂缝的预防措施

分析了水泥稳定碎石基层裂缝的形成机理及危害,并给出了预防水泥稳定碎石基层裂缝的措施。     

钢渣沥青混凝土渗透、压缩及耐久性试验研究

路面是道路结构的重要组成部分,随着运行车辆的增加以及长时间的使用,各级公路路面都会出现不同程度的损坏。用钢渣代替传统碎石材料,通过对AC-13、AC-16和AC-20三种级配的钢渣沥青混凝土进行渗水试验、单轴压缩试验以及疲劳寿命试验,分析不同级配对钢渣沥青混凝土的渗透性、压缩性及耐久性的影响。结果表明,用钢渣代替碎石作为沥青混合料的骨料是可行的;随着沥青混合料骨料最大公称直径增加,钢渣沥青混凝土的渗水系数增大,抗压强度及抗压模量均降低,初始劲度模量增加,疲劳寿命次数减少;油石比越大,抗压强度越低。因此,应控制大粒径骨料及沥青的用量,提高钢渣沥青混凝土的路用性能。     

水泥稳定碎石用硬质砂岩关键性指标

针对硬质砂岩在半刚性基层中应用缺乏相关技术标准,造成就地取材技术上的困难,采用Pearson简单相关系数分析路用性能指标与原材料技术指标的相关系数,根据相关系数的排序,给出了硬质砂岩用于水泥稳定碎石基层的关键性质量控制指标,即坚固性试验后集料压碎值、岩石饱水抗压强度、集料压碎值、坚固性试验后岩石饱水抗压强度和吸水率5个指标。坚固性试验是评价砂岩质量的重要条件试验,在进行该试验时,可同时测定材料的坚固性质量损失率,也可作为原材料质量的控制标准。结果表明,硬质砂岩的强度与耐久性是影响水泥稳定碎石混合料路用性能的关键因素。     

基于灰色关联分析法的振动搅拌水稳碎石参数对力学性能影响分析

为了研究振动搅拌技术对水泥稳定碎石混合料的生产施工中的设计参数(如水泥用量、集料级配、干密度、含水量和压实度等)存在着一定的偏差,对其混合料的力学性能的影响。在实际工程的数据基础上,本研究通过采用灰色关联理论方法分析振动搅拌水泥稳定碎石混合料不同设计参数对混合料力学性能影响的大小程度。试验结果表明,影响混合料力学性能最为显著的设计参数是水泥用量,其次分别是干密度、集料级配、压实度和含水量。     

水泥稳定碎石基层长期浸水及冻融试验研究

试验研究了水泥稳定碎石试件,在室内静荷载作用下,浸水时间10～360d范围内的抗压强度、间接抗拉强度变化情况.同时,对比了冻融循环（-8～8℃）前后的试件抗压强度.试验数据表明：水泥稳定碎石试件的抗压强度和间接抗拉强度都保持前期较快、后期平缓的增长趋势,3次冻融循环后的抗压强度未出现明显的降低;因此,在长期浸水及冻融循...     

钢纤维轻骨料混凝土的强度和变形性能

采用人造膨胀珍珠岩作粗骨料 ,同时掺入随机乱向分布的短钢纤维 ,配制成一种新型的多相材料复合的混凝土——钢纤维轻骨料混凝土 .对新型混凝土材料进行立方体抗压强度、劈拉强度、弯折强度、轴心抗压强度和弹性模量等试验 ,研究其强度、变形等力学性能 .试验结果表明 ,采用轻骨料和加入钢纤维后 ,混凝土的强度和变形等力学性能的改善 ,效果十分显著 .