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。     

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。     

掺铣刨料的水泥稳定碎石基层材料路用性能研究

为将道路改扩建产生的铣刨料进行再生利用以实现资源节约和环境保护,文中针对铣刨料进行水泥稳定碎石基层材料研究,分别选用掺量为0%～40%不等的铣刨料进行碎石材料的配合比设计,根据碎石材料无侧限抗压强度、抗压回弹模量、抗弯拉强度、劈裂强度、干缩应变等指标,探究掺铣刨料的水泥稳定碎石基层材料路用性能变化规律。     

生活垃圾焚烧炉渣集料基本性质及其对水泥稳定碎石性能影响的研究

生活垃圾焚烧炉渣集料(炉渣集料)具有连续的级配分布、一定的强度性能和潜在的水硬性能,可替代天然集料应用在水泥稳定碎石中.但炉渣集料基本性能对水泥稳定碎石的强度性能的影响尚不明晰.首先,对不同产地炉渣集料的基本性能进行研究;其次,以炉渣集料替代一定比例、同粒径的天然集料,进行水泥稳定炉渣碎石的配合比设计,基于无侧限抗压强度试验确定不同掺量炉渣集料的水泥稳定炉渣碎石的强度性能;最后,基于相关性分析,确定炉渣集料基本性能对水泥稳定炉渣碎石击实特性和强度性能的影响.试验结果表明:水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率随炉渣集料掺量增加而增大、最大干密度随炉渣集料掺量增加而减小;随着炉渣集料掺量增加,水泥稳定炉渣碎石的强度逐渐降低,且水泥稳定干法炉渣碎石的强度高于水泥稳定湿法炉渣碎石强度.水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率与炉渣集料的吸水率相关性较高;水泥稳定炉渣碎石的无侧限抗压强度与炉渣集料的密度、吸水率和烧失量呈正相关、与炉渣集料的压碎值呈负相关.     

水泥粉煤灰稳定碎石力学特性研究

为了评价水泥粉煤灰稳定碎石力学特性,该文研究了养生龄期、粉煤灰掺量对水泥粉煤灰稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和回弹模量的影响规律。结果表明:随着龄期的增长,水泥粉煤灰稳定碎石的力学性能均随之增大;粉煤灰的掺加对水泥稳定碎石早期无侧限抗压强度和劈裂强度都有影响,掺量越大早期强度越低;掺加粉煤灰对长期强度有利,随着粉煤灰掺量的增加,无侧限抗压强度和劈裂强度先增大后减小,存在最佳掺量;在进行混合料设计时,可以适当降低7d强度,建议以90d强度作为设计强度;随着粉煤灰掺量的增加,回弹模量呈减小的趋势。随着养生龄期的增长,材料的压折比逐渐降低,弹强比逐渐提高,随着粉煤灰掺量的提高,材料的压折比先减小后增大,弹强比逐渐降低。     

水泥粉煤灰稳定再生集料的路用性能研究

采用水泥粉煤灰作为无机结合料稳定再生集料,研究再生集料掺量、来源、龄期、外加剂等因素对水泥粉煤灰稳定碎石路用性能的影响。试验结果表明:水泥粉煤灰稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度以及弯拉强度随再生集料掺量的提高均呈先增大后减小的趋势,并在80%再生粗集料掺量时达到峰值;100%再生粗集料掺量时,混合料的强度比80%掺量略有降低,但仍高于全天然集料混合料的强度。使用再生细集料的全再生集料混合料的强度比100%再生粗集料混合料的强度提高大约30%;再生集料来源、成分与处理工艺影响水泥粉煤灰稳定再生碎石的力学指标;再生集料显著增加了混合料的干缩应变,采用专用外加剂可使再生集料混合料的应变接近天然集料混合料,建议在水泥粉煤灰稳定再生碎石配合比设计阶段增加干缩控制指标,推荐28d干缩应变不大于300×10-6。     

