工业废渣路面基层材料试验研究

以钢渣、碎石为集料,通过实验室试验研究了水泥、水泥粉煤灰、石灰粉煤灰稳定路面基层材料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和抗冲刷性能。结果表明,钢渣作为公路基层集料具有较碎石更为良好的性能。钢渣作为集料的基层材料强度高于碎石作为集料的基层材料;用水泥稳定钢渣可获得相对高的无侧限抗压强度,用石灰粉煤灰稳定钢渣获得相对高的劈裂强度。掺加粉煤灰的基层材料在180d龄期问抗压回弹模量保持增长,水泥稳定基层材料90d以后抗压回弹模量无明显增长。石灰粉煤灰稳定钢渣的回弹模量显著高于其他基层材料。水泥稳定钢渣抗冲刷性较水泥稳定碎石好,水泥粉煤灰与石灰粉煤灰稳定类用钢渣代替碎石作为集料对冲刷性能影响不明显。     

半刚性基层材料的结构特征

根据基层材料中粗集料和细集料的分布状态,将基层材料的结构划分为骨架密实、骨架孔隙、悬浮密实和均匀密实4种类型.依据粗集料压密后的剩余空隙体积和细集料、结合料一起压密后体积之间的相对关系提出了不同结构类型半刚性基层材料的室内检验方法,给出了骨架密实、骨架孔隙结构水泥稳定类半刚性基层材料的设计方法;并对不同结构类型水泥稳定碎石材料的抗压强度、劈裂强度、抗折强度、抗压回弹模量以及抗折回弹模量进行了试验研究.结果表明:不同结构类型的半刚性基层材料有着显著的性能差异,在满足强度指标的情况下,骨架密实结构比传统的悬浮密实结构有着更好的抗裂和抗冲刷性能.     

水泥粉煤灰综合稳定钢渣碎石基层性能研究

利用水泥粉煤灰稳定钢渣碎石复合集料作为新型路面基层材料,以无侧限抗压强度作为评价指标,对比了水泥稳定钢渣碎石基层与水泥稳定普通碎石基层的性能,确定了钢渣细集料代替石屑的可行性.同时还研究了湿排粉煤灰的引入对水泥稳定钢渣碎石基层性能的影响,研究表明湿排粉煤灰存在一最佳掺量值,在最佳掺量点水泥粉煤灰稳定钢渣碎石路面基层材料具有较好的强度,且因引入湿排粉煤灰,成本造价也得以降低,故市场应用前景广阔.     

掺钢渣水泥稳定碎石配合比优化设计及路用性能研究

为分析萍钢钢渣代替碎石对水泥稳定碎石基层的影响,参照半刚性基层水泥稳定碎石配合比设计方法,对3种结构类型、9种级配的萍钢钢渣混合料进行5%水泥剂量的7 d抗压强度试验,确定最优级配;进行5种钢渣掺量水泥稳定碎石混合料抗压强度试验、弹性模量试验、干缩试验和温缩试验并与水泥稳定碎石进行对比。结果表明,水泥稳定钢渣的级配以骨架密实细型级配为最优;以60 d强度为优化目标比7 d强度更合理;掺钢渣水泥稳定碎石的强度、弹性模量及干缩性能优于水泥稳定碎石,但其温缩性能降低。     

水泥稳定碎石基层的级配优化

该文主要对水泥稳定碎石基层材料集料级配进行优化设计。通过改变水泥稳定碎石的结构为骨架密实结构,提出了新的适应于南方高温多雨地区的半刚性基层的优化级配范围。同时,通过基层材料含水量与强度的研究,发现用重型击实试验方法确定的最佳含水量大于抗压强度最高的含水量。     

水稳珊瑚集料基层配合比设计与基本性能研究

水泥稳定珊瑚集料半刚性基层是岛礁工程建设的理想基层类型。目前水稳珊瑚集料基层性能的研究尚不清晰,根据级配理论设置了骨架密实型集料的级配,结合珊瑚混凝土的研究成果,分析了混合料的界面结合特征,提出了水泥稳定珊瑚集料的基本配合比,并进行室内无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验,分析了水泥剂量、龄期和粗细集料比例对强度的影响。试验结果表明,水泥稳定珊瑚集料基层的强度随水泥剂量的增加得到显著改善,并存在最优水泥剂量;其7d无侧限抗压强度达到了28d强度的80%以上,早强特点显著;其劈裂抗拉强度相对较高。试验结果可为水稳珊瑚集料基层应用于岛礁工程提供参考依据。     

