全固废地聚物稳定钢渣基层的性能及微观特性分析

为探索钢渣集料、粉煤灰、高炉矿渣粉全固废制备道路基层材料的可行性，利用工业固废胶凝潜力，开发地聚物稳定钢渣(GeoSS)基层材料，提出GeoSS混合料设计流程，并研究了不同硅铝质粉料剂量和碱用量对力学强度、干缩性能、碳减排效益、重金属浸出浓度的影响，最后利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM/EDS)分析了GeoSS混合料的地聚合反应和地聚物-钢渣界面特性。结果表明：GeoSS混合料具有优异的抗压强度和劈裂强度，总干缩系数远小于水泥稳定碎石C5,能够满足极重、特重交通的高速公路基层所需的承载能力和路用需求。相较于水泥稳定碎石C5,GeoSS混合料的碳排放当量最高可降低54.21%,具有显著的碳减排效益。地聚物胶凝产物通过物理吸附和化学结合，将固废原材料的重金属离子所封固，浸出液中Pb和其他重金属浓度分别满足Ⅳ级和Ⅲ级地下水标准，对道路周围环境的污染风险较低。粉煤灰和矿渣粉通过碱激发产生了水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和水化硅铝酸钠(N-A-S-H)等胶凝产物；同时在地聚物结合料的碱性条件下，钢渣集料表面水化速率加快并产生胶凝化，生成了晶体产物水化石榴石和...     

砖混再生集料用于水稳基层试验研究

为解决废弃建筑垃圾堆积造成环境污染和资源浪费的问题，将建筑垃圾破碎成砖混再生集料用于水泥稳定碎石基层，以实现其资源化利用，同时解决天然石料资源日益匮乏的问题。首先研究了砖混再生集料的性质，然后配制了6种不同再生集料掺量的水泥稳定碎石混合料，以抗压强度、劈裂强度、干缩性能和抗冲刷性能为指标，研究其路用性能。试验结果显示：相比天然集料，砖混再生集料具有密度小、压碎值较大、吸水率高的特点；随着再生集料掺量的增加，混合料的抗压强度和劈裂强度先增大再减小；干缩系数和抗冲刷损失质量随着再生集料掺量的增加而增大。当水泥剂量为4%时，不同再生集料掺量的水稳碎石混合料强度范围为3.9 MPa～5.4 MPa,可满足不同交通量的高速公路和一级公路基层强度要求。     

振动对水泥稳定碎石搅拌过程和性能的影响

为了研究振动对水泥稳定碎石搅拌过程及其性能的影响规律，通过对不同搅拌方式搅拌功率曲线的测试，结合水泥稳定碎石在搅拌过程中不同阶段的流变状态，分析振动对水泥稳定碎石搅拌过程的影响。在此基础上采用不同水泥掺量的C-B-1型和C-B-3型水泥稳定碎石混合料，开展振动搅拌与常规搅拌的对比试验，分析振动对水泥稳定碎石抗压强度、微观结构、干缩性能的影响。结果表明：水泥稳定碎石搅拌过程可根据搅拌功率变化趋势的拐点分为干拌阶段、弥散阶段、裹覆阶段和均匀阶段，混合料逐渐从弹性体转变为具有一定塑性的黏-弹性体；振动能量能减小混合料各组分间的内摩擦力，搅拌功率比常规搅拌方式低9.1%~15.2%，振动加快了各组分弥散阶段的搅拌过程，湿拌时间缩短了37.5%；与常规搅拌相比振动搅拌改善了水泥稳定碎石混合填充料的均匀性，微观结构均匀且致密，有更多的C-S-H凝胶使其抗压强度更高且强度变异系数更小；同强度标准时不同搅拌方式混合料水泥用量呈线性正相关，水泥节约量与水泥用量呈线性正相关，水泥节约率与水泥用量成反比例函数关系；振动搅拌混合料节约的水泥量随水泥用量的增加而增多；振动搅拌水泥掺量为5%的C-B-1型混合料时其平均最大干缩应变量要比常规搅拌的少20.4%，平均干缩系数少18.7%，且干缩系数变异性更小。     

水泥乳化沥青再生水泥稳定碎石基层材料研究

采用水泥和乳化沥青再生水泥稳定碎石回收材料,通过马歇尔击实法确定了再生混合料的最佳外加水量和最佳乳化沥青用量,测试了不同水泥用量下再生混合料高温养生后的劈裂强度、浸水劈裂强度比、冻融劈裂强度比,以及混合料不同龄期的劈裂强度和抗压强度.试验结果表明,水泥和沥青同时影响再生混合料的强度,随着水泥用量增大,再生混合料的最终劈裂强度增加,水稳定性增强,7d劈裂强度和抗压强度增长速度加快.再生混合料中的最优水泥用量需要综合考虑乳化沥青再生混合料设计标准和无机胶凝材料再生混合料设计标准来确定,本文推荐最佳水泥用量取2.5％左右.     

