水泥-乳化瀝青固化礁砂路用性能研究.pdf

1、當前，南海的開發(fā)和利用是我國經濟和國防建設的重要環(huán)節(jié)。海洋島礁是我們進行各項活動的基地，大力建設島礁勢在必行。但島礁遠離大陸，建筑材料匱乏，遠洋運輸造價成本太高，這些都極大地制約了島礁的發(fā)展。為了降低建筑材料成本和保護海洋生態(tài)，就地取材，采用海洋中富含的珊瑚礁巖和鈣質砂充當建筑骨料，能最大限度彌補材料不足造成的困難。
　　本文以水泥和乳化瀝青為主要結合劑，采用級配的珊瑚礁巖和鈣質砂充當粗、細集料，對其基本的力學性能和路用性能以及細

2、微觀結構進行研究，證明了水泥-乳化瀝青固化礁砂混合料修建公路或飛機場路基的可行性，得出了以下結論:
　　(1)根據(jù)最大密度曲線理論，結合集料最大粒徑的控制，采用泰勒“n”法設計出SHJS-1～SHJS-5五種珊瑚礁砂級配。通過計算每種級配的不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)，結合“貝雷法”對這些級配進行評價，結果表明:除SHJS-5級配屬于細集料難以評價，其他四種級配良好，骨架作用比較明顯，細料填充效果不錯。
　　(2)試驗采用均勻設計對

3、不同水泥摻量、乳化瀝青用量和外摻水用量三個因素進行實驗設計。通過擊實試驗確定了7組設計不同混合料的最大干密度和最優(yōu)含水量，確定了水泥-乳化瀝青礁砂試件成型外摻用水量和質量控制。采用150mm×150mm圓柱型試樣靜壓成型，對7組設計不同的混合料進行7d無側限抗壓強度試驗，試驗表明:SHJS-1級配和SHJS-2級配強度相差很小，SHJS-3～SHJS-5級配在強度上明顯低于上述兩種級配。經優(yōu)化后決定選擇SHJS-2級配作為混合料的最終級

4、配。
　　(3)水泥-乳化瀝青礁砂基層材料7d無側限抗壓強度值較低，隨著時間的增加和水分的排出，混合料的強度逐漸上升。采用7d強度作為水泥-乳化瀝青固化礁砂基層材料的標準強度，但考慮到礁砂顆粒破碎特性和混合料水分排出緩慢情況，以28d強度為輔助強度。
　　(4)水泥-乳化瀝青礁砂無論7d強度還是28d強度均小于水泥礁砂，水泥-乳化瀝青礁砂90d抗壓回彈模量明顯低于同齡期的水泥礁砂，乳化瀝青用量越大，混合料強度和模量降低越多。

5、但就劈裂強度而言，相同齡期下水泥礁砂與水泥-乳化瀝青礁砂相差不大。浸水強度試驗表明該混合料在雨水浸泡后強度出現(xiàn)明顯的下降，實際工程中需要特別注意基層的濕度狀態(tài)。水泥乳化瀝青礁砂失水率隨著時間推移出現(xiàn)先急劇增大后平緩增長，直至逐步趨于穩(wěn)定。乳化瀝青的摻入可有效的降低混合料的干縮應變，但水泥摻量超過6％后，乳化瀝青摻入并不能明顯的改善混合料的干縮特性。水泥-乳化瀝青礁砂與水泥礁砂溫縮應變曲線大致相同，乳化瀝青的摻入對混合料的溫縮性能影響極小

6、，水泥用量與溫縮性能有關。
　　(5)通過基層強度，結合收縮試驗和水穩(wěn)定試驗，本文推薦水泥-乳化瀝青固化礁砂基層材料的最佳配合比為水泥用量6％，乳化瀝青用量為2.5％。
　　(6)珊瑚礁巖、砂是極易破碎的。在試樣成型過程中，礁砂出現(xiàn)大面積破碎，破碎率Bg=37.64，礁砂骨料在粒徑大于4.75mm以上的粒組破碎嚴重，尤其是粒組范圍在19.5mm～31.5mm，通過百分率驟然增加將近10％。
　　(7)乳化瀝青屬熱力學不

7、穩(wěn)定體系，破乳過程就是油水分離的過程。水泥的摻入會加速乳化瀝青破乳的速率。珊瑚礁砂是一種堿性集料，與陽離子乳化瀝青有良好的粘附性。礁砂、瀝青和水泥三者在混合料的漿體-界面上發(fā)生水化反應，水泥水化產物同乳化瀝青相互交織形成了突起的針柱狀立體結構，該結構將松散的集料單元粘合成整體，起到了土工織物的作用，增強了混合料抗變形的能力。水泥填充了界面上產生的大小孔隙，提高界面的粘結性。通過SEM試驗發(fā)現(xiàn):混合料中沒有新物質的生成，各物質之間只是物理