二灰钢渣碎石路面基层材的设计与使用性能

通过实验室试验,研究了路面基层用石灰粉煤灰稳定钢渣碎石集料混合料的使用性能.试验结果及分析显示:二灰稳定钢渣碎石混合料无侧限抗压强度随钢渣质量分数增加而显著增加,掺钢渣可以减少二灰结合料的用量.钢渣碎石合成集料遇水累计膨胀率可以通过改变钢渣的掺量控制,必须在材料设计时予以考虑.钢渣可以提高二灰稳定材料间接抗拉强度与抗压回弹模量,集料中掺50%钢渣可以分别提高材料的抗拉强度与抗压回弹模量最高24%与21%,减小设计路面结构层厚度.钢渣可以减小二灰稳定材料总干缩系数,集料中掺50%钢渣可以减小材料的干缩系数最多27%,减缓路面基层由于失水导致的开裂.钢渣的存在对二灰稳定材料抗冲刷特性影响不大,材料设计时可以不必考虑.     

超细矿粉对水泥土力学性能的影响

目的研究水泥和超细矿粉复掺对水泥土力学性能的影响,比较不同掺量水泥和超细矿粉所引起水泥土无侧限抗压强度变化之间的差异.方法在固化剂掺量10%条件下,分别测试了不同超细矿粉和氢氧化钙掺量下水泥土的无侧限抗压强度,分析水泥掺量对大掺量超细矿粉水泥土的应力-应变曲线;利用扫描电子显微镜分析固化水泥土的微观结构.结果养护龄期7 d时,超细矿粉水泥土无侧限抗压强度随超细矿粉取代率增加呈下降的趋势,但下降幅度逐渐减小;养护龄期14 d和28 d时,随超细矿粉取代率增加,水泥土无侧限抗压强度呈先减小后增大的趋势.当超细矿粉的取代率为80%时,养护7 d时的水泥土无侧限抗压强度下降了29%,而相同超细矿粉取代率的水泥土在14 d和28 d时的无侧限抗压强度分别提高了9.3%和15%.超细矿粉掺入有利于改善水泥土结构的密实性,掺量为80%的水泥土结构表面有絮状胶凝物和针状钙矾石生成.结论水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺量的增大和养护龄期的延长而提高;水泥的掺入可以改变水泥土的弹性模量;随水泥掺量增加,水泥土应力峰值增大;超细矿粉可细化水泥土的孔隙,使结构更加密实.     

成型方法对水泥稳定大粒径钢渣基层强度特性的影响

为研究大粒径钢渣在基层中的适用性,采用大粒径沥青混合料级配设计方法将不同比例的钢渣与碎石掺配,分析不同水泥掺量(质量分数,下同)和成型方法对水泥稳定大粒径钢渣基层混合料(CSLS)最佳含水率和最大干密度的变化规律,并对不同成型方法和结构类型的CSLS进行无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗压回弹模量等测试,研究养生龄期、水泥掺量、成型方法、结构类型对CSLS力学特性的影响规律。研究结果表明：振动压实法下骨架密实和悬浮密实结构CSLS的平均最大干密度分别为重型击实法下的1.023倍和1.013倍,重型击实法下骨架密实和悬浮密实结构CSLS的平均最佳含水率分别为振动压实法下的1.111倍和1.223倍;养生龄期对CSLS的强度特性有正向影响,呈非线性增长的趋势;水泥掺量从4.0%增大至6.0%,CSLS的7 d无侧限抗压强度平均增长25.9%,28 d间接抗拉强度平均增长39.6%,90 d抗压回弹模量平均增长22.4%;成型方法对CSLS的路用性能影响较大;对于悬浮密实(骨架密实)结构CSLS,振动成型试件的7 d无侧限抗压强度、28 d间接抗拉强度、90 d抗压回弹模量分别比静压成型试件相...     

