水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的體積組成設(shè)計與路用性能研究.pdf

1、水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石是近年來提出的一類新型路面基層材料。本文對水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料的組成設(shè)計與路用性能及其相互間的關(guān)系進行了系統(tǒng)的研究，對其強度形成與抗裂機理進行了深入的探討。 通過分析現(xiàn)有水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料組成的設(shè)計思路，并基于體積分析原理，提出以材料綜合路用性能為評價指標(biāo)、以結(jié)合料填充系數(shù)與集料級配為關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)并同時考慮合理設(shè)計齡期與粉煤灰/水泥比例的材料組成設(shè)計方法。在探討體積參數(shù)（結(jié)合料填充系數(shù)、集料空隙率）與材料

2、組成間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了基于體積組成的水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的配合比計算公式。 重點探討了結(jié)合料填充系數(shù)對水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的力學(xué)性能、收縮與抗裂性能、抗凍性能、抗沖刷性能以及施工性能等路用性能的影響規(guī)律，結(jié)果顯示，隨著結(jié)合料填充系數(shù)由0．6逐漸提高到1．4，水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的各項路用性能呈有規(guī)律的變化。①材料的無側(cè)限抗壓強度、劈裂強度先提高后降低，最佳結(jié)合料填充系數(shù)在1．0～1．2之間；而回彈模量則呈下降趨勢，且該趨勢當(dāng)結(jié)

3、合料填充系數(shù)大于1．0后表現(xiàn)的更為明顯。②材料的累計失水率逐漸提高；最大干縮應(yīng)變則呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，且結(jié)合料填充系數(shù)為1．0時最大干縮應(yīng)變最小；干縮能抗裂指數(shù)則先提高后降低，結(jié)合料填充系數(shù)為1．0時，該指數(shù)最大。③材料的抗凍與抗沖刷性能呈現(xiàn)先提高后降低的趨勢，且在結(jié)合料填充系數(shù)為1．0時性能最佳。④混合料干密度對含水量的敏感性逐漸減弱，混合料抗離析性能以及集料抗破碎性能則逐漸提高。具此優(yōu)選出合理結(jié)合料填充系數(shù)范圍為1．0～1．2。

4、 通過研究集料級配與材料路用性能的關(guān)系探討了集料級配的合理范圍；通過研究養(yǎng)生齡期與材料力學(xué)性能的關(guān)系發(fā)現(xiàn)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石具有較強的強度發(fā)展?jié)摿?，提出合理設(shè)計齡期為180d；通過研究粉煤灰/水泥比例與材料抗沖刷性能的關(guān)系發(fā)現(xiàn)當(dāng)粉煤灰/水泥比例超過3后材料的抗沖刷性能急劇下降；通過計算粉煤灰的不同評價指標(biāo)（細(xì)度、活性物質(zhì)含量以及火山灰活度）與材料強度的灰色關(guān)聯(lián)度認(rèn)為粉煤灰的火山灰活度與材料強度關(guān)聯(lián)性最強，可作為適用于水泥粉煤灰穩(wěn)定

5、碎石的品質(zhì)評價指標(biāo)。 此外，還研究了水泥中SO3含量與水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石力學(xué)性能和收縮抗裂性能的關(guān)系，結(jié)果顯示，在5．8%以內(nèi)適當(dāng)提高水泥中SO3含量能顯著提高材料的力學(xué)性能與抗裂性能，干縮能抗裂指數(shù)最大可提高416%。 深入探討了水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的強度形成與抗裂機理，結(jié)果顯示：①水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石中粉煤灰主要通過填充與活性作用提高材料的強度且二者間具有顯著的時空特性，90d之前填充效應(yīng)為主導(dǎo)，而180d后活性效應(yīng)為主

6、導(dǎo)；②水泥中SO3含量的提高，通過硫酸鹽有效激發(fā)粉煤灰活性從而顯著提高材料膠凝性，通過大量AFt晶體的產(chǎn)生改善材料孔結(jié)構(gòu)，通過微膨脹來補償材料的收縮，進而提高材料的抗裂性。 室內(nèi)試驗與工程應(yīng)用表明，相對于普通水泥穩(wěn)定碎石，組成合理的水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石力學(xué)性能優(yōu)良，強度可提高30%；抗裂性能突出，干縮能抗裂指數(shù)提高200%，反射裂縫間距延長30m；抗凍性能與抗沖刷性能良好，分別提高13%和25%；滿足施工要求，干密度對含水量敏感性