（道路與鐵道工程專(zhuān)業(yè)論文）重慶低活性粉煤灰在基層中的應(yīng)用研究.pdf

捅要 我國(guó)對(duì)粉煤灰在公路建設(shè)中的運(yùn)用研究 在技術(shù)上已比較成熟 粉煤灰在公路建設(shè) 中主要用于半剛性基層 半剛性基層是重慶乃至全國(guó)高速公路最常使用的基層 底基層 結(jié)構(gòu)型式 具有強(qiáng)度高 剛度大的優(yōu)點(diǎn) 但其收縮裂縫問(wèn)題至今仍困擾著公路工程界 重慶地區(qū)粉煤灰活性較低 在公路建設(shè)中很少應(yīng)用 這對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成極大得污染 論 文依托渝隧高速碎石研究項(xiàng)目 通過(guò)對(duì)比西安粉煤灰z 對(duì)重慶粉煤灰l 和重慶粉煤灰 y 在公路半剛性基層中的運(yùn)用進(jìn)行了研究 論文介紹了國(guó)內(nèi)外粉煤灰在公路基層中的運(yùn)用概況和研究現(xiàn)狀 通過(guò)對(duì)粉煤灰激活 原理進(jìn)行分析 針對(duì)重慶地區(qū)粉煤灰活性普遍較低的特性 使用多種激活方法對(duì)粉煤灰 活性進(jìn)行激發(fā) 主要通過(guò)石灰激發(fā) 石灰與激活劑a 復(fù)合激發(fā) 水泥激發(fā) 水泥石灰復(fù) 合激發(fā) 水泥與激活劑a 復(fù)合激發(fā)進(jìn)行結(jié)合料強(qiáng)度試驗(yàn)研究 選取有水泥摻加情況下合 適比例和石灰 激活劑a 情況下的最佳比例和最佳劑量 對(duì)幾種級(jí)配運(yùn)用貝雷法進(jìn)行評(píng) 價(jià) 選取合適的級(jí)配作為混合料路用性能驗(yàn)證試驗(yàn)的集料級(jí)配 對(duì)各比例和不同激活劑 劑量的結(jié)合料應(yīng)用體積設(shè)計(jì)法進(jìn)行混合料配合比設(shè)計(jì) 對(duì)于同一級(jí)配下的集料 二灰穩(wěn) 定類(lèi)采用結(jié)合料緊密填充集料空隙 水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)則采用不同的預(yù)留空隙率進(jìn)行混 合料配合比設(shè)計(jì) 以力學(xué)特性 無(wú)側(cè)限抗壓 劈裂抗拉 剛度特性 抗沖刷特性 抗 裂性 溫縮 干縮 為技術(shù)指標(biāo) 考察其諸項(xiàng)路用性能 綜合分析確定了粉煤灰在半剛 性基層中較好的應(yīng)用方法 文中運(yùn)用了灰色系統(tǒng)理論的基本方法 分別對(duì)同級(jí)配水泥粉 煤灰穩(wěn)定類(lèi)和二灰穩(wěn)定類(lèi)混合料的諸項(xiàng)路用性能進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià) 為重慶地區(qū)粉煤灰在 高等級(jí)路面中的運(yùn)用提供了有力的依據(jù) 關(guān)鍵詞 半剛性基層 路用性能 試驗(yàn)研究集料級(jí)配 灰色系統(tǒng) ab s t r a c t t h e 印p l i c a t i o nr e s e a r c ho fn ya s hi nc h i n a sh i 曲w a yc o n s t l l j c t i o nh a v em a j l yy e a r s a n d t h et e c h n i q u eh a sm o r em a t u r e f l ya s hi nh i g h w a yc o n s t m c t i o nm a i n l yu s e df o rs e m i r i g i d b a s e s e m i r i g i db a s ei nh i 曲w a yc o n s t r u c t i o ni sm o s tc o m m o n l yu s e db yb a s eo rs u b b a s ei n n a t i o na n dc h o n g q i n g w i t hs t r e n g t ha n ds t i f m e s so ft h eb i ga d v a n t a g e s b u tt h ep r o b l e mi s t h a ts m n k a g ec r a c k ss t i l lt r o u b l e dt h ee n g i n e e r i n gi nh i h g w a y c h o n g q i n g sn ya s hi sl o w e r a c t i v i t y s oi ti sv e r af e w a p p l i c a t i o ni nh i 曲w a yc o n s t m c t i o n a n dt h er e s u l ti st h a tl o c a l e n v i r o n m e n tw a sp o l l u t e d t h ep a p e r sr e l y i n go ny r u s u i 黟a v e l p r o j e c t t h ea p p l i c a t i o n r e s e a r c hi ns e m i i i i g i db a s ef o rc h o n g q i n g l u o h u a j l gp o w e rp l a n ta n dc h o n g q i n gp o w e rp l a l l t b yc o n 昀s tx i a nb a q i a 0f l y a s h p a p e r sp r e s e n t e dt h eu s eo fn y a s hi 1 1b a s ea th o m ea n da b m a d t h r o u 曲t h ea n a l y s i sf o r t h ea c t i v a t i o np n c i p l eo fn ya s h b e c a u s et h ef l y a s ho fc h o n g q i n ga r e ah a s1 0 w e r a c t i v i t y g e n e r a l l y s ot os t i m u l a t et h ea c t i v i t yo f f l ya s hw i t hv a d e t yo fm e t h o d s t h e i ra r es e v e r a l m e t h o d st oe x c i t em ea c t i v 毋o f f l y 嬲h s u c ha st h r o u 曲l i m e l i m ea n da t i v a t o ra c 鋤e n t c e m e n ta n dl i m e c e m e n ta n da t i v a t o rae t c s oa st 0d ob i n d e rm a t e a ls t r e n g m t e s t s e l e c taa p p r o p r i a t ep r o p o r t i o no fc a s e sw i t hc e m e n tm i x i n g a n ds e l e c tt h eb e s t p r o p o r t i o nw i t hl i m ea j l da t i v a t o ra t oe v a l u a t es e v e r a la g g r e g a t e 黟a d a t i o nb yb a i l e ym e t h o d s e l e c t 印p r o p r i a t e 黟a d a t i o n 嬲a g g r e g a t e 黟a d a t i o nf o rm i x t u r er o a dp e r f o r n l a i l c e i 1 1 v e r i f i c a t i o nt e s t b yv o i dd e s i g np r o c e d u r et od e s i g nd i f i e r e n tm i x t u r e f o rt h es a m e g r a d a t i o n o f a g g r e g a t e l i m ea n dn ya s hm i x t u r eu s e di nc l o s et h eg a pf 1 1 l e