凹凸棒石黏土对水泥稳定碎石性能的影响

为了避免水泥稳定碎石基层收缩开裂的产生、延长路面使用寿命,在水泥稳定碎石基层中掺加凹凸棒石黏土来改善其力学性能与抗裂性能.试验结果表明,与空白试样相比,在各自最佳掺量下,掺X型凹凸棒石黏土、Y型凹凸棒石黏土和Y型煅烧凹凸棒石黏土的水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度分别提高约5.9%,5.4%和21.5%,50 d后其干缩系数较空白试验分别减小约13.7%,7.4%和20.5%,且掺入凹凸棒石黏土后水泥稳定碎石的失水率也有一定程度的下降.采用扫描电镜观察水泥砂浆的微结构,发现凹凸棒石黏土掺入后生成较多的水化产物,形成网状结构,从而大大减少了水泥稳定碎石的收缩裂缝数量.     

破碎砾石水泥稳定基层收缩性能

为研究破碎砾石水泥稳定基层的收缩性能以提高其适用性,通过逐级填充法确定配合比,探讨其抗冲刷性能和收缩性能.研究结果表明:增加水泥剂量可有效提高抗冲刷性能,干缩主要发生在早期,且失水率和干缩系数均随时间的延长而增大.2种破碎砾石水泥稳定基层(悬浮密实型和骨架密实型)的性能存在差异.对悬浮密实型,粗细集料比越大,7 d无侧限抗压强度越大;级配越粗,抗冲刷性能越强.对骨架密实型,在细集料含量不变的情况下,提高16 mm以上粗集料的含量可增强7 d无侧限抗压强度和抗冲刷性能.悬浮密实型的失水率、干缩系数、干缩应变和温缩系数均大于骨架密实型,且干缩应变变化率要高于失水率变化率.悬浮密实型的收缩性能整体上弱于骨架密实型.     

水泥硅微粉固化黄土的无侧限抗压强度试验研究

以固原黄土高原地区某路基黄土为研究对象,采用水泥、硅微粉对黄土进行工程性能改良。利用掺量分别为2%、4%、6%的水泥和掺量分别为5%、10%、15%的硅微粉对黄土进行固化;并分别进行了龄期为7 d、28 d和90 d的无侧限抗压强度试验。试验结果表明:固化黄土的无侧限抗压强度随着水泥、硅微粉的掺量增加呈现先增加后减小的趋势,得出了4%水泥,10%硅微粉为固化黄土的最优配比;分析了水泥、硅微粉的掺量、养护龄期与固化黄土的无侧限抗压强度之间的影响关系,为利用水泥、硅微粉固化黄土提供了理论依据和借鉴。     

基于温度域的水泥土稳定RAP混合料配合比设计

为解决掺入灰土的水泥土稳定回收沥青路面材料(RAP)混合料基层强度不适用中国《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)的问题,通过7 d无侧限抗压强度试验,研究不同温度下RAP掺量对水泥土稳定RAP混合料抗压强度的影响规律,提出基于温度域的水泥土稳定RAP基层强度标准值;分析温度对不同灰土掺量、水泥掺量、养生龄期下冷再生混合料性能的影响规律,提出基于温度域的水泥土稳定RAP混合料的强度标准及其配合比设计建议值。研究结果表明:对中、轻交通荷载等级公路,水泥土稳定RAP冷再生混合料无侧限抗压强度应不小于3.2 MPa;不同温度下水泥土稳定RAP混合料的无侧限抗压强度变化规律相近,即随RAP掺量增大而降低,RAP最佳掺量(质量分数,下同)为70%,水泥土稳定RAP混合料的无侧限抗压强度随灰土掺量增大而降低,且灰土的合理掺量范围为0%～40%;水泥的加入能够显著提高冷再生混合料的力学强度,且其前期强度增长较大,但随着水泥掺量的增加,其对混合料力学性能的增强效果逐渐减弱,水泥的掺量应控制在4.5%～5.5%;灰土的加入对冷再生混合料有不利影响,其冷再生混合料的力学强度逐渐降低,且灰土掺量在20%以下时,混合料的强度降低率较小,随着灰土掺量的增大,其力学强度的降低率增大,灰土的最佳掺量为10%～20%;水泥土稳定冷再生混合料的强度形成主要在初期,且灰土的加入对冷再生混合料的早期强度不利。     