水泥稳定再生碎石路用性能研究

将建筑垃圾再生集料应用于路面基层,既可以解决建筑垃圾处理困难问题,又可以减少道路工程对天然砂石材料的消耗。水泥稳定碎石是道路半刚性基层的主要材料,对比研究了采用再生粗集料,全再生集料以及天然集料水泥稳定碎石的抗压强度、抗拉强度、干缩特性,以及外加剂对水泥稳定再生碎石强度和干缩的影响。研究结果表明,与天然集料相比,掺加再生集料的水泥稳定再生碎石强度提高,可以达到路面基层、底基层的强度指标要求。同时,水泥稳定再生碎石的收缩显著增大,可达到天然集料稳定材料的1. 7～2. 5倍,为此复配的专用外加剂可将全再生集料水泥稳定碎石的收缩减小50%,同时对强度有所提高。     

掺钢渣无机结合料稳定路面基层材料干缩温缩试验研究

通过对水泥稳定类与石灰粉煤灰稳定类路面基层材料掺人不同比例的钢渣集料以进行室内干缩和温缩试验,研究了钢渣对无机结合料稳定基层材料抗裂性能的影响.集料的钢渣-碎石比为0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0.研究结果表明,掺入钢渣使水泥稳定类材料压实所需最佳含水率上升,但对二灰稳定类影响不显著.随着钢渣在集料中比例由0增至100％,水泥稳定类和二灰稳定类材料的总干缩系数分别最多减少40.0％与32.2％,掺入钢渣可提高材料的抗干缩性能.另一方面,随着钢渣在集料中比例由0增至100％,水泥稳定类和二灰稳定类材料的平均温缩系数分别最多增加23.6％与32.3％,掺钢渣的基层材料施工时应注意控制温差,避免温缩开裂.     

二灰稳定钢渣路面基层的试验及应用研究

对二灰稳定碎石混合料以钢渣取代碎石集料,对其进行配合比设计。并以水泥粉煤灰稳定钢渣混合料为对照,通过室内试验对二灰稳定钢渣混合料的路用性能进行研究。试验表明,相比于二灰稳定石灰岩碎石,二灰稳定钢渣的早期强度增长略慢,两者在各龄期下的抗压强度相差不大;二灰稳定钢渣的劈裂强度要远大于二灰稳定石灰岩碎石与水泥粉煤灰稳定钢渣。工程实例表明,采用二灰稳定钢渣作为路面基层材料,路面基层的强度与抗变形能力优异,路用性能良好。     

基于旋转压实的水泥稳定再生集料设计方法

废旧水泥混凝土再生集料具有吸水率较高的特点,将其用于路面半刚性基层时传统的击实设计方法得到的水泥稳定再生集料含水量偏高,半刚性材料更加容易发生干缩开裂。为了解决这一问题,提出采用旋转压实成型方法设计水泥稳定再生集料,减小再生混合料的干缩变形,形成适用于再生集料的水泥稳定再生材料设计方法。通过室内试验对比水泥稳定再生集料在传统成型方法下与旋转压实成型方法下的配合比设计结果,试验结果表明:采用旋转压实成型法设计得到的水泥稳定再生集料的最佳含水量较传统方法得到的小;旋转压实80次的干密度指标对应于传统击实法的设计结果,但旋转压实试件的强度高于静压法试件;当水泥用量超过7%时,材料的强度主要受水泥控制,成型方法对强度影响较小;存在一个使水泥稳定再生集料的最佳含水量与最大干密度达到稳定的压实次数,可通过设置合理的压实次数,以最大干密度与抗压强度稳定状态为设计目的确定配合比。研究提出的旋转压实设计方法更适用于水泥稳定再生集料的配合比设计,可用于指导水泥稳定再生集料基层或垫层的材料设计。     