ra g g r e g a t e c e m e n ta i l df l y a s hm i x t u r ew i md i f f e r e n tr e s e e dv o i d a g et od e s i g nt h em i x t u r e a l s o b yt h ee x p e r i m e n t s o fm e c h a m c a lp e r f o m l a n c e u n c o n f i n e dc o m p r e s s i o ns t r e n 百h t h ec l e a v a g es t r e n 舀h a n t i b m s h i n gp e r f o n n a n c e a n d a n t i c r a c k i n gp e r f o 肌a j l c e t h e m o c o n t r a c t i o n d r y n e s s c o n t r a c t i o n a n dt h r o u 曲c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h en ya s ht od e c i d et h ew a yo f n ya s hi ns e m i 一一g i da p p l i c a t i o n t h ep 印e rb yu s i n gt h em n 1 鋤e n t a lm e t h o do f 黟e ys y s t e m t h e o 叫 t oe v a l u a t et h em i x t u r eo ft h er o a dp e r f o m a n c e f o rt h en ya s ha p p l i c a t i o ni n 1 1 i 曲一伊a d er o a df o rc h o n g q i n ga r e ap r o v i d e sas t r o n gb a s i s k e y w o r d s e m i n g i db a s et e s t i n gr e s e a r c h a g g r e g a t eg r a d o n r o a dr e l a t e dp e r f o n n a n c e t h eg r a ys y s t e m 論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明 本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨(dú)立進(jìn)行研究 工作所取得的成果 除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外 對(duì)論文的研究做出 重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體 均己在文中以明確方式標(biāo)明 本論文中不包含任 何未加明確注明的其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表的成果 本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān) 論文作者簽名 鋤 弘 捕 月r 目 論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品 知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué) 校 學(xué)校享有以任何方式發(fā)表 復(fù)制 公開(kāi)閱覽 借閱以及申請(qǐng)專(zhuān)利等權(quán) 利 本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成 果時(shí) 署名單位仍然為長(zhǎng)安大學(xué) 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 論文作者簽名 氣旁如 導(dǎo)師簽名 二荔弋 舛鄉(xiāng)月 日 年 月 日 j i k 安人學(xué)碩l j 學(xué)化論文 第一章緒論弟一早三石v 匕 1 1 問(wèn)題的提出及研究意義 伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)建設(shè)的快速發(fā)展 公路建設(shè)事業(yè)也突飛猛進(jìn)的發(fā)展 高 等級(jí)公路的里程不斷增加 1 9 8 9 年僅為2 7 1 公里 到1 9 9 9 年突破1 萬(wàn)公里 2 0 0 0 年底 高速公路通車(chē)總里程己達(dá)到1 6 萬(wàn)公罩 截至2 0 0 6 年底已經(jīng)突破了4 6 萬(wàn)公里 穩(wěn)居世 界第二位 根據(jù)交通部國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃方案 到2 0 3 0 年 我國(guó)高速公路通車(chē)總里 程將增至8 5 萬(wàn)公里 經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放短短十幾年的飛速發(fā)展 我國(guó)高速公路從無(wú)到有直 到世界第二 高速公路建設(shè)的巨大發(fā)展 對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了巨大的作用 然而我國(guó)高速公路目前存在較為嚴(yán)重的問(wèn)題 國(guó)內(nèi)已建高等級(jí)公路早則1 2 年 遲則3 6 年 均發(fā)生程度不同的早期破壞 提前設(shè)計(jì)壽命十年或者更多就進(jìn)入大修 早期破壞有兩類(lèi) 一類(lèi)是高速公路在1 2 年就發(fā)生車(chē)轍 坑槽 剝離等破壞 一般與 設(shè)計(jì) 施工過(guò)程有關(guān) 通過(guò)有針對(duì)性的措施一般能得以解決 另一種具有很大普遍性的 病害是我國(guó)已建成高速公路能夠達(dá)到設(shè)計(jì)壽命的比例太低 路面大幅提前達(dá)到設(shè)計(jì)壽 命 產(chǎn)生疲勞破壞 在我國(guó)建成或正在建設(shè)的公路中 半剛性路面和剛性路面是目前高等級(jí)公路路面的 主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型 其中高速公路以半剛性基層瀝青路面為主 城市道路以水泥混凝土剛性 路面結(jié)構(gòu)為主 據(jù)統(tǒng)計(jì) 我國(guó)9 0 以上的高等級(jí)公路瀝青路面的基層和底基層均采用了 半剛性路面結(jié)構(gòu) 由于國(guó)內(nèi)已建成高速公路不同程度的發(fā)生早期破壞 早期破壞產(chǎn)生的 原因很復(fù)雜 涉及到施工質(zhì)量 路面結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì) 超載重載運(yùn)輸以及養(yǎng)護(hù)策略 技 術(shù) 質(zhì)量等方方面面的可控的因素 半剛性基層是重慶乃至全國(guó)高速公路最常使用的基 層 底基層結(jié)構(gòu)型式 具有強(qiáng)度高 剛度大的優(yōu)點(diǎn) 但其收縮裂縫問(wèn)題至今仍困擾著公 路工程界 對(duì)長(zhǎng)壽命 高耐久性的半剛性材料進(jìn)行研究以解決目前高速公路早期破壞嚴(yán) 一重f 反射裂縫難以克服的問(wèn)題 有很大的意義i 一 基層位于路面面層下路基土層上 間接承受路面荷載并傳遞應(yīng)力的結(jié)構(gòu)層 基層的 強(qiáng)弱和好壞對(duì)整個(gè)路面的強(qiáng)度 使用質(zhì)量和使用壽命都有十分重要的影響 因此作為高 等級(jí)公路路面的基層必須具備以下六個(gè)技術(shù)要求 有足夠的強(qiáng)度和剛度 有足夠的水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性 有足夠的抗沖刷能力 第一章緒論 無(wú)論干縮還是溫縮要小 有足夠的平整度 與面層結(jié)合良好 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類(lèi)半剛性材料作為基層也正是適應(yīng)了這六種技術(shù)要求 半剛性基層 突出具有如下優(yōu)點(diǎn) 