低掺量水泥改善级配碎石力学和收缩规律分析

为了研究低掺量水泥改善级配碎石力学和收缩性能规律,提高对低水泥掺量基层结构的认识,通过不同龄期与水泥掺量下的无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比、抗压回弹模量和干燥收缩等试验,揭示了力学和收缩变化的规律,建立了强度和模量等四个力学参数随龄期和水泥掺量变化的对数增长预测模型,以及上述参数对应龄期之间的相互转化关系模型。研究结果表明龄期和水泥掺量对混合料力学和收缩性能影响显著,推荐水泥掺量在2.0%~2.5%范围内较为合适。     

纤维在水泥稳定碎石基层中的应用

为了减小水泥稳定碎石基层材料收缩变形量，增强其抗裂能力，向水泥稳定碎石材料中掺加了适量聚丙烯纤维。通过对比研究掺加聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石各龄期的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、疲劳寿命和抗裂系数等路用性能指标，认为聚丙烯纤雏能够显著改善水泥稳定碎石材料的路用性能。最后，通过观察实体工程芯样照片和调查早期裂缝数量，进一步验证了掺加聚丙烯纤维水泥稳定碎石基层路用性能的优越性。     

水泥稳定炉渣碎石基层路用性能

为研究生活垃圾焚烧炉渣集料对水泥稳定碎石基层路用性能的影响规律,将0~9.5mm炉渣集料按照不同比例替代天然石料制备了水泥稳定炉渣碎石混合料,并测试了混合料的击实特性和无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、收缩特性及抗冻性.结果表明:炉渣集料掺量越高,混合料最佳含水率越大且最大干密度越小;水泥稳定炉渣碎石的抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冻性均低于水泥稳定碎石;炉渣集料增加了试件的长期干缩变形,但降低了试件对失水率的敏感性,炉渣集料掺量不超过30%将减小试件温缩变形及对温度的敏感性.综合考虑,炉渣集料替代水泥稳定碎石中天然石料的质量分数宜在20%~30%.     

水泥增强磷石膏-膨润土强度及污染物固定的验证

膨润土作为磷石膏吸附剂,具有较好的磷(氟)固定效果,但其混合物作为道路填筑材料时,通常无法满足力学性能要求,为探究水泥能否提高磷石膏-膨润土混合物的力学性能,以及能否协同膨润土固定磷石膏中的磷(氟)污染物,制备了掺水泥、不掺水泥以及不同掺量水泥的混合料,压制试样,并分别进行雨水淋滤模拟试验和无侧限抗压强度测试.结果表明：掺加水泥后,试样的无侧限抗压强度以及磷(氟)污染物固定效果均有所提高,在同一养护期下,水泥添加量越多,试样无侧限抗压强度越高,磷(氟)污染物固定效果越好,添加量达到5%时,试样的无侧限抗压强度可达到5.31 MPa,满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034—2000)中的要求.本文探究结果成功验证了水泥增强磷石膏-膨润土混合物强度性能及其磷(氟)污染物固定效果的可行性,为磷石膏在道路填筑材料的应用提供了一定的参考价值.     