水泥稳定砂砾基层技术指标,设计参数室内试验的研究

近１０年来，我国高速公路建设正在蓬勃发展，至今已建成高速公路２５００ｋｍ，高速公路的路面，９０％以上是半刚性基层沥青路面，半刚性基层所用材料既有水泥级配集料和加密实式石灰粉煤灰级配集料，也有水泥石屑和悬浮式石灰粉煤灰集料。我省近年来修建的高速公路，其路面基层９５％左右都采用水泥稳定砂砾作为沥青路面的半刚性基层，它以特有的强度高、稳定性好、便于施工等优点，而被广泛使用。     

钢渣对半刚性基层力学强度及稳定性影响分析

为促进工业固废钢渣在道路工程中的再生利用,对钢渣经过二次加工形成再生骨料应用于半刚性基层水泥稳定材料中,通过分析钢渣对水泥稳定材料的无侧限抗压强度、抗弯拉强度和干缩特性影响,定量评价钢渣的再生利用效果。结果表明:随着钢渣掺量增大,水泥稳定材料的强度逐渐增大,当掺量增大至70%,无侧限抗压强度提升1.4倍,抗弯拉强度提升1.8倍;水泥稳定钢渣碎石混合料的每日干缩应变随时间变化逐渐减小,累计干缩应变随时间变化先快速增大后趋向稳定,其中以前5 d的干缩应变变化最为明显,120 d后干缩应变基本稳定。对于4种不同性质的钢渣,钢渣掺量为50%达到稳定状态时,最大补偿收缩率为37.7%,最小为25.5%。钢渣陈化时间越长,膨胀性越小,则补偿收缩率越小。钢渣掺量越大,补偿收缩率增大,当钢渣掺量增大至70%,可补偿收缩40.1%。在水泥稳定材料中掺入钢渣,将对干燥收缩起到良好的补偿作用,对减小半刚性基层的开裂起到了积极作用。     

水泥稳定钢渣碎石基层材料路用性能研究

通过室内浸水膨胀率试验、CBR试验及无侧限抗压强度试验,设计了60 %钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石材料配合比,对比研究了水泥稳定钢渣碎石与水泥稳定碎石路用性能。结果表明:粗型C级配钢渣碎石材料承载力和体积稳定性最好,4 %水泥掺量的稳定钢渣碎石抗压强度满足基层强度设计要求;水泥稳定钢渣碎石养生前期力学强度增长速率大于后期强度增长速率,室内标准养生试件抗压强度较现场养生试件强度提高了17 %,16 %;干缩观测时间≥28天,水泥稳定钢渣碎石干缩性基本消失;冲刷时间>60分钟,水泥稳定钢渣碎石累计冲刷量曲线减缓,质量损失显著减小。     

水泥稳定碎石基层级配研究

水泥稳定碎石基层作为一种良好的半刚性基层材料,在我国高等级公路上得到广泛运用。参考SMA级配的设计思想,分析了5种不同级配水泥稳定碎石的结构,并进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明在水泥用量相同的前提下,骨架密实结构的水泥稳定碎石具有较高的强度。改变水泥稳定级配碎石的结构类型即由传统的悬浮密实结构转变成骨架密实结构,可改善半刚性基层材料的力学性能。     

橡胶-水泥稳定碎石持强增韧特性研究

为了增加水泥稳定碎石半刚性基层材料的韧性，有效提高其抗裂性能，以减少因基层开裂引起的路面反射裂缝，以粒径为2.36~4.75 mm的橡胶颗粒等体积替换同粒径的集料，制备了持强增韧型橡胶-水泥稳定碎石材料。橡胶颗粒掺量分别为该粒径集料总体积的38%、57%、76%和95%。采用材料试验系统（MTS）开展了7 d无侧限抗压强度试验、四点弯曲强度试验和劈裂强度与模量试验，揭示了无侧限抗压强度、最大劈裂与弯拉应变及劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的变化规律，提出了一种强度满足规范要求、模量可调控的水泥稳定碎石材料制备方法。研究结果表明：橡胶-水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度随橡胶颗粒掺量的增加而减小，且两者呈幂函数关系，当掺量在80%以下时可满足规范中的强度要求；最大劈裂应变随橡胶颗粒掺量的增加而逐渐增大，在保证强度的基础上，极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的1.9倍，而弯拉应变则先增大后减小，在保证设计强度的前提下，极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的3.79倍；劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的增加而减小，两者呈幂函数关系；橡胶-水泥稳定碎石的韧性较传统水泥稳定碎石显著增强，从而提高了其作为半刚性基层材料的抗裂性能；橡胶颗粒的掺入使水泥稳定碎石在保证强度的前提下，实现了破坏应变显著增大（即断裂能显著增大）、模量可调可设计的功能。     