1 強(qiáng)度高 一般來(lái)說(shuō) 半剛性基層材料具有較高的強(qiáng)度 且它們都具有隨齡期不 斷增長(zhǎng)的特點(diǎn) 因此半剛性基層瀝青路面通常具有較小的彎沉和較強(qiáng)的荷載分布能力 從彎沉來(lái)看 國(guó)內(nèi)大多數(shù)高速公路路面結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)不同時(shí)期代表彎沉值一般均在 o 2 l l u i l 以?xún)?nèi) 甚至在0 h n m 內(nèi) 己有試驗(yàn)路證明半剛性瀝青路面的承載能力完全可由 半剛性基層予以滿(mǎn)足 瀝青面層可僅起功能層的作用 因而可以減薄瀝青面層 降低工 程造價(jià) 2 穩(wěn)定性好 半剛性基層材料具有較高的水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性 因此在水的作用 以及多次凍融反復(fù)作用下 而不影響半剛性材料基層的承載能力 3 剛性大 半剛性基層抗壓回彈模量值可高達(dá)1 8 0 0 m p a 因此其上瀝青面層彎拉 應(yīng)力相對(duì)減小 從而提高了瀝青面層抵抗行車(chē)疲勞破壞能力 也就是說(shuō)半剛性基層可以 達(dá)到減薄瀝青面層的目的 另外 半剛性基層材料整體性好 利于機(jī)械化施工且工程造 價(jià)低 能適應(yīng)重交通發(fā)展需要 半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)正是以其優(yōu)良的工程性能和顯 著的經(jīng)濟(jì)效益在我國(guó)公路建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用 已成為高等級(jí)公路路面主要結(jié)構(gòu)形 式 目前 我國(guó)高等級(jí)公路半剛性基層材料主要有水泥穩(wěn)定粒料和二灰穩(wěn)定粒料兩種 因其良好的物理力學(xué)性能強(qiáng)度高穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外高速公路得到普遍采用 但研 究與實(shí)踐證明它們都有各自的缺陷和不足 水泥穩(wěn)定粒料早期強(qiáng)度高 施工機(jī)動(dòng)性好 但抗裂性差 造價(jià)高 施工延遲成型時(shí)間短 二灰類(lèi)穩(wěn)定粒料長(zhǎng)期強(qiáng)度高 具有良好的 經(jīng)濟(jì)效益 但早期強(qiáng)度低 施工性差 且石狄消解 運(yùn)輸和堆放比較復(fù)雜 并會(huì)對(duì)環(huán)境 造成很大污染 此外 水泥新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行后 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)提高了一個(gè)等級(jí) 根據(jù)工程應(yīng)用與 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的3 2 5 級(jí)水泥穩(wěn)定路面基層材料開(kāi)裂現(xiàn)象比較嚴(yán)重 水泥粉煤灰穩(wěn)定基層是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型路面基層材料 它是在粒料中加 入 定量的粉煤灰后用水泥進(jìn)行穩(wěn)定 利用水泥水化硬化快和粉煤灰的火山灰活性 使 基層材料既具較高的強(qiáng)度 特別是早期強(qiáng)度 又有很好的抗裂性能同時(shí)還具有很好的經(jīng)濟(jì) 效益 水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)基層材料的強(qiáng)度隨著水泥劑量的增大而增大 根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié) 2 長(zhǎng)安人學(xué)碩 l 學(xué)位論義 果從基本強(qiáng)度要求和抗沖刷角度考慮水泥劑量不宜低于3 同水泥穩(wěn)定類(lèi)基層材料一 樣隨著水泥劑量的增大材料的收縮性增大脆性增大 雖然水泥粉煤灰穩(wěn)定時(shí)收縮性要好 于單純水泥穩(wěn)定類(lèi)但從強(qiáng)度和收縮性綜合考慮水泥劑量不宜大于6 水泥粉煤灰穩(wěn)定 基層具有早期強(qiáng)度高 抗裂性好 施工方便等優(yōu)點(diǎn)而且能大量利用工業(yè)廢料 粉煤灰 經(jīng)濟(jì)性好有很好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益 該基層材料施工工藝與水泥穩(wěn)定基層材 料類(lèi)似易于操作是一種環(huán)保 經(jīng)濟(jì) 便于普及推廣的高性能路面基層材料 通過(guò)水泥粉 煤灰穩(wěn)定基層的對(duì)比應(yīng)用 對(duì)提高高速公路建設(shè)質(zhì)量拓展粉煤狄應(yīng)用范圍 具有重要意 義 二灰穩(wěn)定粒料具有后期強(qiáng)度高收縮系數(shù)小板體性好水穩(wěn)性 抗凍性較好且能大量利 用工業(yè)廢料 粉煤灰 經(jīng)濟(jì)性好 同時(shí)也存在 早期強(qiáng)度低施工進(jìn)度受到限制 表面松散起灰不利于層間結(jié)合 耐沖刷性一般影響耐久性等缺點(diǎn) 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)在半剛性基層材料的應(yīng)用過(guò)程中二灰穩(wěn)定粒料正在逐步喪失其原有 的優(yōu)勢(shì)根本原因就是早期強(qiáng)度低 為了提高其早期強(qiáng)度在以往的工程實(shí)踐過(guò)程中曾采用 添加堿的方法但終因造價(jià)過(guò)高或施工工藝太復(fù)雜而未獲成功 所以對(duì)于二灰穩(wěn)定粒料而 言最重要的是提供一種既經(jīng)濟(jì)而又能有效地提高二灰穩(wěn)定粒料早期強(qiáng)度的方法 水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)材料和二灰穩(wěn)定類(lèi)材料是兩種典型和常用的半剛性基層材料 因 其良好的物理力學(xué)性能強(qiáng)度高穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外高速公路得到普遍采用 作為瀝 青路面基層起承重作用是適合的 然而多年來(lái)的使用也發(fā)現(xiàn)水泥穩(wěn)定類(lèi)半剛性基層上的 瀝青路面出現(xiàn)反射裂縫的情況非常嚴(yán)重?fù)?jù)裂縫調(diào)查資料顯示一些路段反射裂縫平均間 距僅1 0 m 左右 鑒于此對(duì)于水泥穩(wěn)定類(lèi)的抗裂性能進(jìn)行一定的改善同時(shí)保留其良好的力 學(xué)性能對(duì)于降低瀝青面層的反射裂縫率 延長(zhǎng)瀝青面層的開(kāi)裂間距無(wú)疑是有益的 中國(guó)是世界上最大的煤資源國(guó)家之一 利用煤發(fā)電一向是我國(guó)的主要能源政策隨著 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的巨大發(fā)展火力發(fā)電事業(yè)也迅速發(fā)展粉煤灰的排放量和利用率也迅速增長(zhǎng) 1 9 9 0 粉煤狄排放量6 7 0 0 萬(wàn)t 利用量為1 9 0 0 萬(wàn)t 利用率為2 8 3 1 9 9 5 年排放量為9 9 3 6 利用量為4 1 4 5 萬(wàn)t 利用率為4 2 2 0 0 0 年排放量1 2 億噸利用量為7 0 0 0 萬(wàn)噸利用率為 5 8 2 0 0 5 年全國(guó)燃煤電廠(chǎng)和低熱值電廠(chǎng)排放的粉煤灰高達(dá)3 3 億t 以上 居世界第一 位 占全國(guó)固體廢棄物的4 0 粉煤灰具有雙重性 即是廢棄污染物 堆放占?jí)和恋匚?