木质素磺酸钙改良粉土抗硫酸盐侵蚀性能研究

粉土是路基工程中常见的土体填料，其结构性差，在硫酸盐侵蚀环境下易受到侵蚀.为改善粉土的抗硫酸盐侵蚀性能，采用木质素磺酸钙来加固土体，通过无侧限抗压强度与抗硫酸盐侵蚀试验，分析木质素磺酸钙掺量、养护龄期和硫酸盐环境下浸泡天数对改良粉土无侧限抗压强度的影响.结果表明：改良粉土的无侧限抗压强度随木质素磺酸钙掺量的增加先增大后减小，随养护龄期的增长逐渐提高.其他条件相同下，当掺量为5%养护龄期为28 d时，试样的无侧限抗压强度最大为394.6 kPa,是未处理粉土的5.46倍.同时，此时改良粉土的抗硫酸盐侵蚀性能最好，在硫酸盐环境下浸泡28 d后改良粉土的无侧限抗压强度是侵蚀后素粉土的4.9倍.SEM试验结果表明，掺入适量木质素磺酸钙可对土体内部孔隙进行填充，使土体强度、抗硫酸盐侵蚀性能增强.     

煤矸石粉掺量对花岗岩残积土的抗压性能研究

为了改良路填花岗岩残积土物理力学性能,同时考虑改良的经济效益,通过掺加低配比的煤矸石粉来提高路填土的强度,为工程实际应用提供依据。通过花岗岩残积土掺加9%、12%、15%与18%掺量的煤矸石粉开展路填土无侧限抗压强度试验,分别得到14、21、28、35 d的无侧限抗压强度值,利用最小二乘法分别分析了煤矸石粉掺量与养护龄期对路填土的无侧限抗压强度的影响,结果表明:随着养护天数的增加不同煤矸石粉掺量的花岗岩残积土无侧限抗压强度随着应变的增加先增加后减小,呈应变弱化型。不同掺入量、养护天数条件下花岗岩残积土应力应变之间呈二次多项式关系。在掺量低于12%条件下,煤矸石粉掺入量与抗压强度的关联性不强,掺入量超过12%后,不同掺入量与无侧限抗压强度之间呈二次多项式关系。无侧限抗压强度与养护天数呈二次多项式关系。煤矸石粉掺量与养护天数的无侧限抗压强度呈曲面相关。煤矸石粉改良花岗岩残积土最优掺量为9%,最优养护龄期为28 d。     

水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度试验研究

水泥稳定碎石基层的水泥用量和力学特性,直接影响沥青混凝土路面的使用寿命。本文结合湖北宜昌太平溪镇陈坛公路改建工程,探讨了不同级配及不同水泥掺量对水泥稳定碎石基层的重型击实指标和无侧限抗压强度指标的影响。研究结果表明:施工现场提供的碎石和黄砂经过合成级配之后,掺入4%、6%和8%的水泥稳定强度能够达到路用要求。同一级配下,掺入水泥的量越多,混合料的最佳含水率、最大干密度及无侧限抗压强度指标均越大;随着掺入水泥量的增加,最佳含水率增大趋势先快后慢,最大干密度和无侧限抗压强度增加的趋势先慢后快。同一水泥掺量下,混合料中碎石的含量越大,最佳含水率越小,最大干密度越大,无侧限抗压强度越大。综合考虑级配和水泥掺量对无侧限抗压强度指标的影响,工程实际选用碎石∶黄砂=60∶40,水泥掺量6%为施工指标。     

石灰固化海砂海泥混合料作为填料的室内试验研究

为解决沿海地区缺乏填料的问题,将海砂海泥按质量比1.5∶1进行掺合,将混合料作为填筑材料,采用石灰作为固化剂,开展了一系列室内试验,包括无侧限抗压强度试验、直剪试验以及压缩试验。结果表明,固化混合料的无侧限抗压强度随着石灰掺量增加不断提高,掺量5%~7%之间时,强度变化最明显;7 d养护龄期的混合料的强度约为28 d养护龄期的50%左右,强度增长较为缓慢;石灰掺量大于7%之后,其强度增长速率明显减缓,甚至有减小的趋势;石灰掺量低于5%时固化效果不明显,在7%~9%之间时接近低压缩性土。     

