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水泥稳定珊瑚砂基层材料配合比设计及路用性能研究

发布时间:2020-10-20 18:33
   随着“一带一路”发展战略不断推进,世界各地对海洋岛礁的开发和建设力度也逐步增大。在海岛上建设施工时,用于筑路的砂砾材料稀缺,一般需要从港口进行运输采集,这样不仅耗时耗力,而且影响正常施工进行。岛礁上含有丰富的珊瑚砂资源,可以被用来填筑路面基层,但珊瑚砂材料本身较脆、吸水率较大,在道路工程应用过程中存在路面基层易开裂、强度不足等问题。因此按照岛礁珊瑚砂工程需求特点,开展水泥稳定珊瑚砂配合比设计、力学特性及微观结构、收缩性能和路用性能研究,研究成果对珊瑚砂合理用于路面基层,保护生态环境,降低工程造价,具有重大的社会经济效益。论文首先对珊瑚砂材料的矿物成分和微观结构等性质进行研究分析。然后通过室内试验,确定水泥稳定珊瑚砂混合料配合比,并对珊瑚砂破碎形态进行分析,掌握水泥稳定珊瑚砂混合料受压破坏机理;其次对海水拌合养护水泥稳定珊瑚砂混合料性能进行研究,通过分析水泥稳定珊瑚砂混合料水化产物、微观孔隙、颗粒界面微结构等特征,阐明宏观性能与微观结构关系;最后,研究混凝土膨胀剂对水泥稳定珊瑚砂混合料收缩特性影响规律,并从力学特性、水稳定性、冲刷性能等方面对水泥稳定珊瑚砂混合料路用性能进行评价。研究结果表明:当水泥用量为7%时,水泥稳定珊瑚砂混合料强度满足设计3MPa~5MPa要求,此时混合料整体表现出脆性破坏特征,裂缝贯穿于珊瑚骨料;海水拌合养护提高了水泥稳定珊瑚砂早期强度,延缓了中期强度发展速率,但对后期强度影响较小;按照水泥用量为6%、FQY膨胀剂用量为8%设计的水泥稳定珊瑚砂混合料,其强度满足设计要求、抗裂性较好、平均收缩系数与7%水泥用量未掺早强剂相比降低32.3%。水泥稳定珊瑚砂混合料强度和刚度随龄期增加逐步增大,软化系数大于0.9,水稳定性较好,满足岛礁路面基层路用性能要求。
【学位单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2019
【中图分类】:U414
【部分图文】:

颗粒形态,珊瑚砂,颗粒形态,颗粒形貌


10 20 30 40 50 60 700200 I2θ/(°)图2.1 珊瑚砂矿物成分分析 2.2 和图 2.1 中分析得出,碳酸钙具有明显的衍射峰,而其它化合物在弱。珊瑚砂的主要矿物组成为为文石和高镁方解石,碳酸盐含量达到 96珊瑚砂颗粒形貌砂颗粒形貌会对水泥稳定珊瑚砂性能产生一定影响,通过采集珊瑚砂颗形貌分析,并确定各种成分占比,具体结果见图 2.2。普通砂颗粒形貌

颗粒形态,颗粒形态,珊瑚砂


其中,块状与棒状结构较致密,完整性强,纺锤状次之,片状结构多为贝壳碎屑,笼状结够内部多孔,强度较小,完整性较差。经过统计其中前三者组分含量约在25%上,片状和笼状占大约 15%,粒状占 60%。从图 2.3 看出普通砂颗粒形貌主要有块状、粒状以及较少的棒状和厚片状,颗粒较珊瑚砂密实,无孔隙。(3)微观形貌采用 Hitachi 公司生产的 S-4800 型冷场发射扫描电镜 SEM 观查珊瑚砂碎屑及普通砂微观形貌,测试结果见图 2.4。图 2.4(a)和(b)为珊瑚砂,(c)和(d)为普通砂微观形貌。从图 2.3(a)和(b)中可以看到珊瑚砂表面较粗糙,凹凸不平、多孔隙、且整体表面附着大量细微颗粒,珊瑚砂整体呈层状与笼状结构。(a) (b)

微观形貌,珊瑚砂,微观形貌,笼状


图 2.3 普通砂颗粒形态从图 2.2 可以看出,珊瑚砂颗粒形状基本有六类;纺锤状、块状、棒状、片状、笼状。其中,块状与棒状结构较致密,完整性强,纺锤状次之,片状结构多为贝,笼状结够内部多孔,强度较小,完整性较差。经过统计其中前三者组分含量约上,片状和笼状占大约 15%,粒状占 60%。从图 2.3 看出普通砂颗粒形貌主要有粒状以及较少的棒状和厚片状,颗粒较珊瑚砂密实,无孔隙。(3)微观形貌采用 Hitachi 公司生产的 S-4800 型冷场发射扫描电镜 SEM 观查珊瑚砂碎屑及普观形貌,测试结果见图 2.4。(a) (b)
【参考文献】

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本文编号:2849013

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