以礦渣為主要組分的道路基層與面層專用水泥試驗研究.pdf

1、適應高等級公路路面基層與面層結(jié)構的新材料始終是該領域的前沿性研究課題之一。添加礦渣微粉尤其是高摻量的使用礦渣粉,不僅能夠減少水泥生產(chǎn)中的資源與能源消耗,減少溫室氣體的排放,而且能夠改善各結(jié)構層的性能。本文從路面半剛性基層與路面混凝土對水泥性能的要求出發(fā),以盡量多的使用礦渣微粉為基本原則,進行了以礦渣微粉為主要組分的道路上最常用的兩種專用水泥膠結(jié)材料的研發(fā)。主要研究內(nèi)容包括；
　?、啪C合考慮路面基層材料的技術性能、施工要求和經(jīng)濟性因

2、素,優(yōu)選了合適的原材料,即礦渣微粉、堿鈣硫激發(fā)材料(水泥、消石灰、石灰石和石膏)。以凝結(jié)時間、抗壓強度為主要設計指標,研究礦渣微粉以及激發(fā)材料的種類與摻量對膠結(jié)材料技術性能的影響。通過凝結(jié)時間、抗壓與抗折強度、收縮系數(shù)試驗進行逐級篩選,優(yōu)選出道路基層專用新型礦渣水泥結(jié)合料(New Slag Binder)NSB43A和NSB43B,這兩種NSB中礦渣微粉的摻量皆為75wt％,NSB43A中采用的是內(nèi)摻2wt%石灰石的礦渣微粉,NSB43

3、B中采用了內(nèi)摻4wt%石灰石的礦渣微粉。這兩種礦渣結(jié)合料都具有緩凝、抗裂性好、強度高的優(yōu)點,特別適合路面基層使用。
　?、凭C合考慮路面混凝土的技術性能、施工要求和經(jīng)濟性因素,優(yōu)選了合適的原材料,即礦渣、堿鈣硫激發(fā)材料(水泥熟料、石灰石、石膏)、堿性激發(fā)劑(Na2SiO3?9H2O和NaOH)、調(diào)凝劑。以水泥的凝結(jié)時間、抗彎拉強度、抗裂性為主要設計指標,研究礦渣微粉、激發(fā)材料以及調(diào)凝劑的種類與摻量對水泥膠結(jié)材料技術性能的影響,通過凝

4、結(jié)時間、抗壓與抗折強度、收縮系數(shù)試驗逐級篩選,考慮盡量覆蓋較多的礦渣粉用量范圍,優(yōu)選出了6種配比的性能優(yōu)良的礦渣道路水泥膠結(jié)料(Slag Road Cement)(SRC)?；炷撩鎸覵RC的研究表明:采用熟料、石膏、石灰石以及調(diào)凝劑為復合激發(fā)材料能夠設計出路面混凝土系列水泥。方案中礦渣微粉與熟料用量范圍變化比較大,礦渣粉從47～75wt%,熟料從25wt%到50wt%。SRC不僅能夠大量使用礦渣粉,抗壓強度等級符合道路用水泥技術標準的

5、要求,而且具有抗折強度高、凝結(jié)時間合適、經(jīng)濟且環(huán)保的優(yōu)點。
　?、窃趦?yōu)選出水泥膠結(jié)材料最佳配比的基礎上，通過室內(nèi)試驗,系統(tǒng)地研究了NSB穩(wěn)定細粒土、NSB穩(wěn)定級配碎石、SRC混凝土的路用性能,重點關注NSB穩(wěn)定土的強度與抗裂性能及施工性能,SRC混凝土的強度與耐久性。采用模糊數(shù)學綜合評判方法,對比分析了NSB穩(wěn)定細粒土、穩(wěn)定級配碎石與P.O32.5 R穩(wěn)定細粒土、穩(wěn)定級配碎石,SRC混凝土與P.O42.5R混凝土的綜合性能,驗證了

6、以礦渣微粉作為主要組分的道路專用水泥的可行性,并分析了專用水泥結(jié)合料的適用場合。
　?、炔捎肵-射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)兩種方法,對新研制的NSB43A、NSB43B和參照對象P.O32.5R三種結(jié)合料及其穩(wěn)定土進行微觀測試,分析了在不同齡期時的水化產(chǎn)物及其形貌。從水泥的粒度分布、孔溶液的pH值、混凝土孔結(jié)構、SEM形貌等方面,分析了SRC及其混凝土的水化產(chǎn)物、微觀形貌;利用熱力學原理,剖析了以礦渣粉為主要組分的水泥