水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計和路用性能研究.pdf

1、近年來水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層在我國的一些省份獲得了應(yīng)用，實踐表明它具有優(yōu)良的路用性能和很好的使用前景。然而，目前《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中沒有這種材料的技術(shù)規(guī)定，且已有的研究結(jié)論又缺乏系統(tǒng)性，因此設(shè)計和施工單位在具體應(yīng)用時隨意性很大。為了給今后的施工生產(chǎn)提供科學(xué)的依據(jù)，本文深入開展了以下五項研究工作：(1)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層材料配合比研究(2)水泥粉煤灰化學(xué)反應(yīng)機理研究；(3)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料路用性能研究；(4)水泥粉煤灰

2、穩(wěn)定碎石基層力學(xué)分析；(5)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計方法研究。 1.水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層材料配合比研究共包括集料級配范圍的研究，結(jié)合料與集料比例研究，水泥與粉煤灰比例研究。(1)集料級配范圍的研究中，首先開展了以最大密度曲線n冪公式為依據(jù)的連續(xù)級配范圍研究；其次開展了以美國AASHTO中的25mmNMNS級配范圍為基礎(chǔ)的間斷級配范圍研究，并進一步指出在這種間斷級配的骨架——密實類型混合料配合比設(shè)計中，應(yīng)將水泥和粉煤灰

3、計入2.36mm以下細料含量中，而且4.75mm以上粗集料的骨架間隙率VCAmix必須小于搗實狀態(tài)下純粗集料骨架間隙率VCADRC；在對幾種骨架——密實結(jié)構(gòu)配合比設(shè)計方法評價的基礎(chǔ)上，提出了既能解決離析問題，又能保持傳統(tǒng)骨架——密實結(jié)構(gòu)特色的懸浮骨架——密實結(jié)構(gòu)。 (2)在結(jié)合料與集料最優(yōu)比例研究中，首先給出了最優(yōu)結(jié)合料劑量的體積計算方法，其次在保持水泥粉煤灰比例不變的基礎(chǔ)上，通過不同結(jié)合料含量的最大干密度試驗，得到一張最大干密

4、度與結(jié)合料含量的關(guān)系曲線圖。此圖的最大干密度峰值所對應(yīng)的比例即為結(jié)合料與集料的最優(yōu)比例，此時結(jié)合料劑量恰好填滿集料空隙形成密實式結(jié)構(gòu)，試驗表明這種結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的路用性能。最后，確定出當(dāng)集料級配在連續(xù)級配范圍內(nèi)變化時，結(jié)合料與集料的最優(yōu)比例范圍。 (3)水泥與粉煤灰最優(yōu)比例的研究目的是在此比例下，水泥與粉煤灰的物理化學(xué)作用對路用性能的貢獻均得到充分挖掘。鑒于粉煤灰火山灰反應(yīng)慢，水泥水化速度快，因此可用強度后期的增幅來判斷比例的優(yōu)劣

5、，增幅越大，比例越優(yōu)。由于不同地區(qū)水泥與粉煤灰的品質(zhì)存在一定的差異，故最優(yōu)比例不是一成不變的，它受相關(guān)因素的影響。 2.水泥與粉煤灰化學(xué)反應(yīng)機理研究包括五方面內(nèi)容：(1)水泥——粉煤灰系統(tǒng)的特殊水化過程；(2)水泥與粉煤灰水化時的相互影響；(3)摻有粉煤灰的水泥與集料的特殊界面特征；(4)火山灰反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)分析。 3.試驗結(jié)果顯示水泥穩(wěn)定碎石90d齡期的力學(xué)特性指標(biāo)達到180d齡期的80％，水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石12

6、0d齡期的力學(xué)特性指標(biāo)也達到180d齡期的80％，而水泥穩(wěn)定碎石的設(shè)計齡期為90d，故將水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的設(shè)計齡期定為120d。在此基礎(chǔ)上，通過變化集料級配和水泥劑量，研究了水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的7d齡期抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計齡期的劈裂強度和抗壓模量范圍。4.在水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層力學(xué)分析研究中，系統(tǒng)計算了以三種半剛性材料為基層的路面彎沉，各層層底拉應(yīng)力，以及鋪筑面層前后和基層開裂前后的溫度應(yīng)力。計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層耐疲勞