半刚性基层沥青混凝土路面冷再生机理分析

研究了水泥稳定旧沥青混凝土路面材料的再生机理,通过强度对比试验和微观结构分析,探讨了沥青和半刚性基层材料对水泥稳定再生材料强度的影响;试验证明随着沥青混合料比例的增大,材料的强度降低;旧集料与水泥水化产物间存在薄弱界面,对强度有不利影响.     

水泥稳定废弃混凝土再生集料性能研究

为提高废弃混凝土再生材料的使用量，以100%废弃混凝土再生集料作为路面基层集料，进行了原材料试验、配合比设计、不同水泥掺量稳定再生集料的击实试验和无侧限抗压强度试验。结果表明：再生集料规格良好，最佳含水率在5.5%～7.5%之间；在水泥掺量为3%和4%时，再生集料的无侧限抗压强度不低于天然集料的强度，可以满足高等级公路和重载交通路面基层的建设要求；建立了针对再生集料的静压成型和振动成型的无侧限抗压强度之间的对应关系，为工程建设提供依据。     

新疆地区半刚性基层材料与结构设计参数研究

本文以新疆地区常用水泥、二灰及级配砂砾等半刚性基层材料,选用典型的骨架密实型及悬浮密实型级配,通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、抗压回弹模量试验等研究了二灰稳定砂砾设计参数与龄期、水泥稳定砂砾设计参数与水泥剂量的关系,采用数理统计方法确定了新疆地区无机结合料稳定砂砾半刚性基层的设计参数取值范围。     

粉煤灰对水泥稳定路面基层材料的性能影响研究

传统的水泥稳定类半刚性基层往往存在抗裂性差以及施工和易性不好等缺点,为了克服这些缺点,引入水泥粉煤灰稳定粒料这种新型半刚性基层材料。研究了掺不同剂量粉煤灰的水泥粉煤灰稳定粒料基层的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度、回弹模量等路用性能,并同水泥稳定粒料基层的路用性能进行了对比。试验结果表明:利用10%粉煤灰等量替代碎石的水泥粉煤灰稳定碎石基层具有良好的路用性能,具有广阔的工程应用前景。     

水泥稳定砖与混凝土再生集料基层的性能研究

为了研究水泥稳定砖与混凝土建筑垃圾再生集料基层性能,采用扫描电子显微镜和工业CT分别对砖渣、旧混凝土和新集料的表面与内部结构进行扫描,开展了再生集料与新集料的基本特性试验,并进行了对比分析;针对不同掺量再生集料,开展了4种水泥剂量稳定基层混合料的7d无侧限抗压强度试验以及质量分数为4%的水泥稳定基层混合料的不同龄期无侧限抗压强度、不同龄期劈裂强度、90d抗压和劈裂回弹模量、抗冲刷、抗冻融、干缩与温缩等一系列系统室内试验,对比分析了试验结果;铺筑了试验路并进行了跟踪监测。试验结果表明:与天然集料相比,再生集料表面微孔隙多且内部含孔隙或微裂隙,其密度小、吸水率大、压碎值大;随再生集料掺量的增加,混合料的最大干密度和最佳含水率分别呈近似线性减小和增大;随再生集料掺量的增加,混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压模量与劈裂模量均呈先增后减的变化规律,抗冲刷能力下降,抗冻融性能变化不大,干缩系数减小,温缩系数变大;7d无侧限抗压强度和90d劈裂强度均满足规范的要求;试验路性能良好,证明砖与混凝土再生集料用作半刚性基层材料是可行的。