染大氣環(huán)境和水體 同時(shí)又是可綜合利用的寶貴資源 2 0 0 5 年 煤炭 電力行業(yè)供應(yīng)及 3 第一章緒論 部分利用2 1 億t 左右 利用率達(dá)6 6 創(chuàng)造了可觀(guān)的綜合效益 粉煤灰綜合利用的途 徑很多如建材 建工 筑路 回填 農(nóng)業(yè) 環(huán)保治理 化工和提取等其中生產(chǎn)建筑材料 是最有效的途徑之一粉煤灰的排放量 利用量 利用率呈同步增長(zhǎng) 就全國(guó)分類(lèi)利用量 而言粉煤灰主要用于建材和道路工程而部分地區(qū)如上海等地道路工程為利用的首要方 面其次是混凝土漿再次是建材 為了能在工程建設(shè)中大力利用粉煤灰減少其堆放占用的 土地及水域面積 節(jié)約水泥 保護(hù)環(huán)境 使粉煤灰發(fā)揮其在半剛性基層中其他組分不可 替代的作用 就必須努力研究粉煤灰的活化技術(shù) 以解決粉煤灰材料早期活性低而造成 利用率低的問(wèn)題 粉煤灰作為一種資源隨著人們對(duì)它認(rèn)識(shí)的提高已逐漸被人們所接受 對(duì)它進(jìn)行綜合利用的工作也越來(lái)越被重視 煤炭在鍋爐中燃燒后有兩種固念殘留物一灰和渣 隨煙氣從鍋爐頂部排出的 主要 經(jīng)除塵器收集下來(lái)的固體顆粒即為粉煤狄簡(jiǎn)稱(chēng)灰或飛灰 顆粒較大或呈塊狀的 從爐膛 底部收集出來(lái)的稱(chēng)為爐底渣簡(jiǎn)稱(chēng)渣或大渣 煤灰的性質(zhì)具有較大的波動(dòng)性 它不僅與煤 種 煤源有關(guān)同時(shí)亦取決于鍋爐的類(lèi)型 運(yùn)行條件 收塵及排灰方式 因此各電廠(chǎng)粉煤 灰的性質(zhì)不同 同一電廠(chǎng)由于鍋爐類(lèi)型及容量的差別或同一鍋爐由于運(yùn)行條件不一其性 質(zhì)亦可能有較大的差別 粉煤灰作為路面基層材料 在中國(guó)道路工程中的應(yīng)用已有數(shù)十 年的歷史 相應(yīng)路用研究工作也取得大量成果 然而由于火力發(fā)電廠(chǎng)高爐燃煤發(fā)電過(guò)程 或煙塵排放條件等多方面原因 一些電廠(chǎng)所堆放的粉煤灰性能很差 用于道路基層形成 的強(qiáng)度很低或根本無(wú)法形成強(qiáng)度 達(dá)不到相關(guān)規(guī)范對(duì)這類(lèi)基層材料的基本要求 因此很 難在道路工程中使用這類(lèi)性能較差的粉煤灰 就是所謂的低活性粉煤灰 目前我國(guó)對(duì)粉煤灰的利用率和利用量雖然比過(guò)去已有所提高 但利用率仍然較低綜 合利用就更差而且主要用于 建材行業(yè)約占利用總量的3 5 路面基層混合料和修 筑路堤約占利用量的2 5 建筑工程主要是在砂漿和混凝土中作摻合料約占1 1 r 工程回填約占1 5 但是粉煤灰據(jù)統(tǒng)計(jì)只有2 0 一3 0 左右得以利用其余大部分堆積 廢棄這不僅占用大量土地而且嚴(yán)重污染環(huán)境 粉煤灰的綜合利用和開(kāi)發(fā)無(wú)論從環(huán)保 節(jié) 能或資源利用的角度看 都是十分有意義的 同時(shí)為公路建設(shè)提供一種分布廣泛的原材 料 通過(guò)對(duì)粉煤灰性能的研究 采用不同的方法對(duì)粉煤灰活性進(jìn)行激發(fā) 改善半剛性基 層的路用性能 通過(guò)路用性能試驗(yàn)對(duì)不同的粉煤灰激活方法進(jìn)行評(píng)價(jià) 尋找適合重慶地 區(qū)低活性粉煤灰的最佳激活方法 使粉煤灰能夠大規(guī)模應(yīng)用到當(dāng)?shù)氐墓方ㄔO(shè)中去 綜上所述 本論文擬針對(duì)兩類(lèi)典型半剛性基層瀝青路面存在的問(wèn)題 結(jié)合渝隧高速 4 長(zhǎng)安人學(xué)碩士學(xué)位論文 公路的具體情況 研究半剛性基層中對(duì)粉煤灰采用不同的激活手段時(shí) 水泥粉煤灰穩(wěn)定 類(lèi)和二灰穩(wěn)定類(lèi)存在的問(wèn)題和路用性能重點(diǎn)研究解決以下的問(wèn)題 1 二灰穩(wěn)定粒料是一種典型和常用的半剛性基層材料 因二灰穩(wěn)定粒料具有后 期強(qiáng)度高收縮系數(shù)小 板體性好水穩(wěn)性 抗凍性較好 且能大量利用工業(yè)廢料 粉煤灰 經(jīng)濟(jì)性好 在國(guó)內(nèi)外高速公路得到普遍采用 但研究與實(shí)踐證明它也有它的缺陷和不足 早期強(qiáng)度低就是一個(gè)急需解決的問(wèn)題 同時(shí)低活性粉煤灰在公路中的應(yīng)用受到一定的限 制 必須對(duì)其性能進(jìn)行一定的改善以滿(mǎn)足公路應(yīng)用的條件 2 對(duì)于水泥粉煤灰的激活方法進(jìn)行研究 尋找最佳的改善方法 使水泥粉煤灰 具有更高的強(qiáng)度和更好的路用性能 有效提高其抗裂性 使水泥粉煤灰穩(wěn)定材料在公路 中的應(yīng)用更加成熟化和實(shí)用化 重慶地區(qū)高溫多雨 對(duì)于基層的水穩(wěn)定性要求較高 故 對(duì)各種措施下基層的水穩(wěn)定性進(jìn)行研究 本項(xiàng)研究將豐富和發(fā)展重慶地區(qū)高速公路材料 來(lái)源及其基層材料設(shè)計(jì) 對(duì)推動(dòng)重慶地區(qū)公路建設(shè)和粉煤灰運(yùn)用的發(fā)展起著積極的作 用 1 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 2 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 石灰 粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料簡(jiǎn)稱(chēng)二灰碎石 是一種半剛性基層材料 具有強(qiáng)度高 整體性好的特點(diǎn) 在高等級(jí)公路建設(shè)中得到普遍應(yīng)用 二灰碎石6 0 年代出現(xiàn)于美國(guó) 7 0 年代開(kāi)始在我國(guó)公路建設(shè)中得到推廣應(yīng)用 國(guó)內(nèi)從 七五 期間開(kāi)始對(duì)二灰碎石等二 灰穩(wěn)定類(lèi)材料的工程性質(zhì) 成型工藝和試驗(yàn)方法進(jìn)行了大量研究工作 為二灰碎石的推 廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ) 目前國(guó)內(nèi)對(duì)二灰碎石的研究主要集中以下幾方面 1 二灰碎石配合比及集料級(jí)配的研究 黃衛(wèi) 錢(qián)囤超在 南京機(jī)場(chǎng)高速公路半剛性基層特性研究 中通過(guò)詳細(xì)的正交設(shè)計(jì) 混合料的干縮 溫縮試驗(yàn) 提出了各項(xiàng)指標(biāo)比較優(yōu)良的二灰碎石混合料配合比和集料級(jí) 配集料中4 7 5 姍通過(guò)率為2 0 3 0 同濟(jì)大學(xué)林繡賢老師在 嵌擠式二灰碎石混合料 中 提出了二灰碎石最大粒徑小 于3 1 5 m m 的指標(biāo)和便于攤鋪機(jī)施工的二灰碎石配合比和集料級(jí)配 2 二灰碎石成型方法和施工工藝的研究 周曉龍?jiān)?二灰碎石混合料振動(dòng)壓實(shí)技術(shù) 中論述了振動(dòng)液化的理論及二灰碎石混 合料振動(dòng)壓實(shí)強(qiáng)度形成機(jī)理及二灰碎石組成結(jié)構(gòu)中懸浮密實(shí) 松排骨架 緊排骨架的工 程性能 5 第一章緒論 孫美麗在 振碾工藝二灰碎石的組成設(shè)計(jì)方法 中論述了二灰碎石振動(dòng)壓實(shí)下的混 合料配合比設(shè)計(jì) 3 二狄碎石早強(qiáng)及抗凍性能的研究 邱云峰 錢(qián)春香在 二灰碎石基層材料抗凍性和早強(qiáng)技術(shù)的試驗(yàn)研究 中 論述了 提高二灰碎石早期強(qiáng)度的措施和增強(qiáng)抗凍性的措施 孫德棟 秦玉層于 提高二灰碎石早期強(qiáng)度試驗(yàn)研究 中簡(jiǎn)介了早強(qiáng)的機(jī)理和方法 但在近二十年的使用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)二灰碎石仍存在著以下幾個(gè)方面的不足 1 同抗壓強(qiáng)度比材料抗拉強(qiáng)度較低 混合料的劈裂強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的1 8 1 1 0 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為滿(mǎn)足彎拉的要求往往設(shè)置較厚的基層 2 凍融后強(qiáng)度低 二灰碎石2 8 天齡期1 0 次凍融循環(huán)后 殘留強(qiáng)度為凍前的1 5 2 5 3 易縮裂 