多壁碳纳米管对钢渣混凝土力学及耐久性能的影响

多壁碳纳米管(MWCNTs)作为新兴纳米材料,能够改善混凝土材料的宏观性能及微观结构。本文研究MWCNTs对钢渣混凝土的力学性能及耐久性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)分析其增强机理。研究结果表明：MWCNTs掺量为0.08%时,钢渣混凝土的力学性能及耐久性能显著提高,28 d标准养护条件下,钢渣掺量为15%时,与未掺加MWCNTs的钢渣混凝土相比,抗压强度和抗折强度分别提高了13.2%和14.6%;28 d氯离子扩散深度和氯离子扩散系数分别降低了29.8%和27.4%;200次冻融循环过程中,掺入MWCNTs的钢渣混凝土质量损失率及相对动弹性模量变化率偏低,材料抗冻性能增强。MWCNTs通过桥联和拔出效应,可抑制微裂缝的产生和扩展,有效改善骨料界面过渡区,从而提高混凝土材料的力学性能及抗冻、抗氯离子侵蚀性能。     

城市建筑废弃物再生水泥稳定混合料路用性能

为探究建筑废弃物再生集料应用于道路基层的适用性和可行性,通过对再生原材料基本力学性能分析,建立优化混合料配合比设计方法,确定再生集料粒径类型、与天然集料混合比例及水泥胶结料用量等,研究再生集料掺量(质量分数为10%、18%、28%,下同)、养护龄期(7～90 d)等因素对再生混合料力学强度性能、力学刚度、抗冻性能、抗冲刷性能及收缩性能的影响。研究结果表明:再生集料的力学强度低于天然集料,吸水率达到10%,在掺量28%时,选用5～10 mm粒径组成的再生集料混合料力学强度值高于10～20 mm粒径的再生集料,试验结果的离散性也显著下降;随再生集料掺量的增加,再生混合料的路用性能指标均出现劣化现象,其中对劈裂强度的劣化幅度最大,抗压回弹模量影响次之,而抗压强度的影响最小;在掺量[10%,18%]范围内,冻融强度损失的下降幅度较大,而冲刷质量损失在掺量(18%,28%]时的下降幅度较大;随养护龄期的增加,再生集料掺量越高,其力学强度改善效果也更明显,能够显著弥补早期强度不足;随环境温度的提高,再生混合料的温缩系数也显著增加,且进一步提高了再生集料掺量变化对温缩系数的敏感性;与天然集料相比,城市建筑废弃物再生集料的基本性能指标有所减低,但通过合理的加工处理,仍能满足部分等级道路基层施工的相关规范要求,建议在使用过程中加强原材料指标控制。     

土壤固化剂稳定砂土性能试验研究

通过一系列室内试验研究,分析了不同固化剂及水泥掺量的砂土混合料在不同龄期时对无侧限抗压强度和劈裂强度的影响,得到了无侧限抗压强度和劈裂强度的主要影响因素及变化规律,并研究了不同延迟时间对混合料7d无侧限抗压强度的影响,给出了固化剂稳定砂土作为高速公路路床、底基层和下基层材料的最佳配合比及其相关的路用性能指标,为实现粉砂...     

冻融循环对赤泥-钢渣改性水泥土强度的试验研究

为研究季节性冻土区域冻融循环次数对赤泥-钢渣改性水泥土无侧限抗压强度的影响,进而探究赤泥-钢渣最优掺量配比,将不同掺量的赤泥、钢渣加入水泥土后在不同冻融循环次数条件下进行无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验。研究结果表明:当赤泥掺量为8%(质量分数),钢渣掺量为2%(质量分数)时,水泥土的无侧限抗压强度值最大,受冻融循环作用的影响较小;改性水泥土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,以第1次冻融循环对改性水泥土强度损失的影响最为强烈。此外,结合扫描电镜实验结果显示,加入赤泥和钢渣有助于增长水泥土中AFt晶体和C-S-H凝胶等水化产物的生成,揭示了赤泥和钢渣对水泥土强度的作用机理与水泥土在冻融循环条件下强度的损伤破坏机理。     

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。