水泥-乳化瀝青固化礁砂路用性能研究.pdf

1、當(dāng)前，南海的開發(fā)和利用是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。海洋島礁是我們進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)的基地，大力建設(shè)島礁勢(shì)在必行。但島礁遠(yuǎn)離大陸，建筑材料匱乏，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸造價(jià)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(hù)海洋生態(tài)，就地取材，采用海洋中富含的珊瑚礁巖和鈣質(zhì)砂充當(dāng)建筑骨料，能最大限度彌補(bǔ)材料不足造成的困難。
　　本文以水泥和乳化瀝青為主要結(jié)合劑，采用級(jí)配的珊瑚礁巖和鈣質(zhì)砂充當(dāng)粗、細(xì)集料，對(duì)其基本的力學(xué)性能和路用性能以及細(xì)

2、微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jī)場(chǎng)路基的可行性，得出了以下結(jié)論:
　　(1)根據(jù)最大密度曲線理論，結(jié)合集料最大粒徑的控制，采用泰勒“n”法設(shè)計(jì)出SHJS-1～SHJS-5五種珊瑚礁砂級(jí)配。通過(guò)計(jì)算每種級(jí)配的不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)，結(jié)合“貝雷法”對(duì)這些級(jí)配進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明:除SHJS-5級(jí)配屬于細(xì)集料難以評(píng)價(jià)，其他四種級(jí)配良好，骨架作用比較明顯，細(xì)料填充效果不錯(cuò)。
　　(2)試驗(yàn)采用均勻設(shè)計(jì)對(duì)

3、不同水泥摻量、乳化瀝青用量和外摻水用量三個(gè)因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)確定了7組設(shè)計(jì)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(zhì)量控制。采用150mm×150mm圓柱型試樣靜壓成型，對(duì)7組設(shè)計(jì)不同的混合料進(jìn)行7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)表明:SHJS-1級(jí)配和SHJS-2級(jí)配強(qiáng)度相差很小，SHJS-3～SHJS-5級(jí)配在強(qiáng)度上明顯低于上述兩種級(jí)配。經(jīng)優(yōu)化后決定選擇SHJS-2級(jí)配作為混合料的最終級(jí)

4、配。
　　(3)水泥-乳化瀝青礁砂基層材料7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值較低，隨著時(shí)間的增加和水分的排出，混合料的強(qiáng)度逐漸上升。采用7d強(qiáng)度作為水泥-乳化瀝青固化礁砂基層材料的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)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(qiáng)度為輔助強(qiáng)度。
　　(4)水泥-乳化瀝青礁砂無(wú)論7d強(qiáng)度還是28d強(qiáng)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(qiáng)度和模量降低越多。

5、但就劈裂強(qiáng)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(qiáng)度試驗(yàn)表明該混合料在雨水浸泡后強(qiáng)度出現(xiàn)明顯的下降，實(shí)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(shí)間推移出現(xiàn)先急劇增大后平緩增長(zhǎng)，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(yīng)變，但水泥摻量超過(guò)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(yīng)變曲線大致相同，乳化瀝青的摻入對(duì)混合料的溫縮性能影響極小

6、，水泥用量與溫縮性能有關(guān)。
　　(5)通過(guò)基層強(qiáng)度，結(jié)合收縮試驗(yàn)和水穩(wěn)定試驗(yàn)，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(guò)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(yán)重，尤其是粒組范圍在19.5mm～31.5mm，通過(guò)百分率驟然增加將近10％。
　　(7)乳化瀝青屬熱力學(xué)不

7、穩(wěn)定體系，破乳過(guò)程就是油水分離的過(guò)程。水泥的摻入會(huì)加速乳化瀝青破乳的速率。珊瑚礁砂是一種堿性集料，與陽(yáng)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(yīng)，水泥水化產(chǎn)物同乳化瀝青相互交織形成了突起的針柱狀立體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)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(qiáng)了混合料抗變形的能力。水泥填充了界面上產(chǎn)生的大小孔隙，提高界面的粘結(jié)性。通過(guò)SEM試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):混合料中沒(méi)有新物質(zhì)的生成，各物質(zhì)之間只是物理