石灰粉煤灰稳定混凝土再生集料最优配合比的试验研究

采用Matlab软件进行了3种粒级的混凝土再生集料复合料的级配设计,通过试验研究了石灰粉煤灰结合料掺量、结合料中石灰与粉煤灰的比例等参数对石灰粉煤灰稳定再生集料混合料的最大干密度、最佳含水量、7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度、90 d冲刷质量损失等性能的影响,得到了石灰-粉煤灰比例与混合料7 d无侧限抗压强度的关系式,以及石灰粉煤灰稳定再生集料混合料的最优配合比.在此基础上,进行了该最优配合比石灰粉煤灰稳定再生集料的抗冻融试验研究.结果表明,该最优配合比的石灰粉煤灰稳定再生集料是一种力学性能良好的路面基层材料,可用于二级及二级以下等级公路工程.     

基于路用性能的最佳配合比灰色关联分析

以优选混合料最佳配合比设计为目的,通过设计集料级配,确定水泥粉煤灰和外加剂的最佳比例,并采用体积设计法对水泥粉煤混合料进行配合比设计;研究了水泥粉煤灰混合料的强度、刚度、抗收缩和抗冲刷性能随水泥粉煤灰比例的变化规律,并采用基于综合路用性能的灰色关联优选最佳配合比。研究结果表明:水泥粉煤灰比例增加时,混合料的力学性能提高,抗冲刷性能和抗收缩性能均降低;混合料的综合路用性能随着水泥粉煤灰比例的增加而降低,加入Na2CO3能提高混合料的综合路用性能,而石灰的加入则使综合路用性能降低;在满足路用性能最低要求值的基础上,可适当降低水泥粉煤灰比例,以提高综合路用性能。     

二灰碎石基层材料的合理结合料质量分数

在二灰碎石最优级配的基础上，根据集料不同密实状态下的空隙率变化结合料的体积分数，通过力学性能、干缩、温缩性能试验，研究结合料质量分数的变化对路用性能的影响，并运用灰色关联决策对不同结合料质量分数下二灰碎石路用性能进行了综合评定。结果表明：当石灰与粉煤灰的质量分数达到21．5％时，二灰碎石28d抗压强度、劈裂强度和抗压模量达到最大值；二灰碎石7d龄期的干缩应变随着结合料质量分数的减少而减小；二灰碎石7d龄期的总平均温缩系数（60℃～-30℃）和低温平均温缩系数（10℃～-30℃）随着结合料质量分数的减少而减小，而高温平均温缩系数（60℃～10℃）呈增大趋势；二灰结合料存在一个最佳体积分数，即当二灰结合料的体积分数等于集料的松散状态下空隙率时，其路用综合性能才能达到最优。     

水泥粉煤灰稳定碎石路面的水泥与粉煤灰比例

为了研究水泥粉煤灰稳定碎石混合料中水泥与粉煤灰的最优比例，通过集料含量和级配不变，只改变水泥与粉煤灰比例的方法，研究了不同配合比混合料强度指标随龄期的变化规律。结果表明：混合料不同龄期的强度更多地取决于水泥剂量，而非水泥与粉煤灰比例；180d龄期与28d龄期的强度比值R180／R28能够反映水泥与粉煤灰比例的优劣；R180／R28随水泥／粉煤灰变化曲线的拐点对应水泥与粉煤灰的最优比例。     

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.     

铣刨料掺量及掺配方式对再生水稳碎石路用性能的影响

为了研究铣刨料掺配方式、铣刨料粒径对再生水稳碎石路用性能的影响,基于铣刨料的物理力学性能和筛分试验结果,采用整体掺配和分档掺配的级配设计方法,设计了13组不同铣刨料掺量和掺配方式的级配方案,开展击实试验和路用性能试验,分析7 d抗压强度、28 d劈裂强度、28 d干缩性能、28 d抗冲刷性能,研究铣刨料掺量及掺配方式对再生水稳碎石路用性能的影响。试验结果表明:铣刨料掺量越高,其最佳含水率越大,最大干密度越小,再生水稳碎石的空隙率大于普通水稳碎石;随着铣刨料掺量的增加,再生水稳碎石的7 d抗压强度、28 d劈裂强度降低,28 d干缩系数、冲刷质量损失率均增大。采用整体掺配时,全再生水稳碎石(铣刨料掺量为100%,质量分数,下同)的7 d抗压强度比普通水稳碎石(铣刨料掺量为0%)降低了16.3%,28 d劈裂强度降低了25%,28 d干缩系数增大了16.4%,冲刷质量损失率增大了62.3%。铣刨料的掺配方式对再生水稳碎石的路用性能影响较大,用天然碎石取代铣刨料时,取代粒径越小,其抗压强度、劈裂强度、干缩系数越小,冲刷质量损失率越大。铣刨料掺量为75%时,用天然碎石替代20～30 mm的铣刨料后,分档掺配的再生水稳碎石(F75-30)的7 d抗压强度比整体掺配的再生水稳碎石(XT-75)增大了4.8%、28 d劈裂强度增大了4.4%、冲刷质量损失率降低了4.6%,干缩系数增大了3%;用天然碎石替代0～5 mm的铣刨料后,则分别降低了4.1%、3%、-2.3%、2.5%。     

