寒区再生集料水泥稳定碎石路基的力学和温缩性能北大核心CSCD

为解决废旧沥青混合料(RAP)和铁尾矿砂(ITS)固废处理问题,将两者充当砂石料掺加到水泥稳定碎石中,通过无侧限抗压试验、弯拉试验和温缩试验对水泥稳定碎石进行路用性能研究,分析了RAP和ITS掺量对水泥稳定碎石的影响。结果表明:RAP掺量一定时(25%),ITS掺量增加有利于提高水泥稳定碎石的抗压强度和弯拉强度,但会增大材料的温缩应变和温缩系数,降低温缩性能,其中ITS45(ITS掺量为45%)有较好的温缩性能;ITS掺量一定时(60%),RAP掺量增加不利于水泥稳定碎石的抗压强度,但可以提高水泥稳定碎石的弯拉强度,降低温缩应变和温缩系数,其中RAP70(RAP掺量为70%)温缩性能达到最优;与ITS45相比,RAP70有更宽泛的施工温度区间。     

高速公路路面基层材料最大干密度的试验研究

首先对襄荆高速公路路面基层材料做了物理特性分析,在此基础上进行了水泥稳定碎石混合料的初步设计.并采用重型击实法确定最大干密度的最佳含水量,然后在混合料中外掺10%,15%,20%的石屑(粒径4.75mm以下)进行击实,最终得到理想的最大干密度.通过对以上具体试验的分析,得出了水泥稳定碎石最大干密度的确定方法及原则,确定了一个比较合理的石屑掺量,对其它的路面基层具有一定的指导意义.     

水泥固化稳定珊瑚礁岩、砂吹填材料路用性能研究

为实现岛礁公路建设资源集约化,提出采用水泥固化稳定珊瑚礁岩、砂作为路面基层材料。通过无侧限抗压强度、劈裂强度、回弹模量、水稳性、干缩和温缩试验,探究水泥固化稳定珊瑚礁岩、砂吹填材料强度、刚度、水稳性和收缩性等路用性能,为后续岛礁工程建设提供理论依据和数据支持。结果表明:在标养条件下,相同龄期的试样抗压强度和劈裂强度随水泥用量增加而提高,水泥用量相同的试样随龄期增长而提高;抗压强度增长基本符合线性规律。回弹模量随水泥用量增加而提高,但增幅逐渐减小。相同龄期下,试件饱和抗压强度相对于低于标准抗压强度;水泥用量和龄期越大,强度损失率越小,抗软化能力越强,如水泥用量6%试样28 d强度损失率与软化系数是水泥用量3%的93%和101%。试样失水率与干缩应变随龄期与水泥用量增加而增长,如水泥用量6%试样180 d失水率和干缩应变是水泥用量3%的1.35倍和1.27倍。温缩试验表明:温缩应变和温缩系数随水泥用量增加而增大,而随温度降低先增大后减小,处于30~45℃温度区间是岛礁公路建设最不利的状态,应尽量避免高温施工。     

乙酸铵交换-全自动凯氏定氮法测定贵州某地区耕地土壤阳离子交换量

：为分析无机结合料稳定铁尾矿用作半刚性路面基层的水稳定性,对铁尾矿进行筛分,通过测定改良铁尾矿混合料的液限、塑限,确定无机结合料稳定类型,按二级及二级以下公路路面基层的集料级配要求改良铁尾矿,以击实试验确定无机结合料稳定时最佳含水率和最大干密度,然后用半刚性基层冲刷量灰色预估模型计算并分析其抗冲刷性。结果表明：铁尾矿为特细集料,液限为19%,塑性指数为11,宜采用水泥进行稳定,掺加级配碎石改良铁尾矿满足CC3集料级配要求,当水泥剂量为5%时能够取得良好的抗冲刷性能和经济性。     

高寒地区水镁石纤维早强型水泥稳定碎石的路用性能研究

为了提高水泥稳定类基层在高寒地区的适用性,提出在基层中复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维使其达到早强抗裂作用,通过研究其抗压强度、劈裂强度、收缩特性以及抗冻性能,分析水镁石矿物纤维在水泥稳定碎石中的作用机理。试验结果表明：复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维后,20℃养护条件下基层3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的85%和76%,-15℃低温养护条件下3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的69%和68%;抗收缩性能在加入水镁石纤维后有较大提高,纤维掺量为4%时,干缩系数与温缩系数比未掺时分别降低约92%和48%;抗冻性能也因掺入水镁石纤维而有所改善,纤维掺量为4%时基层28 d冻融残留抗压强度比（BDR）为0.96%。复掺水镁石纤维与基层早强剂,既能有效保证高寒地区水稳碎石的强度,又能避免基层在干燥气候中的收缩开裂和在低温、变温环境中的温缩开裂,其中水镁石纤维最佳掺量为4%。     