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。     

固废基硫铝酸盐水泥固化低液限粉土的试验研究

为探究固废基硫铝酸盐水泥对低液限粉土的固化规律和效果,开展无侧限抗压强度、劈裂强度、CBR、XRD、TGA和SEM等试验,研究复掺不同比例硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的固化剂对固化土力学性能的影响及其微观机理。研究结果表明:相对于普通硅酸盐水泥,固废基硫铝酸盐水泥水化产物中钙矾石含量较高,水化硅酸钙含量较少。单掺掺量为6%的固废基硫铝酸盐水泥固化土,其无侧限抗压强度前期增长较快,后期增长相对缓慢,28 d强度可以达到0.83 MPa;确定胶凝材料掺量为6%,将固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行复掺时,随普通硅酸盐水泥占胶凝材料比例的增加,固化土抗压强度和劈裂强度逐渐提高,膨胀量逐渐降低。当普通硅酸盐水泥比例由60%上升到70%时,固化土强度提高最为显著,两种水泥的互补性发挥得最好,CBR可达235%,28 d强度可达2.25 MPa。     

不同建筑垃圾掺量的水泥稳定级配碎石混合料性能

基于无侧限抗压强度试验、弯拉强度试验、动态压缩模量试验、温缩与干缩试验与三分点加载疲劳试验，研究建筑垃圾再生集料（CWRM）掺量对水泥稳定级配碎石混合料力学性能、变形特性与抗疲劳耐久性能的影响，建立建筑垃圾再生水泥稳定级配碎石混合料力学性能之间的相关性。研究表明：随着CWRM掺量的增大，建筑垃圾再生集料水泥稳定碎石混合料的力学强度降低、干缩系数与温缩系数增大，同时抗疲劳耐久性能降低。建筑垃圾再生水泥稳定级配碎石混合料具有良好的抗疲劳耐久性能，建议适宜的CWRM掺量不超过40%，且水泥掺量宜为4%～6%。     

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。     

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。     

石膏对水泥乳化沥青混合料强度的影响

研究了水泥水化产物中钙矾石(AFt)对水泥强度、乳化沥青混合料马歇尔稳定度的影响,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析水化产物的物相和微观形貌。结果表明:随着石膏掺量的增加,水泥熟料强度和混合料马歇尔稳定度呈倒V型变化,石膏掺量3%(以SO_3为标准)时性能最好;添加石膏后水泥熟料水化产物中出现AFt,而且随着石膏用量的增加,水泥熟料的水化产物中出现更多AFt和Ca(OH)2,适当含量AFt穿插在水化产物中促使其内部结构更加密实,有助于强度提高。     

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 %。     

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.     

水泥稳定钢渣-碎石混合料性能试验研究

以扬州高邮钢渣为原材料,开展水泥稳定钢渣碎石基层混合料性能研究.结果 表明:钢渣的浸水膨胀率最大为1.07％,满足≤2％的技术要求.当水泥剂量为4.0％时,按照设计级配,水泥稳定钢渣碎石基层混合料强度性能满足设计要求.随着龄期的增长,混合料的劈裂强度、回弹模量、抗冲刷性能等指标均达到设计标准,能满足使用要求.     

膨胀剂对水泥稳定碎石温缩性能及干缩性能的影响研究

半刚性基层材料为我国最主要的基层类型，具有强度高、造价低廉等众多优点，然而只有保证期结构完整性的条件下，才能发挥其承载及传力作用。为此，选取钙矾石类膨胀剂，拟定5%，10%，15%，20%共4个膨胀剂掺量，采用干缩试验、温缩试验以及抗折强度试验，研究膨胀剂对水泥稳定碎石抗裂性能的影响。结果表明:添加膨胀剂后，水泥稳定碎石的温缩应变及温缩系数显著降低；随着膨胀剂掺量的增大，膨胀剂掺量对水泥稳定碎石温缩性能影响的敏感性降低；随其养生龄期的延长，水泥稳定碎石的干缩应变逐步增大，添加膨胀剂后，干缩应变和干缩系数显著降低。稳定剂掺量与抗折强度回归分析表明，当稳定剂掺量为7.0%时，抗折强度最大，为最佳掺量。     

水泥稳定碎石强度影响因素的试验研究

通过室内试验研究各因素对水泥稳定碎石强度影响规律。结果表明:振动法试验结果更具有代表性,振动法成型试件强度平均为芯样强度的1.19倍,而静压法成型试件为0.55倍;水泥剂量对初始强度影响效果不明显,水泥剂量小于5%时对水泥稳定碎石极限强度影响显著,水泥剂量超过5%时,水泥剂量增加1%时极限强度提高不超过10%;成型方法对试件结构尤其是矿料级配及矿料排列影响很大,振动法成型试件28 d后强度接近于静压法的2.54倍;骨架密实型水泥稳定碎石比悬浮密实型初始强度约大19%、后期强度约大10%;试件密度提高1%,水泥稳定碎石强度至少提高11%;龄期28 d前水泥稳定碎石强度增长较为显著,达到28 d时水泥稳定碎石强度可达极限强度的75%以上。     

高速公路沥青路面水泥稳定土配比和性能的试验研究

进行水泥稳定土的重型击实试验，确定各配合比条件下水泥稳定土的最优含水率和最大干密度；采用无侧限抗压强度试验，确定水泥稳定土混合料适宜的水泥和添加剂剂量。研究结果表明:添加剂掺量对水泥稳定土最优含水率和最大干密度的影响不大；掺1%，2%添加剂时，最优含水率和最大干密度变化甚微；随着水泥剂量的增大，水泥稳定土7天无侧限抗压强度增大，强度变异系数减小，表明路面结构层出现强度薄弱区的概率减小；推荐满足我国高速公路和一级公路（重交通）等级基层材料适宜水泥剂量为12.00%，底基层材料适宜水泥剂量为6.75%；添加剂掺量宜为水泥质量的2.00%。     

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。