橡胶纤维水泥稳定碎石路用性能研究

对公路基层广泛采用的水泥稳定碎石的路用性能进行研究,采用橡胶颗粒混掺聚丙烯纤维增强该种稳定材料的路用性能。根据材料抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度、冻融劈裂及材料干缩试验验证橡胶纤维水泥稳定碎石基层的路用性能改善结果。结果表明,传统水泥稳定碎石基层混掺橡胶颗粒及聚丙烯纤维后,抗拉强度、抗冻性、干缩特性均有明显改善。采用该种材料可以有效降低车辆荷载作用下基层开裂的概率,对降低半刚性基层沥青路面反射裂缝有重要意义。     

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。     

碎石掺量对水泥稳定花岗岩风化料材料特性的影响分析

从无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冻性能、抗冲刷性能及收缩特性6个方面,对3种不同碎石掺量的水泥稳定花岗岩风化料的材料特性进行了试验研究。结果表明:增加碎石掺量可以改善水泥稳定花岗岩风化料的抗压强度、刚度、抗冻性能、抗冲刷性能及收缩特性;随碎石掺量的增加,材料的抗弯拉性能略有下降,但降幅很小,对材料整体性能的影响不明显;与碎石掺量由30%增加到40%相比,碎石掺量由20%增加到30%时材料性能的改善更为明显。从材料性能和经济效益两方面考虑,建议一般情况下水泥稳定花岗岩风化料底基层材料采用30%的碎石掺量,重载交通条件下的高速公路和一级公路底基层采用40%的碎石掺量。     

聚酯纤维和聚丙烯纤维水泥稳定碎石力学性能研究

通过大量室内试验,研究了聚酯纤维及聚丙烯纤维对水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量等力学性能的影响。结果表明:聚酯纤维和聚丙烯纤维都可以大幅度地提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和劈裂强度,降低抗压回弹模量;给出了纤维最佳质量掺量,聚酯纤维约为0.07%,聚丙烯纤维约为0.05%;相同龄期、相同纤维掺量的情况下,聚酯纤维水泥稳定碎石比聚丙烯纤维水泥稳定碎石的强度高、回弹模量低。同时,根据试验结果分析,得出了聚酯纤维、聚丙烯纤维掺量与水泥稳定碎石各力学性能指标的回归关系式。     

橡胶水泥稳定碎石振动击实试验研究

对不同橡胶粉掺量的水泥稳定碎石混合料进行了振动击实试验,并测定了不同橡胶粉掺量结合料的最大干密度、最佳含水量;分析了橡胶粉含量对水泥稳定碎石的无限侧抗压强度的影响;最后采用冲刷试验和干燥收缩性能试验分析了橡胶粉对水泥稳定碎石性能的影响.结果表明：一定含量和细度的橡胶粉能够略微改善水泥稳定碎石的抗压强度,提高水泥稳定碎石的稳定性.     

水泥稳定碎石基层含水量对回弹模量影响的试验研究

路面半刚性基层的无侧限抗压强度与基层含水量的变化有关。采用现场承载板法测试了不同含水量基层的回弹模量,得出不同水泥掺量的水泥稳定碎石的含水量与回弹模量的关系。研究结果表明:水泥稳定碎石的回弹模量随着含水量的增大而减小。在低含水量和高含水量情况下,回弹模量变化趋势都较为平缓,当水泥稳定碎石的含水量状态处于第一界限含水量与第二界限含水量之间时,基层回弹模量对含水量的变化较为敏感。通过对比分析得出无侧限抗压强度高的水泥稳定碎石基层对含水量的变化最为敏感,从另一方面说明水泥掺量越大,基层回弹模量对含水量越敏感。基于试验结果,建议基层含水量应控制在4.5%最优含水量附近,可保证基层无侧限抗压强度不至于降低过大。     

聚丙烯纤维增强再生水泥稳定碎石基层材料性能研究

通过对0 %～0.4 %掺量聚丙烯纤维（PP）和0 %～60.0 %再生骨料（RA）进行了30组再生水泥稳定碎石材料组成设计,开展了无侧限抗压强度、劈裂强度、干缩系数及疲劳寿命性能试验研究。结果表明:采用0.3 %聚丙烯纤维可显著提升再生水泥稳定碎石相关性能,稳定碎石材料的疲劳寿命和劈裂强度受再生骨料掺量的变化最为敏感;在综合保障再生水泥稳定碎石性能的基础上,再生骨料利用率最大可达到50.0 %。     