季节冻土区水泥改良路基土的温缩性能研究

基于季节冻土区冻融循环条件,利用高低温交变试验箱与静态应变仪,进行了不同配比水泥改良路基土的温缩试验研究。结果表明：水泥改良土的温缩应变呈“螺旋式”变化,温缩应变随水泥掺量增加逐渐增加,初始温度循环对水泥改良土影响较大,经历三次温度循环后水泥土温缩应变特性已相当明显且变化规律趋于稳定,土体内部物化反应也达到平稳,但多次循环后掺量6%的水泥土内部反应机理较其他掺量不同,且对温度变化的敏感度较低,温缩应变与系数相对较小。在冀北地区,掺量6%水泥土可用作季节冻土区道路的基层或底基层,为水泥土在季节冻土区的应用提供了试验依据。     

磷石膏混合料的再生

磷石膏加入二灰混合料,可以有效提高二灰混合料的早强,并且改善基层的路用性能。但是磷石膏含量过大,则造成混合料膨胀过大,强度降低甚至丧失。基于磷石膏石灰粉煤灰混合料的反应机制,通过一系列的室内和室外试验说明：不当的磷石膏配合比,是造成某磷石膏石灰粉煤灰混合料底基层遇水膨胀量增大、强度丧失的主要原因。同时,验证了粉煤灰含量与磷石膏含量最佳配合比为1：1,在此基础上提出磷石膏混合料的再利用的处置方案。     

多年冻土区水泥稳定砂砾基层抗冻性能研究

多年冻土地区路面使用过程中的许多病害与基层状况直接相关.水泥稳定砂砾作为我国传统的半刚性基层材料,在多年冻土地区公路路面结构中得到了普遍运用.为研究水泥稳定砂砾不同水泥掺量、不同养生龄期下的抗冻性能,通过提出合理的抗冻试验方法分别进行了水泥稳定砂砾冻融温度、冻融时间、冻融次数、试件的养生龄期及抗冻指标方面的试验研究. 结果表明：水泥剂量越高,水泥稳定砂砾冻前、冻后的抗压强度值越高,说明其抗冻性能越好;水泥稳定砂砾从28 d开始抗压强度、冻融后抗压强度及冻融后劈裂强度都明显增加,证明水泥稳定砂砾从28 d开始已具有一定的抗冻性. 提出的抗冻试验方法和指标要求适合多年冻土地区半刚性基层材料,有一定的实用价值.     

稳定赤泥路用可行性与耐久性试验研究

水泥系结合料稳定赤泥应用于公路工程是消纳大宗工业固体废料赤泥的新技术路向。目前,路用稳定赤泥耐久性能的研究滞后于工程实践,为对此研究,进行稳定剂配比研究、干湿循环与冻融循环试验和微观试验。结果表明:水泥、石灰和磷石膏结合料稳定赤泥的标准强度最小为3.6 MPa,可满足路面稳定基层承载标准,且5级循环后试样质量损失趋于稳定。磷石膏比例由8%减小到2%,5级干湿循环后强度降低至1.69~3.69 MPa,强度损失率(BDR/%)达到35.1% ~85.4%,5级冻融循环后强度降低至2.63~3.70 MPa,强度损失率(BDR/%)达到54.82% ~79.79%,表明硫激发耦合效应的磷石膏掺量不宜超过赤泥用量的2%。此外,压汞试验研究揭示干湿与冻融循环导致试样大孔隙(直径>0.1 μm)占比增加,并与强度呈显著负相关。综合承载性能与耐久性能试验,使用稳定赤泥替代公路道面水稳材料是可行的,最优配比为赤泥︰水泥︰石灰︰磷石膏=100︰8︰2︰2。基于循环强度衰减特征,工程实践中施工期限制、早期养护质量等至关重要,且应严格控制稳定赤泥中的磷石膏掺量。     

水泥-磷石膏双掺固化处理高含水率疏浚淤泥试验研究

在传统水泥固化处理方法的基础上,提出用水泥-磷石膏双掺固化处理高含水率疏浚淤泥的方法,以期达到以废治废,将废弃高含水率疏浚淤泥经济合理转化为良质土资源的目的。系列室内试验的结果表明,磷石膏对疏浚淤泥固化土的增强效果显著,并存在一最佳掺量,最佳掺量随淤泥初始含水率增大而增大,水泥-磷石膏双掺固化土的应力-应变曲线表明,其破坏应变一般在2%～3%左右,变形系数E50与抗压强度近似呈线性递增关系。     

水泥基渗透结晶型防水材料对硫铝酸盐水泥固化土性能影响及机制分析

水泥土固化过程中Ca2+浓度会随水化反应的进行而逐步降低,导致水泥颗粒未完全水化,固化土强度增长受限,而水泥基渗透结晶型防水材料（CCCW）中活性物质能催化未水化水泥颗粒反应。选择硫铝酸盐水泥（SAC）为胶凝材料、CCCW为添加剂,通过单掺与复掺的方式,结合X射线衍射（XRD）、电镜扫描（SEM）表征,分析了固化土的无侧限抗压强度、水稳定性、耐干湿循环性能及微观结构。结果表明,复掺16%混合料（4%CCCW+12%SAC）的固化土强度是同掺量下单掺SAC固化土强度的1.5倍,且比单掺20%SAC的固化土强度高1.41 MPa;复掺16%混合料（4%CCCW+12%SAC）的固化土泡水2～8 d软化系数平均达0.97,而同掺量下SAC固化土平均仅为0.73;单掺的固化土强度随干湿循环次数增加逐级降低,而复掺混合料的固化土强度呈波浪式发展;CCCW中活性物质能增加固化土中钙矾石生成量并修复微裂缝,钙矾石长径比显著增大,可直接连接两个甚至多个土颗粒,形成三维网状结构,显著提高结晶体的微观加筋、骨架及填充作用,改善SAC固化土强度、水稳定性及耐干湿循环性能。     

