水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的體積組成設(shè)計(jì)與路用性能研究.pdf

1、水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石是近年來提出的一類新型路面基層材料。本文對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料的組成設(shè)計(jì)與路用性能及其相互間的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，對(duì)其強(qiáng)度形成與抗裂機(jī)理進(jìn)行了深入的探討。 通過分析現(xiàn)有水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料組成的設(shè)計(jì)思路，并基于體積分析原理，提出以材料綜合路用性能為評(píng)價(jià)指標(biāo)、以結(jié)合料填充系數(shù)與集料級(jí)配為關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)并同時(shí)考慮合理設(shè)計(jì)齡期與粉煤灰/水泥比例的材料組成設(shè)計(jì)方法。在探討體積參數(shù)（結(jié)合料填充系數(shù)、集料空隙率）與材料

2、組成間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了基于體積組成的水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的配合比計(jì)算公式。 重點(diǎn)探討了結(jié)合料填充系數(shù)對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的力學(xué)性能、收縮與抗裂性能、抗凍性能、抗沖刷性能以及施工性能等路用性能的影響規(guī)律，結(jié)果顯示，隨著結(jié)合料填充系數(shù)由0．6逐漸提高到1．4，水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的各項(xiàng)路用性能呈有規(guī)律的變化。①材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度先提高后降低，最佳結(jié)合料填充系數(shù)在1．0～1．2之間；而回彈模量則呈下降趨勢(shì)，且該趨勢(shì)當(dāng)結(jié)

3、合料填充系數(shù)大于1．0后表現(xiàn)的更為明顯。②材料的累計(jì)失水率逐漸提高；最大干縮應(yīng)變則呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)，且結(jié)合料填充系數(shù)為1．0時(shí)最大干縮應(yīng)變最??；干縮能抗裂指數(shù)則先提高后降低，結(jié)合料填充系數(shù)為1．0時(shí)，該指數(shù)最大。③材料的抗凍與抗沖刷性能呈現(xiàn)先提高后降低的趨勢(shì)，且在結(jié)合料填充系數(shù)為1．0時(shí)性能最佳。④混合料干密度對(duì)含水量的敏感性逐漸減弱，混合料抗離析性能以及集料抗破碎性能則逐漸提高。具此優(yōu)選出合理結(jié)合料填充系數(shù)范圍為1．0～1．2。

4、 通過研究集料級(jí)配與材料路用性能的關(guān)系探討了集料級(jí)配的合理范圍；通過研究養(yǎng)生齡期與材料力學(xué)性能的關(guān)系發(fā)現(xiàn)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石具有較強(qiáng)的強(qiáng)度發(fā)展?jié)摿?，提出合理設(shè)計(jì)齡期為180d；通過研究粉煤灰/水泥比例與材料抗沖刷性能的關(guān)系發(fā)現(xiàn)當(dāng)粉煤灰/水泥比例超過3后材料的抗沖刷性能急劇下降；通過計(jì)算粉煤灰的不同評(píng)價(jià)指標(biāo)（細(xì)度、活性物質(zhì)含量以及火山灰活度）與材料強(qiáng)度的灰色關(guān)聯(lián)度認(rèn)為粉煤灰的火山灰活度與材料強(qiáng)度關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)，可作為適用于水泥粉煤灰穩(wěn)定

5、碎石的品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。 此外，還研究了水泥中SO3含量與水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石力學(xué)性能和收縮抗裂性能的關(guān)系，結(jié)果顯示，在5．8%以內(nèi)適當(dāng)提高水泥中SO3含量能顯著提高材料的力學(xué)性能與抗裂性能，干縮能抗裂指數(shù)最大可提高416%。 深入探討了水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度形成與抗裂機(jī)理，結(jié)果顯示：①水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石中粉煤灰主要通過填充與活性作用提高材料的強(qiáng)度且二者間具有顯著的時(shí)空特性，90d之前填充效應(yīng)為主導(dǎo)，而180d后活性效應(yīng)為主

6、導(dǎo)；②水泥中SO3含量的提高，通過硫酸鹽有效激發(fā)粉煤灰活性從而顯著提高材料膠凝性，通過大量AFt晶體的產(chǎn)生改善材料孔結(jié)構(gòu)，通過微膨脹來補(bǔ)償材料的收縮，進(jìn)而提高材料的抗裂性。 室內(nèi)試驗(yàn)與工程應(yīng)用表明，相對(duì)于普通水泥穩(wěn)定碎石，組成合理的水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石力學(xué)性能優(yōu)良，強(qiáng)度可提高30%；抗裂性能突出，干縮能抗裂指數(shù)提高200%，反射裂縫間距延長(zhǎng)30m；抗凍性能與抗沖刷性能良好，分別提高13%和25%；滿足施工要求，干密度對(duì)含水量敏感性