半剛性基層材料屬脆性體 干縮和溫縮系數(shù)大 工程中常出現(xiàn)典型的 干 溫縮裂縫 4 耐疲勞性能差 國(guó)內(nèi)已有的經(jīng)驗(yàn)表明o 6 m p a 彎拉應(yīng)力水平時(shí) 重復(fù)荷載次數(shù) n e 在1 0 4 1 0 5 范圍內(nèi) 5 早期強(qiáng)度較低給施工和通車(chē)運(yùn)行造成諸多不便 二灰碎石7 天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 只有1 m p a 左右 當(dāng)施工車(chē)輛運(yùn)行時(shí)非常容易造成碎裂等病害 正是上述一些不足造成了二灰碎石基層瀝青路面在使用期內(nèi)出現(xiàn)了開(kāi)裂 凍融破 壞 沉陷 網(wǎng)裂等病害 嚴(yán)重影響路面的使用質(zhì)量 國(guó)家每年要拿出大量的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用進(jìn) 行維護(hù) 如何解決上述半剛性材料所帶來(lái)的問(wèn)題 提高二狄碎石的路用性能 是道路工 作者一直在研究的課題 試驗(yàn)證明 二灰碎石的抗收縮性能和后期的抗凍性要好于水泥 穩(wěn)定砂礫 如何提高二灰碎石的性能才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵 二灰碎石混合料可以通過(guò)對(duì) 原材料提出指標(biāo)要求達(dá)到提高性能的目的 通過(guò)調(diào)整混合料的配合比和集料級(jí)配 改善 和提高混合料的抗疲勞性能和抗凍性能 使得二狄碎石本身所具有的優(yōu)良性能得以充分 體現(xiàn)出來(lái) 通過(guò)本課題的研究 可以提高二灰碎石的穩(wěn)定性能 抗凍性能改善二灰碎石的韌性 解決二灰碎石施工中存在的一些具體問(wèn)題 提高路面使用性能 減少養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用 提 高路網(wǎng)的通行能力 因此 該項(xiàng)目的研究具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 也是當(dāng)前公 路建沒(méi)的迫切需要 目前 對(duì)于水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)基層材料的研究主要集中于配合比與其強(qiáng)度性能的關(guān) 長(zhǎng)安人學(xué)碩l 學(xué)位論文 系上 對(duì)于水泥摻量一般認(rèn)為材料強(qiáng)度隨著摻量的增加而逐漸增加 長(zhǎng)安大學(xué)的研究就 表明 水泥粉煤灰混合料中水泥劑量增大早期強(qiáng)度和模量都有所增大 但是早期強(qiáng)度和 模量增加的幅度則和材料中的粉煤灰摻量成反比 即粉煤灰摻量越大則幅度越小 反之 亦然 但是重慶交通學(xué)院通過(guò)研究則發(fā)現(xiàn) 水泥粉煤灰穩(wěn)定材料的強(qiáng)度并不是隨水泥劑 量的增加而單純?cè)黾拥?其中水泥劑量存在一個(gè)最佳值 在這個(gè)最佳值下材料的強(qiáng)度達(dá) 到最大 他們認(rèn)為水泥最佳劑量為7 粉煤灰的最佳摻量一直是水泥粉煤狄穩(wěn)定類(lèi)基 層材料配合比研究中最重要也是最有爭(zhēng)議的問(wèn)題 對(duì)于粉煤灰的摻入是否能夠提高材料 的強(qiáng)度以及摻入的多少?lài)?guó)內(nèi)外做了很多研究 重慶交通學(xué)院等單位研究了配合比為4 9 6 的水泥碎石和4 1 1 8 5 的水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的7 d 強(qiáng)度 發(fā)現(xiàn)采用1 1 的粉煤灰 替代碎石后 材料的強(qiáng)度提高1 5 0 長(zhǎng)安大學(xué) 交通部科研所等單位的研究則表明 粉煤灰的摻入對(duì)該種材料的強(qiáng)度有很大影響 當(dāng)摻入粉煤灰劑量小于5 時(shí) 材料的早 期強(qiáng)度與模量均有所提高 但繼續(xù)摻入粉煤灰則會(huì)降低材料的早期強(qiáng)度與摸量 而材料 的后期強(qiáng)度則會(huì)隨著粉煤灰摻量的增加而增加 長(zhǎng)安大學(xué)以抗壓強(qiáng)度為控制指標(biāo) 對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的級(jí)配范圍進(jìn)行了研 究 通過(guò)研究發(fā)現(xiàn) 水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的級(jí)配應(yīng)該偏粗 上限為規(guī)范中水泥穩(wěn)定碎石 的級(jí)配范圍的上限 下限則為i f o 7 時(shí)的n 冪公式計(jì)算值 體積法設(shè)計(jì)的基本思路是測(cè) 定集料壓實(shí)狀態(tài)下的空隙率 計(jì)算其空隙體積 集料形成的空隙全部由達(dá)到最大干密度 狀態(tài)的結(jié)合料填充 使結(jié)合料的體積等于集料的空隙體積 體積法設(shè)計(jì)混合料所需解掰 的關(guān)鍵問(wèn)題是確定混合料體系中膠凝材料與集料的比例 膠集比 由于膠集比的不同 混合料會(huì)呈現(xiàn)懸浮式 密實(shí)式 骨架式等三種不同的結(jié)構(gòu)形式 混合料所處的結(jié)構(gòu)狀態(tài) 直接影響到材的施工性能 強(qiáng)度以及路用性能 如果膠集比較高 則混合料為一種懸浮 式結(jié)構(gòu) 則其施工拌和性能很好 但強(qiáng)度以及動(dòng)穩(wěn)定性能較差 而當(dāng)膠集比較低時(shí) 混 合料為一種骨架空隙式結(jié)構(gòu) 雖然具有較好的動(dòng)穩(wěn)定性能 但由于結(jié)合料過(guò)少 在施工 過(guò)程中容易離析且勻質(zhì)性很差 所以合理的膠集比是體積法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 而確定材料膠集比的關(guān)鍵因素是集料的空隙率 具體到體積法設(shè)計(jì)實(shí)際就是要確定 到底采用集料的哪一種松方密度或采用處于哪種堆積狀態(tài)時(shí)集料的密度作為設(shè)計(jì)指標(biāo) 進(jìn)行設(shè)計(jì) 在松方密度這一關(guān)鍵指標(biāo)的選取上 國(guó)內(nèi)很多單位做了相應(yīng)的研究 同濟(jì)大 學(xué)林繡賢研究認(rèn)為 使結(jié)合料的膠結(jié)作用和集料的嵌擠作用共同發(fā)揮一實(shí)方的混合料最 多只能用一松方的集料 并認(rèn)為 這樣集料剛剛靠攏而不密實(shí)剩余的空隙部分才有可能 全被結(jié)合料所填充 但在其隨后地研究又認(rèn)為 由于現(xiàn)在高等級(jí)公路施工水平的提高 7 第一章緒論 重型壓路機(jī)的普遍使用 集料占有量可較堆積密度更多一些 但集料的占有量任何情況 下都不得超過(guò)振實(shí)密度狀態(tài) 并應(yīng)控制結(jié)合料的占有體積率須 3 0 以利拌和均勻和 充分發(fā)揮其膠結(jié)作用 一般集料占有量以處于堆積與振實(shí)狀態(tài)平均值為宜 楊錫武等人的研究結(jié)果認(rèn)為 集料的最佳含量是7 0 一8 0 最佳值是7 5 其 7 d 齡期的抗壓強(qiáng)度隨集料含量的增大而減小 但3 0 d9 0 d1 8 0 d 齡期的抗壓強(qiáng)度隨集料含 量的增大會(huì)呈先增大后減小的拋物線(xiàn)關(guān)系 武漢理工大學(xué)沈衛(wèi)國(guó)等人通過(guò)假定 以松堆密度計(jì)算的結(jié)合料集料比配制的混合料 為密實(shí)結(jié)構(gòu) 以振實(shí)密度計(jì)算的集料結(jié)合料比為骨架結(jié)構(gòu) 以松堆密度計(jì)算的膠集比增 加8 配置的混合料為懸浮結(jié)構(gòu) 對(duì)磷石膏改性二灰進(jìn)行研究 結(jié)果認(rèn)為 懸浮式磷 石膏改性二灰的強(qiáng)度比密實(shí)式的要高 但在懸浮式結(jié)構(gòu)中集料不能有效嵌鎖 對(duì)動(dòng)穩(wěn)性 不利以采取密實(shí)式為好 用振實(shí)密度計(jì)算的集結(jié)比太大 