玄武岩纤维对水泥稳定铣刨料抗压强度和干缩性能的影响

为了研究玄武岩纤维对水泥稳定铣刨料抗压强度和干缩性能的影响,以纤维体积掺量、掺加纤维长度以及铣刨料掺量为因素,以0.6‰、0.8‰、1.0‰的纤维体积掺量,12、18、25 mm的掺加纤维长度,30%、70%、100%的铣刨料掺量为水平,以7d抗压强度和7d干缩系数为指标,设计了3因素3水平的正交试验,对比了玄武岩纤维水泥稳定铣刨料、水泥稳定铣刨料、水泥稳定碎石的7 d、28 d、90 d抗压强度和干缩性能指标。研究结果表明:铣刨料掺量对混合料抗压强度和干缩系数的影响效果最为显著,纤维体积掺量的影响效果大于掺加纤维长度;当玄武岩纤维体积掺量为0.8‰、掺加纤维长度为25 mm、铣刨料掺量为30%时,混合料的抗压强度最大、干缩系数最小;掺玄武岩纤维的水泥稳定铣刨料90 d干缩系数比不掺的降低11%,接近于未掺铣刨料的水泥稳定碎石。玄武岩纤维的掺入不仅能够增强混合料的抗压强度,还能有效改善干缩性能。     

石灰、粉煤灰、土、碎砖混合料的铺面性能试验

确定了用于铺面工程中的混合料石灰、粉煤灰、土、碎砖之间的最佳比例关系,并对其最佳含水质量分数、无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干缩系数、温缩系数等铺面性能指标进行了测定.测定结果表明:按一定比例关系组成的石灰、粉煤灰、土、碎砖混合料可用作地下水位较低或少雨地区部分铺面工程中的基层和底基层.施工期间,应在接近最佳含水质量分数时对石灰、粉煤灰、土、碎砖混合料进行压实,并应控制施工温度和压实厚度.     

水泥粉煤灰稳定炉渣-煤矸石混合料的收缩试验

利用炉渣、粉煤灰和煤矸石配制路面基层混合料可以有效利用工业固废，基层混合料收缩性能的优劣直接决定了其路用性能。文中选用0~4.75 mm粒径炉渣按照不同比例（0、25%、50%、75%、100%）替代同粒径的煤矸石，采用掺入3%、4%、5%和6%的水泥，设计了8组水泥粉煤灰稳定炉渣-煤矸石混合料试验，通过温缩和干缩试验，分析了炉渣替代率和水泥掺量的变化对混合料收缩性能的影响规律。结果表明：温缩应变随炉渣替代率的增大而增大，随水泥掺量的增大而减小，-10~-20℃时温缩系数较大；干缩应变随炉渣替代率的增大而减小，随水泥掺量的增大而增大；干缩应变在7 d龄期内增长速率较快，30 d龄期内的干燥收缩率占整个龄期的86.5%，30 d龄期后干缩应变逐渐趋于稳定；当水泥掺量为5%，炉渣替代率为50%~75%时，混合料的干缩系数和温缩系数均较小。     

高掺量粉煤灰混凝土路面应用性能的试验研究

为了揭示高掺量粉煤灰混凝土性能，加快其在路面工程中的应用，研究了添加粉煤灰、硅粉和引气减水剂的混凝土性能，包括力学性能、部分耐久性、干缩性及耐磨性．通过对13种配合比混凝土性能评价，得出粉煤灰取代率为30％、硅粉掺入率为7％和引气减水剂为1％的混凝土，具有较高的抗折强度、抗压强度、低渗透性、高抗冻性、低干缩性、高耐磨性及良好的经济效益，建议该配合比为路面设计配合比．     

水泥加固类路面基层填料的浸水强度

在浸水条件下,对不同水泥占比和不同养生时间的加固土进行单轴抗压强度试验,试验结果表明:低液限黏土经固化剂加固后的最佳的含水率灵敏度比原土样有所减小,且随着水泥占比的增加而下降;养生时间一定的情况下,加固土的抗压强度随着水泥占比的增加而增大,水泥占比的增加对后期强度的影响较前期强度更显著;抗压强度随着养生时间增加而增大,随着时间的延长增长速率逐渐减小,28 d时水泥的水化反应基本完成;随着水泥占比的增加,各龄期下耐水系数均增大,表明加固土的水稳定性增强,但各种条件下耐水系数均小于0.75.     