水镁石纤维对再生基层材料路用性能的影响

为了改善再生基层材料路用性能,选取不同水镁石纤维和水泥的掺量作为关键影响因素,采用无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、抗弯拉强度试验和抗压回弹模量试验,评价影响因素对再生基层材料的路用性能影响;采用干缩和温缩性能试验,评价不同水镁石纤维掺量对再生基层材料收缩性能的影响。研究结果表明:增加水镁石纤维和水泥的掺量对再生基层材料各项力学性能有所增强,但水镁石纤维对再生基层材料的不同性能改善略有差异。其中,随着纤维掺量的增加,在掺量小于4%时,再生基层材料的劈裂强度与抗弯拉强度为阶梯式增加;在掺量大于等于4%时,其增长速度相对缓慢。此外,掺入水镁石纤维对再生基层材料的干缩和温缩性能也均有所改善。     

水泥稳定废粘土砖再生集料基层材料性能试验

为研究掺入废砖块集料后水泥稳定碎石性能的变化规律,在试验中将废砖块集料按20%,40%,60%,80%和100%的比例（质量分数,后同）分别替代粗、细集料配制成2组集料后,用5%水泥拌和制备试件,并测试了混合料的击实特性和试件的抗压、抗折强度、抗压回弹模量、干缩以及抗冻性。结果表明：废砖块集料含量多的混合料最大干密度较小而最佳含水率较大;随着废砖块集料含量的增加,试件抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干缩应变和抗冻指数随之下降,而-15℃～40℃温缩应变随之增大;为满足规范对基层强度的最低要求,建议混合料中废砖块集料替代天然粗集料或细集料的替代率分别不要超过70%和90%;另外,在冬季严寒地区,还应该考虑废砖块集料的使用引起的强度损失。     

搅拌方式对水泥稳定碎石混合料抗压强度的影响

为了提高水泥稳定碎石混合料的搅拌均匀性,改善抗压强度,采用正交试验的方法,对水泥质量比（用量,下文同）为4%的悬浮密实型混合料,通过分析振动搅拌条件下不同位置混合料的7 d无侧限抗压强度及其变异系数,确定搅拌时间、湿拌时间、振动频率和搅拌速度的合理取值与匹配,并在此基础上对3%、4%和5%水泥用量的悬浮密实型和骨架密实型混合料,开展振动搅拌与普通搅拌的对比试验,分析振动搅拌对水泥稳定碎石混合料抗压强度的影响。结果表明：在振动搅拌条件下,搅拌时间对混合料抗压强度的影响最大,振动频率和搅拌速度次之,湿拌时间的影响最小,并且随着各搅拌参数取值的增大,抗压强度增加且变异系数降低;在选用合理搅拌参数的基础上,振动搅拌能够显著提升混合料的强度指标,但随着水泥用量增加,振动搅拌混合料的强度提高率降低;与普通强制搅拌相比,振动搅拌悬浮密实型混合料的强度平均提高20.7%,骨架密实型混合料的强度平均提高16.1%,强度变异系数降低约40%;在相同的水泥用量下,振动搅拌和普通强制搅拌的骨架密实型混合料强度都明显高于悬浮密实型,但振动搅拌对悬浮密实型混合料更为敏感,强度提升幅度更大。     

龄期对水泥稳定基层强度与模量的影响研究

针对沥青路面水泥稳定类基层存在着设计指标、施工控制指标、竣工验收指标的不一致性,文章通过对水稳基层材料的室内试验研究了不同龄期对骨架密实型水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度和顶面抗压回弹模量的影响,并根据试验结果找出强度与模量随龄期的变化规律。研究结果表明:无侧限抗压强度与抗压回弹模量都随龄期单调变化,而且变化规律相似。     

振动成型法水泥稳定碎石最优级配的设计

采用灰色关联分析方法,对不同级配的水泥稳定碎石混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗弯拉回弹模量、干缩抗裂系数、温缩抗裂系数等路用性能指标进行综合评价分析,进而确定最优的混合料级配,为水泥稳定碎石的级配设计提供依据。