結(jié)構(gòu)密實(shí)具有較高的強(qiáng)度 用 松堆密實(shí)度計(jì)算的集結(jié)比最合適 通常集料含量在7 5 一8 0 較合理 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范 j t gd 5 0 一2 0 0 6 中規(guī)定 水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)材料的水泥 劑量為3 6 水泥粉煤灰與集料的質(zhì)量比宜為 1 3 1 7 8 7 8 3 集料級(jí)配要 求與石灰粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)混合料相同 l 水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)基層材料是兼俱了水泥穩(wěn)定類(lèi)以及二灰穩(wěn)定類(lèi)路面基層材料優(yōu) 點(diǎn) 并同時(shí)克服兩者缺點(diǎn)的一種新型的半剛性基層材料 對(duì)于它的研究 在國(guó)內(nèi)外剛剛 起步 因此有許多問(wèn)題需要解決 這些問(wèn)題的解決對(duì)基層材料與工程技術(shù)的進(jìn)步將起到 有力的推動(dòng)作用 1 瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定特重 重 中交通時(shí)7 天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1 5 3 5 m p a 強(qiáng)度范圍過(guò)大 路面基層材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的制定需要兼顧材料的早期強(qiáng)度與后期強(qiáng)度特 別是對(duì)于水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)路面基層材料 由于具有潛在火山狄活性的物質(zhì)一煤灰的存 在 其后期強(qiáng)度具有很強(qiáng)的增長(zhǎng)性能 因此 不能用水泥穩(wěn)定類(lèi)材料的早期強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)來(lái) 要求水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)材料 有必要結(jié)合材料的早期強(qiáng)度以及后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)性能 合 理制定該種材料的早期強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 并進(jìn)一步確定合理的粉煤灰摻量 2 針對(duì)基層材料的體積法設(shè)計(jì)目前研究的還不是很充分 主要分歧在于集料空隙率 計(jì)算時(shí)到底選擇哪種松方密度 同時(shí) 在國(guó)內(nèi)外體積法主要應(yīng)用于二灰穩(wěn)定類(lèi)基層材料 的配合比設(shè)計(jì) 而采用體積法對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石這一基層材料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)還少 有人涉及 3 隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的同益關(guān)注 路面基層材料對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響也應(yīng)是材料設(shè)計(jì)研 8 長(zhǎng)安大學(xué)碩十學(xué)位論文 究中值得重點(diǎn)考慮的一個(gè)方面 但目前有關(guān)半剛性基層材料制備過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響研 究還很少得到關(guān)注 系統(tǒng)對(duì)比研究水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石 水泥穩(wěn)定碎石和二灰穩(wěn)定碎石 等三種基層材料的環(huán)境負(fù)荷值 對(duì)于進(jìn)一步研究環(huán)保型路面基層材料具有很強(qiáng)的理論指 導(dǎo)作用 4 目前 對(duì)于水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料的應(yīng)用研究還不完善 不全面 不系統(tǒng)無(wú)法 很好的指導(dǎo)施工 有針對(duì)性的研究該種材料在施工中所出現(xiàn)問(wèn)題及其產(chǎn)生原因 危害以 及防治方法 對(duì)于日后包括水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石材料在內(nèi)的所有半剛性基層材料的應(yīng)用 都具有很強(qiáng)的實(shí)際指導(dǎo)作用 1 2 2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì)道路用半剛性基層材料路用性能的研究較早 1 9 6 4 年 美國(guó)a h c r z o g r b o c k 研究了影響二灰穩(wěn)定土強(qiáng)度的一些因素 1 9 7 6 年 r s a n d r e s 研究了影響石灰 粉煤 灰碎石混合料穩(wěn)定性和耐久性的因素 1 9 8 3 年 第1 7 屆世界道路會(huì)議正式命名 半剛 性路面 1 9 8 7 年第1 8 屆世界道路會(huì)議專(zhuān)門(mén)設(shè)立了 半剛性路面 這一議題 美國(guó)交通 運(yùn)輸研究所提出了基層材料的級(jí)配要求 要求從膠體到粗顆粒均勻級(jí)配良好 1 9 8 8 年 b r a a k o f ob a l k a n g o s h e n 通過(guò)對(duì)二灰穩(wěn)定土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的室內(nèi)試驗(yàn) 得出最佳的 石灰和粉煤灰含量 對(duì)二灰穩(wěn)定土進(jìn)行短期高溫養(yǎng)護(hù)和低溫長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)的試驗(yàn) 得出兩者 之間的關(guān)系 用短期高溫養(yǎng)護(hù)的條件的實(shí)測(cè)結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)值 m i l l i c k l i r h 得出了二灰 碎石結(jié)構(gòu)上提出改善的方法 到2 0 世紀(jì)9 0 年代 進(jìn)一步明確了二灰碎石半剛性基層各 組成成分對(duì)其力學(xué)性能的影響 但沒(méi)有在二灰碎石混合料和二狄碎石結(jié)構(gòu)上提出改善的 方法 2 0 世紀(jì)9 0 年代進(jìn)一步明確了二灰碎石半剛性基層各組成成分對(duì)其力學(xué)性能的影 響 對(duì)變形性能做了一些研究并且提出在工程上減少裂縫的措施 對(duì)于材料抗凍性能的研究國(guó)外研究較早 較深入的課題是關(guān)于土木工程領(lǐng)域中的水 泥混凝土材料 從2 0 世紀(jì)4 0 年代以后美國(guó) 原蘇聯(lián) 歐洲 同本等均開(kāi)展過(guò)混凝土凍 融破壞機(jī)理的研究 在道路工程領(lǐng)域 一些國(guó)家混合料設(shè)計(jì)方法都包括強(qiáng)度和耐久性?xún)?