工业废石膏阻抗半刚性基层开裂的技术研究

发布时间：2020-03-18 11:22

【摘要】：改革开放以来,我国经济高速发展,公路交通也进入了一个快速发展的时代,尤其是高等级公路,通车里程、交通量和重载车辆迅速增大,对公路材料提出了越来越高的要求。为了能够更好的适应快速发展的公路交通,半刚性基层沥青路面被广泛应用于高等级公路中,并逐渐成为基层的主要结构形式。半刚性基层有一定的板体性、刚度高、承载能力强、具有较好的荷载扩散能力及良好的水稳定性,在沥青路面中起主要承重作用,保证基层的稳定性,但是半刚性基层也有其致命的缺点—收缩开裂及由此引起的沥青面层的反射裂缝,导致路面结构性破坏,影响沥青路面的路用性能和使用寿命。前,防治半刚性基层开裂的方法主要集中优化级配设计、限制水泥用量、加铺抗裂层和控制施工质量上,但是效果并不理想。本论文依托山东省交通科技创新计划项目“钛石膏阻抗半刚性基层开裂的机理和应用技术研究(2013A16-05)”,从半刚性基层的收缩开裂机理入手,在水泥稳定碎石中掺入一定比例的工业废石膏和粉煤灰,二者与水泥反应会生成钙矾石膨胀体,以抵消半刚性基层的初期收缩,控制半刚性基层的开裂。基于以上理论依据,对三种材料的掺配比例进行了设计,并根据掺配比例成型试件进行对比试验,首先通过复合胶凝材料净浆试验和扫描电子显微镜(SEM),分析钙矾石膨胀体的生成规律,通过干缩、温缩试验确定了水泥稳定碎石的变形规律,随后,通过路用性能检测,确定了半刚性基层的强度和耐久性的变化规律,最后,铺设小型试验段对室内试验的结果进行验证。通过综合分析得出结论:掺加工业废石膏在一定程度上会降低半刚性基层的强度、模量和疲劳性能,但能够有效改善半刚性基层收缩开裂的问题,延长半刚性基层整体工作时间,提高沥青路面的路用性能和使用寿命。综合考虑半刚性基层的变形和路用性能,最终确定了水泥、工业废石膏和粉煤灰的最佳掺配比例范围为1:0.2:0.3。
【图文】：

图 2.1 合成级配曲线经过配合比调整最终得出集料配合比为，碎石（20-25mm）：碎石（10-20mm）：碎石（5-10mm）：石屑（3-5mm）：石屑（0-3mm）=12:28:25:10:25。2.3 击实试验按照集料配合比进行击实试验，水泥掺量为 5%，含水量分别为 4%，5%，6%，7%，8%，试验结果见表 2.7 和图 2.2。表 2.7 击实试验结果含水量（%） 3.9 4.7 5.5 6.3 7.2干密度（g/cm3） 2.25 2.28 2.32 2.3 2.27

图 2.2 击实曲线由图 2.2 可以看出，在此配合比下的最佳含水量为 5.5%，对应的最大干密度为 2.32g/cm3。2.4 本章小结本章主要是为后续的研究做准备，主要有以下结论：（1）对原材料进行了说明和性能检测，结果均符合规范规定的技术要求，可以作为试验用料。（2）进行配合比设计，，通过筛分、试算、调整，确定了最优级配：碎石（20-25mm）：碎石（10-20mm）：碎石（5-10mm）：石屑（3-5mm）：石屑（0-3mm）=12:28:25:10:25，水泥使用 PC32.5 型号，掺量为 5%。（3）通过击实试验确定了在此配合比下，最佳含水量为 5.5%，最大干密度
【学位授予单位】：山东交通学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.217

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本文编号：2588648