水泥—乳化沥青固化礁砂路用性能研究

发布时间：2017-03-19 19:02

  本文关键词：水泥—乳化沥青固化礁砂路用性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前,南海的开发和利用是我国经济和国防建设的重要环节。海洋岛礁是我们进行各项活动的基地,大力建设岛礁势在必行。但岛礁远离大陆,建筑材料匮乏,远洋运输造价成本太高,这些都极大地制约了岛礁的发展。为了降低建筑材料成本和保护海洋生态,就地取材,采用海洋中富含的珊瑚礁岩和钙质砂充当建筑骨料,能最大限度弥补材料不足造成的困难。本文以水泥和乳化沥青为主要结合剂,采用级配的珊瑚礁岩和钙质砂充当粗、细集料,对其基本的力学性能和路用性能以及细微观结构进行研究,证明了水泥-乳化沥青固化礁砂混合料修建公路或飞机场路基的可行性,得出了以下结论：(1)根据最大密度曲线理论,结合集料最大粒径的控制,采用泰勒“n”法设计出SHJS-1-SHJS-5五种珊瑚礁砂级配。通过计算每种级配的不均匀系数和曲率系数,结合“贝雷法”对这些级配进行评价,结果表明：除SHJS-5级配属于细集料难以评价,其他四种级配良好,骨架作用比较明显,细料填充效果不错。(2)试验采用均匀设计对不同水泥掺量、乳化沥青用量和外掺水用量三个因素进行实验设计。通过击实试验确定了7组设计不同混合料的最大干密度和最优含水量,确定了水泥-乳化沥青礁砂试件成型外掺用水量和质量控制。采用150mm×150mm圆柱型试样静压成型,对7组设计不同的混合料进行7d无侧限抗压强度试验,试验表明：SHJS-1级配和SHJS-2级配强度相差很小,SHJS-3～SHJS-5级配在强度上明显低于上述两种级配。经优化后决定选择SHJS-2级配作为混合料的最终级配。(3)水泥-乳化沥青礁砂基层材料7d无侧限抗压强度值较低,随着时间的增加和水分的排出,混合料的强度逐渐上升。采用7d强度作为水泥-乳化沥青固化礁砂基层材料的标准强度,但考虑到礁砂颗粒破碎特性和混合料水分排出缓慢情况,以28d强度为辅助强度。(4)水泥-乳化沥青礁砂无论7d强度还是28d强度均小于水泥礁砂,水泥-乳化沥青礁砂90d抗压回弹模量明显低于同龄期的水泥礁砂,乳化沥青用量越大,混合料强度和模量降低越多。但就劈裂强度而言,相同龄期下水泥礁砂与水泥-乳化沥青礁砂相差不大。浸水强度试验表明该混合料在雨水浸泡后强度出现明显的下降,实际工程中需要特别注意基层的湿度状态。水泥乳化沥青礁砂失水率随着时间推移出现先急剧增大后平缓增长,直至逐步趋于稳定。乳化沥青的掺入可有效的降低混合料的干缩应变,但水泥掺量超过6%后,乳化沥青掺入并不能明显的改善混合料的干缩特性。水泥-乳化沥青礁砂与水泥礁砂温缩应变曲线大致相同,乳化沥青的掺入对混合料的温缩性能影响极小,水泥用量与温缩性能有关。(5)通过基层强度,结合收缩试验和水稳定试验,本文推荐水泥-乳化沥青固化礁砂基层材料的最佳配合比为水泥用量6%,乳化沥青用量为2.5%。(6)珊瑚礁岩、砂是极易破碎的。在试样成型过程中,礁砂出现大面积破碎,破碎率Bg=37.64,礁砂骨料在粒径大于4.75mm以上的粒组破碎严重,尤其是粒组范围在19.5mm～31.5mm,通过百分率骤然增加将近10%。(7)乳化沥青属热力学不稳定体系,破乳过程就是油水分离的过程。水泥的掺入会加速乳化沥青破乳的速率。珊瑚礁砂是一种碱性集料,与阳离子乳化沥青有良好的粘附性。礁砂、沥青和水泥三者在混合料的浆体-界面上发生水化反应,水泥水化产物同乳化沥青相互交织形成了突起的针柱状立体结构,该结构将松散的集料单元粘合成整体,起到了土工织物的作用,增强了混合料抗变形的能力。水泥填充了界面上产生的大小孔隙,提高界面的粘结性。通过SEM试验发现：混合料中没有新物质的生成,各物质之间只是物理复合。
【关键词】：水泥-乳化沥青 珊瑚礁砂 集料级配 力学性能 路用性能 破碎特性 微观结构
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 研究现状12-18
• 1.2.1 珊瑚礁砂物理力学特性研究现状12-14
• 1.2.2 固化稳定剂研究14-15
• 1.2.3 混合料的固化稳定化研究15-18
• 1.2.4 存在的问题18
• 1.3 主要研究内容18-19
• 1.4 研究技术路线19-20
• 1.5 研究特色与创新点20-21
• 第二章 水泥-乳化沥青固化礁砂原材料的性质21-27
• 2.1 礁砂21-24
• 2.1.1 钙质砂21-23
• 2.1.2 礁灰岩23-24
• 2.2 水泥24
• 2.3 乳化沥青24-26
• 2.3.1 乳化沥青的选择25-26
• 2.3.2 乳化沥青的性质26
• 2.4 水26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 水泥-乳化沥青固化礁砂配合比设计27-43
• 3.1 概述27
• 3.2 集料级配设计27-31
• 3.2.1 集料级配理论27
• 3.2.2 级配方案的确定27-31
• 3.3 基础配合比设计31-40
• 3.3.1 混合料的结构类型31-32
• 3.3.2 混合料的配合比设计32-40
• 3.4 本章小结40-43
• 第四章 水泥-乳化沥青固化礁砂路用性能43-55
• 4.1 水泥-乳化沥青混合料基层技术性能要求43-44
• 4.1.1 强度43-44
• 4.1.2 刚度和收缩特性44
• 4.1.3 水稳性44
• 4.2 水泥-乳化沥青固化礁砂力学特性44-49
• 4.2.1 试样成型44-45
• 4.2.2 无侧限抗压强度45-47
• 4.2.3 劈裂强度47-48
• 4.2.4 回弹模量48-49
• 4.3 水泥-乳化沥青固化礁砂收缩特性49-52
• 4.3.1 收缩机理49-50
• 4.3.2 干缩试验50-51
• 4.3.3 温缩试验51-52
• 4.4 水泥-乳化沥青固化礁砂水稳定性52
• 4.5 本章小结52-55
• 第五章 水泥-乳化沥青固化礁砂混合料破碎特征和微观结构55-65
• 5.1 水泥-乳化沥青礁砂混合料颗粒破碎特征55-57
• 5.1.1 颗粒破碎指标55-56
• 5.1.2 筛分对比试验56-57
• 5.2 水泥-乳化沥青胶浆微观性能研究57-62
• 5.2.1 乳化沥青乳化和破乳机理58-59
• 5.2.2 水泥-乳化沥青胶浆在混合料强度形成中的作用59-61
• 5.2.3 乳化沥青与水泥水化产物复合形式61-62
• 5.3 本章小结62-65
• 第六章 主要结论与建议65-67
• 6.1 主要结论65-66
• 6.2 进一步研究建议66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：256408