個(gè)指標(biāo) 美國(guó)曾考慮循環(huán)凍融作用對(duì)石灰 粉煤灰集料混合料強(qiáng)度的影響 循環(huán)凍融作 用的程度取決于材料在路面結(jié)構(gòu)中的位置 路段的地理位置 氣候變異性和路面體系的 特性 廣泛采用凍融循環(huán)加速試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)石灰 粉煤灰穩(wěn)定集料的耐久性 據(jù)美國(guó)煤灰 研究學(xué)會(huì)推薦 采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度來(lái)測(cè)量在不同凍融循環(huán)條件下柔性路面體系中的火 山灰質(zhì)穩(wěn)定混合料的耐久性 1 9 7 3 年d e m p s e y 和t h 0 0 m p s o n 的研究表明 養(yǎng)生后穩(wěn)定 材料的真空飽水后抗壓強(qiáng)度可以較好地表示5 次或1 0 次凍融循環(huán)后的抗壓強(qiáng)度 真空 第一章緒論 飽和狀態(tài)下測(cè)定試件的無(wú)測(cè)限抗壓強(qiáng)度是評(píng)價(jià)火山狄質(zhì)穩(wěn)定材料的凍融耐久性快速而 經(jīng)濟(jì)的方法 美國(guó)伊利諾斯州運(yùn)輸部和聯(lián)邦航空管理局規(guī)定 試件在3 8 下養(yǎng)生7 d 并 經(jīng)過(guò)真空飽水后的最小抗壓強(qiáng)度應(yīng)為2 7 6 m p a 1 2 次凍融循環(huán)后的最大質(zhì)量損失為 1 0 1 4 同時(shí)發(fā)現(xiàn)殘留抗壓強(qiáng)度與凍融耐久性密切相關(guān) 如果殘留強(qiáng)度能夠保證要求 的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及材料強(qiáng)度隨時(shí)間發(fā)展的情況符合設(shè)計(jì)要求 則能保證野外強(qiáng)度將經(jīng) 常大于要求的最小強(qiáng)度路面 也就能夠達(dá)到滿(mǎn)意的使用性能 1 3 本課題主要研究?jī)?nèi)容 論文對(duì)重慶粉煤灰性質(zhì)進(jìn)行研究 通過(guò)各種激活手段對(duì)其活性進(jìn)行激發(fā) 通過(guò)結(jié)合 料試驗(yàn)和混合料路用性能對(duì)激活效果進(jìn)行評(píng)價(jià) 通過(guò)評(píng)價(jià)得出其在公路建設(shè)中較佳的激 活方法 彌補(bǔ)重慶粉煤灰由于活性較差在公路中較少得到應(yīng)用的缺陷 論文選定五種激 活方法 對(duì)粉煤灰活性進(jìn)行激發(fā)通過(guò)強(qiáng)度試驗(yàn) 得出各種方法下最佳比例和強(qiáng)度值 選 定一標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配采 用貝雷法對(duì)級(jí)配進(jìn)行評(píng)價(jià) 在不同的預(yù)留孔隙率下 進(jìn)行混合料配合 比設(shè)計(jì) 最后通過(guò)混合料路用性能試驗(yàn)驗(yàn)證各種激活方法激活效果 采用灰色系統(tǒng)理論 對(duì)混合料路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)得出最佳路用方法 本文的研究?jī)?nèi)容如下 1 粉煤灰激活研究 1 粉煤灰激活原理和措施分析 2 粉煤灰激活試驗(yàn)研究 2 混合料性路用性能研究 1 力學(xué)性能研究 2 剛度性能研究 3 抗沖刷性能研究 4 抗縮裂性能研究 3 混合料多指標(biāo)研究 1 混合料路用性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 2 混合料綜合評(píng)價(jià)決策 i o 長(zhǎng)安大學(xué)顧十學(xué)位論文 第二章研究方法和原材料試驗(yàn) 2 1 總體研究方案 1 原材料性能研究 1 粉煤灰性質(zhì)研究 論文采用重慶粉煤灰 西安粉煤灰 粉煤灰進(jìn)行各種原材 料檢測(cè)指標(biāo)試驗(yàn) 2 水泥性質(zhì)研究 采用普通硅酸鹽水泥標(biāo)號(hào) 3 2 5 m p a 對(duì)水泥進(jìn)行原材料檢測(cè) 試驗(yàn) 3 集料性質(zhì)研究 重慶渝隧高速公路使用集料對(duì)集料進(jìn)行原材料檢測(cè)試驗(yàn) 4 石灰性質(zhì)研究 使用西安市售普通石灰并對(duì)石灰進(jìn)行原材料檢測(cè)試驗(yàn) 5 外加激活劑 2 粉煤灰改性措施研究 1 石灰的激發(fā)作用研究 2 激活劑對(duì)石灰粉煤灰的影響研究 激活劑a 對(duì)用于石灰粉煤灰結(jié)合料激活 進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn) 觀(guān)察激活效果 選擇最佳激活效果的激活劑劑量 3 水泥的激發(fā)作用研究 4 激活劑對(duì)水泥粉煤灰的影響研究 激活劑a 對(duì)用于水泥粉煤灰結(jié)合料激活 進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn) 觀(guān)察激活效果 選擇合理激活劑劑量 5 石灰對(duì)水泥粉煤灰強(qiáng)度影響研究 石灰為激活劑 進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)研究 研究 石灰對(duì)水泥粉煤灰強(qiáng)度影響規(guī)律 3 混合料配合比設(shè)計(jì) 1 采用級(jí)配理論設(shè)計(jì)骨架密實(shí)型級(jí)配 2 應(yīng)用貝雷法對(duì)本級(jí)配骨架性進(jìn)行評(píng)價(jià) 3 對(duì)級(jí)配進(jìn)行松裝密度 振實(shí)密度 空隙率等試驗(yàn) 4 通過(guò)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì) 確定結(jié)合料和集料在混合料中 所占比例 4 混合料路用性能研究 1 以混合料強(qiáng)度特性 剛度特性為研究對(duì)象 綜合對(duì)比不同激活情況下粉煤灰 的路用性能 明確不同激活方法對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料基層路用性能的影響 2 收縮性能研究 不同激活方法時(shí)混合料干縮機(jī)理及干縮試驗(yàn)研究 溫縮機(jī)理 第一二章研究方法和原材料試驗(yàn) 以及溫縮試驗(yàn)研究 3 抗沖刷性能研究 2 2 試驗(yàn)方法 2 2 1 材料性質(zhì)試驗(yàn)方法 本次試驗(yàn)按照 公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 7 9 4 和 公路 工程集料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 8 2 0 0 0 中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行 采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)確定混合料 的最大干密度和最佳含水量 水泥指標(biāo)按照 公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程 j t j e 3 0 一2 0 0 5 中有關(guān)對(duì)丁進(jìn)行 1 石灰等級(jí)試驗(yàn) 按照 公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 7 9 4 中方法 t 0 8 0 1 3 9 4 規(guī)定測(cè)定有效氧化鈣和氧化鎂含量 2 粗集料松方密度 振實(shí)密度及空隙率試驗(yàn) 根據(jù) 公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 8 2 0 0 0 中方法 t 0 3 0 9 2 0 0 0 規(guī)定 取 試樣一份 置于平整干凈的水泥地上 用平頭鐵鍬鏟起試樣 讓其以不同狀態(tài)落入容量 筒中 分別測(cè)集料的堆積密度 振實(shí)密度 以及搗實(shí)密度 同時(shí)可根據(jù)粗集料的毛體積 密度來(lái)算出空隙率 3 集料密度試驗(yàn) 根據(jù) 公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 8 2 0 0 0 上規(guī)定 對(duì)于粗集料密度采用網(wǎng) 籃法 t 0 3 0 4 2 0 0 0 對(duì)于細(xì)集料密度采用容量瓶法 t 0 3 2 8 2 0 0 0 和比重瓶法 t 0 3 2 9 2 0 0 0 4 粗集料針片狀顆粒含量和壓碎值試驗(yàn) 根據(jù) 