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。     

振碾式乳化沥青-水泥混凝土的路用性能

采用振动法成型试件,对不同材料组成水泥混凝土的7 d、28 d抗压强度、抗折强度和28 d抗折模量做对比试验,其中包括普通水泥混凝土、掺入乳化沥青的水泥混凝土、掺入乳化沥青和不同含量消泡剂的水泥混凝土。试验结果表明,普通水泥混凝土的抗压强度、抗折强度和抗折模量值均不同程度地大于乳化沥青水泥混凝土的相应试验值,但乳化沥青水泥混凝土更具有韧性。在室内试验确定出混合料组成配比的基础上,通过振碾法铺筑了乳化沥青水泥混凝土试验路段,在不同使用时间的现场观测结果表明,在合理的材料配比及适宜的施工工艺下,乳化沥青水泥混凝土具有较好的路用性能。     

复合胶凝材料组成与混凝土抗压强度定量关系研究

通过单纯形重心设计方法得出了水泥一磨细矿渣微粉一超细粉煤灰三元复合胶凝材料组成与各龄期混凝土抗压强度的定量数学解析式，其对混凝土强度的预测精度基本可控制在5％的相对误差范围内．不同龄期三元系统的等强线变化揭示了3d和28d时，复合胶凝材料各组分对强度的贡献按水泥、磨细矿渣微粉、超细粉煤灰的顺序降低，180d时则按水泥、超细粉煤灰、磨细矿渣微粉的顺序降低，从而揭示了磨细矿渣微粉与超细粉煤灰复合对混凝土早期和后期强度存在互补效应．     

基于灰色理论的水泥稳定碎石冲刷量模型

为了有效确定水泥稳定碎石在工程中达到冲刷量设计标准的最佳材料组成,采用灰色系统理论方法,选取集料分形维数、水泥28d砂胶强度、水泥剂量、含水量为建模参数,建立了基于灰色系统理论的水泥稳定碎石28d冲刷量预测模型,并给出骨架密实和悬浮密实2种结构的水泥稳定碎石28d冲刷量预测模型简化式。适用性验证表明：2种结构的水泥稳定碎石冲刷量预测值和实测值的相对误差均较小,说明基于灰色理论的水泥稳定碎石预测模型可以较为准确地预测其28d冲刷量值。     

路用风积沙固化剂配制及其混合料性能

为能够合理利用风积沙作为沙漠公路的铺筑材料,以水泥为主要原料,并添加石灰、石膏、木钙等稳定风积沙,确定混合料最佳配比,从抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量等方面研究各种固化剂稳定风积沙混合料的力学性能,通过冻融循环试验测定其冻稳定性,最后对各种混合料的干缩性能与温缩性能进行对比试验。研究结果表明:CLGW固化剂稳定风积沙在早期的强度稍低,但其增长速度最快,后期强度明显高于其他3种混合料的后期强度;4种混合料的抗压回弹模量均随龄期的增长而增大,CLGW固化剂稳定风积沙具有更强的抵抗变形的能力;4种混合料的抗冻系数相差不大;CLGW固化剂稳定沙的抗干缩性能与抗温缩性能优于其他混合料的性能。     

贯入阻力与无侧限抗压强度的关系研究

通过某工程贯入阻力实验和室内抗压强度实验的分析对比,发现两者存在相关关系,本文分析现有数据,得到7d龄期静力触探贯入阻力预算桩身28d龄期的无侧限抗压强度的公式。对水泥搅拌桩质量的检验方法提供了可靠的基础。     

聚合物胶乳超细水泥灌缝材料的力学性能

针对水泥路面早期裂缝类病害出现频率不断升高,有机灌浆材料难以满足苛刻的裂缝界面条件及自然环境,研究开发了苯乙烯/丙烯酸脂类共聚物R161乳液改性U型超细水泥裂缝修补材料(RMFC),基于修补材料的工作性能研究,重点对其力学强度、裂缝粘结性能、收缩性及耐久性进行了全面的试验研究。结果表明:改性后的修补材料RMFC的抗折强度可提高50%以上;界面粘结强度较基准浆体提高了36%;抗渗、抗腐蚀及耐磨性均得到明显改善;其路用性能得到全面提升。     

轻质绿化混凝土pH值优化的正交试验研究

利用正交试验探讨了水泥、耕植土、珍珠岩和外加剂等因素对轻质绿化混凝土pH值的影响.结果表明:各因素对轻质绿化混凝土pH值的影响具有明显的时间效应,28 d pH值的降幅最大,7 d前水泥、珍珠岩和外加剂的影响达到显著水平,而28 d后水泥是pH值和28 d抗压强度的主要影响因素,基本上与水泥用量呈线性关系,达到显著水平,并趋于稳定,珍珠岩用量的增加有进一步降低pH值的趋势.28 d后的综合最优水平组合为A1B1C2D3,在实际应用中应按工程实际合理选择各因素的用量.