高寒地區(qū)高鐵路基水泥級配碎石性能研究.pdf

1、在我國東北、西北高寒地區(qū)，冬季低溫和春季凍融循環(huán)極易造成鐵路及公路路基損害。水泥級配碎石作為高速鐵路路基材料，其透水性、低溫下的體積穩(wěn)定性和力學(xué)性能關(guān)系著高鐵的冬季運(yùn)營安全。為此，本文綜合考慮水泥級配碎石的性能要求，通過試驗(yàn)系統(tǒng)研究了水泥級配碎石的級配設(shè)計、基本物理力學(xué)性能、透水性能以及抗凍性能，為水泥級配碎石在高速鐵路上的應(yīng)用與進(jìn)一步優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)與理論依據(jù)。研究的主要結(jié)論如下:
　　1.利用逐級填充理論，基于振動壓實(shí)密度與空隙率

2、，經(jīng)過四級填充，設(shè)計了符合規(guī)范要求的碎石級配，確定水泥級配碎石室內(nèi)成型的最佳振動時間為120s。
　　2.水泥級配碎石無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻量增加而增大，隨著粉煤灰替代率增大而減小;設(shè)計級配的抗壓強(qiáng)度明顯高于兩組對比級配，水泥摻量大于5％時，三種級配都能達(dá)到抗壓強(qiáng)度要求，但考慮的經(jīng)濟(jì)環(huán)保要求，建議采用5％以下含量水泥或者用少量粉煤灰替代部分水泥用量。
　　3.隨著水泥摻量增加，水泥級配碎石的透水系數(shù)逐漸減小，設(shè)計級配的透水

3、系數(shù)都在0.01～0.1之間，且空隙率均大于13％，排水效果良好;粉煤灰取代率的增加不改變水泥級配碎石的透水性能;水泥級配碎石的透水系數(shù)與空隙率之間存在著二次多項式關(guān)系。
　　4.凍融環(huán)境下，水泥級配碎石的失重率隨水泥摻量增加而減小，隨粉煤灰替代率增大而增大，設(shè)計級配的抗凍效果最好。9個凍脹循環(huán)后，水泥級配碎石失重率要比快速凍融高60％以上;設(shè)計級配在三個凍脹循環(huán)后強(qiáng)度降低了19.88％～41.49％。水泥級配碎石毛細(xì)吸水率隨著凍

4、脹循環(huán)次數(shù)的增加而增大，相同凍脹循環(huán)次數(shù)下，毛細(xì)吸水率隨著水泥摻量增大而減小，隨著粉煤灰替代率增大而增大。
　　5.低溫環(huán)境下，隨著水泥摻量的增加水泥級配碎石的凍脹率逐漸減小，用粉煤灰替代部分水泥不能改善水泥級配碎石的抗凍性能。溫度降低可以增大水泥級配碎石的凍脹率，但-12℃后，最大凍脹率基本保持不變。相同低溫環(huán)境中，水泥級配碎石在全浸沒環(huán)境下凍脹率最大，設(shè)計級配最大凍脹率為0.24％。
　　6.摻加P.O42.5水泥的級配