公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 8 2 0 0 0 上規(guī)定 針片狀含量是采用 t 0 3 1 2 2 0 0 0 此法用游標(biāo)卡尺測(cè)定的粗集料顆粒的最小厚度方向與最大長(zhǎng)度方向的尺寸之 比小于1 3 的顆粒 此法測(cè)定的針片狀含量可用于評(píng)價(jià)集料的形狀和抗壓碎的能力 以評(píng)定其在工程中的適用性 根據(jù) 公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 8 2 0 0 0 上規(guī)定 壓碎值是采用 t 0 3 1 6 2 0 0 0 此法是用于衡量石料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力 是衡量石料力學(xué)性 質(zhì)的指標(biāo) 1 2 長(zhǎng)安大學(xué)碩f 學(xué)位論文 2 2 2 路用性能試驗(yàn)方法 路用性能試件均按照重型擊實(shí)所得的最佳含水量拌合 最大干密度控制 采用靜力 壓實(shí)法制備 在養(yǎng)生室內(nèi)養(yǎng)生 養(yǎng)生溫度在北方地區(qū)應(yīng)控制在2 0 士2 養(yǎng)生濕度9 0 即試件從試模內(nèi)脫出并稱(chēng)量后 應(yīng)立即放到養(yǎng)生室內(nèi)進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)生 采用塑料薄膜 包覆 在養(yǎng)生期的最后一天 應(yīng)該將試件浸泡在水中 水的深度應(yīng)該使水面在試件頂上 約2 5 c m 在浸泡水中之前 應(yīng)再次稱(chēng)試件的質(zhì)量 在養(yǎng)生期間 試件的質(zhì)量損失應(yīng)符 合一定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 質(zhì)量損失超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)視為作廢 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 抗壓回 彈模量試驗(yàn) 劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)以及抗沖刷試驗(yàn)均采用 15 c m h l5 c m 試件 結(jié)合料抗壓強(qiáng) 度試驗(yàn)采用 p 5 h 5 c m 試件 抗縮裂性能試驗(yàn)采用1 0 c m l o c m 4 0 c m 的梁式試件 1 結(jié)合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試試件均按最佳含水量拌和最大干密度控制采用靜力壓實(shí)法制 備在養(yǎng)生室養(yǎng)生養(yǎng)生溫度2 0 士2 養(yǎng)生濕度9 0 試驗(yàn)采用 p 5 0 i i l m h 5 0 i 砌試件 將試 件達(dá)到養(yǎng)生齡期前一天泡水飽水2 4 h 后的試件放到路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀的升降臺(tái)上 使 試件的形變以約1 m m m i n 的等速率增加進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 抗壓強(qiáng)度r 按下式計(jì)算 r p 彳 o o 0 0 5 l 戶(hù) 脅 2 1 式中 p 試件破壞時(shí)的最大壓力 k n 彳 試件的截面積彳 刀 d2 4j 為試件的直徑 1 m 2 混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 將養(yǎng)生至規(guī)定齡期且飽水2 4 h 后的試件放到路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀的升降臺(tái)上 使試 件的形變以約l m m m i l l 的等速率增加進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 抗壓強(qiáng)度尺c 按下式計(jì)算 r c 刪 a 6 6 p m p a 2 2 式中 卜試件破壞時(shí)的最大壓力 k n 彳 試件的截面積 c m 2 彳 黝脅 d 為試件的直徑 c m 3 劈裂強(qiáng)度試驗(yàn) 將養(yǎng)生至規(guī)定齡期且飽水2 4 h 后的試件放到路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀升降臺(tái)上 使試件 的形變以1 刪州m i n 的等速率增加進(jìn)行劈裂試驗(yàn) 劈裂強(qiáng)度尺 按下式計(jì)算 足 竺 o 0 0 4 1 7 8 旦 o 0 2 7 8 5 3 3 p 2 3 1 3 第一二章研究方法和原材料試驗(yàn) 式中 p 試件破壞時(shí)的最大壓力 1 浸水后試件高度 m d 為試件直徑 c m 試驗(yàn)中d j 5 c m 4 抗壓回彈模量試驗(yàn) 本試驗(yàn)按照 公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程 j t j 0 5 7 9 4 中有關(guān)頂面 法規(guī)定進(jìn)行試件抗壓回彈模量測(cè)試 試驗(yàn)采用儀器設(shè)備為路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀 抗壓回彈模量e 按下式計(jì)算 e p e 阮 2 4 式中 卜單位壓力 m p a 阡 式件高度 m m 卜試件回彈變形 m m 每級(jí)荷載下的回彈變形 l 加荷時(shí)讀數(shù)一卸荷時(shí) 讀數(shù) 5 沖刷試驗(yàn) 1 沖刷儀的構(gòu)造 沖刷儀由電動(dòng)機(jī) 沖刷桶 帶橡膠板 傳動(dòng)機(jī)械裝置 應(yīng)力傳感器 變頻器 框 架等幾個(gè)大部分組成 具體構(gòu)造圖見(jiàn)下 滾動(dòng)軸 圖2 1 沖刷儀構(gòu)造圖 1 4 長(zhǎng)安人學(xué)碩上學(xué)位論文 2 沖刷儀工作原理 整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力由異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生 為了能夠較真實(shí)地模擬實(shí)際碾壓過(guò)程 需要隨時(shí)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 從而可以方便地調(diào)節(jié)加壓頻率 試驗(yàn)中選擇了變頻調(diào)速方式 使用變頻器來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 具有調(diào)速迅速 調(diào)節(jié)范圍寬的特點(diǎn) 能夠較好的滿(mǎn)足試 驗(yàn)要求 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)凸輪 轉(zhuǎn)動(dòng)壓力通過(guò)凸輪下面的桿和彈簧系統(tǒng)傳遞給試件 在桿2 和 桿3 之間接有傳感器 可以及時(shí)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 傳遞給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行處 理和顯示 試驗(yàn)中沖刷桶放置可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)板上 在沖刷桶的上表面的橡膠板與壓頭的壓板 接觸后 通過(guò)繼續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)板可調(diào)節(jié)壓板對(duì)于沖刷桶垂直壓力 這樣就可以模擬在不同 的車(chē)輛荷載下水流對(duì)材料的沖刷作用 d 用彈性模量e 1 0 0 1 5 0 m p a 的圓形橡膠板模擬瀝青路面 橡膠板直徑為1 5 0 i 塒 厚度為2 5 3o i l m 并在橡膠板中間開(kāi)一個(gè)寬2 4 m m 長(zhǎng)5