矿渣-脱硫石膏-电石渣固化剂固化黏土的研究

废弃黏土工程特性较差,难以作为路基材料进行资源化利用,还有工业废渣的产量日益增长,其利用率根本追不上产量,针对该问题研究了不同掺量矿渣-脱硫石膏-电石渣(GGBS-DG-CCS,GDC)固化剂对黏土力学性能和微观机理的影响。采用Design Expert中的box-behnken design(BBD)得出矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比,通过无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和水稳试验评价了GDC固化土的宏观力学性能;然后采用SEM和XRD分析了GDC固化剂与黏土之间的相互作用机理,并与同掺量的传统水泥固化方案进行对比。结果表明：矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比为11.93︰1.53︰6.01,GDC固化黏土的无侧限抗压强度均随固化剂掺量和养护龄期的增加而增大;相较于水泥固化土,GDC固化土具有更好的水稳定性,且随着养护龄期的增长,GDC固化土呈现出更高的抗压强度、抗劈裂性以及更低的脆性;SEM和XRD分析显示,GDC固化土在养护过程中会不断生成水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)等胶凝性水化物以及膨胀性水化产物钙矾石(Aft),与水泥土相比,28 d龄期的GDC固化土微...     

半干旱及大温差环境下水泥稳定碎石变形试验

为研究水稳基层变形影响因素,对水泥剂量、品种、级配设计等方面展开系统试验研究。本文对骨架密实型水泥稳定碎石、悬浮密实型水泥稳定碎石和骨架空隙型水泥稳定碎石进行干缩试验及温缩试验,运用Origin对试验数据进行回归拟合,总结半刚性基层材料的变形规律,从而提高沥青路面的耐久性。结果表明：对比结构类型不同的水泥碎石材料可知,骨架空隙型干缩系数0~7 d增大了2倍,后续干缩系数增幅趋于缓和,在水泥用量相同时,骨架空隙型干燥收缩程度最低,即骨架空隙型结构水泥可有效降低水稳基层开裂;水泥稳定砂砾中,随着水泥用量的增加;各个温度段的温缩变形逐渐增大,并且在高温区50~60℃段温缩变形最大,随着温度降低变形量变小,0~10℃段温缩变形最小;同种水泥剂量、水泥标号中,骨架空隙型平均温缩系数最小,悬浮密实型最大,骨架密实型居中。相同级配、相同水泥剂量的水泥稳定砂砾中,42.5水泥试件平均温缩系数大于32.5水泥试件平均温缩系数。     

水泥–粉煤灰–煤渣–吹填粉细砂混合料强度试验

针对大型堆填场基层结构工程,本着就地取材节约成本的原则,利用吹填砂作为骨料,添加粉煤灰、煤渣和水泥,采用正交试验方法,编制正交设计表,配制不同比例的混合料进行无侧限抗压强度试验。采用方差对不同龄期的混合料抗压强度进行分析,并对混合料加固机理进行研究,给出了混合料最佳质量配比,即水泥20%,粉煤灰15%,煤渣10%,此时混合料的强度最大;其水泥掺量对混合料强度起着关键作用,随着龄期的增长粉煤灰与煤渣对混合料强度影响程度逐渐增强,不过煤渣对混合料初期强度影响不及粉煤灰。      

化学激发酸性矿渣粉胶砂性能试验研究

以28天最优配方激发酸性矿渣粉为胶凝材料进行试验,分析了质量浓度、灰砂比、减水剂掺量、搅拌时间4个因素对砂浆流动度、失水率、干缩率、抗压强度的影响规律,并且针对灰砂比这一因素将水泥与矿渣粉胶凝材料浆液性能进行了对比。最后选取了合适的比例进行正交试验来优化各因素组合,使砂浆综合性能达到最优。     

大掺量粉煤灰淤泥固化土的强度与耐久性研究

基于传统水泥和石灰固化处理方法,提出了利用大掺量低钙粉煤灰、水泥和石灰固化剂进行淤泥固化处理的方法,以期改善淤泥的强度和耐久性,达到淤泥和粉煤灰双重资源化利用的目的。通过一系列室内试验,探讨了该方法处理后固化淤泥的击实特征、强度特性、水稳性和耐久性。试验结果表明：淤泥固化后最优含水率有所降低、最大干密度则略有增加;弹性模量、无侧限抗压强度和抗拉强度均有不同程度的增加,水泥掺量越大,养护时间越长,强度和弹性模量越大;固化后淤泥水稳性得到明显改善;浸水软化和冻融循环导致固化土抗压强度显著劣化,冻胀融缩导致设计混合料的无侧限抗压强度减小约22%。     

掺砂水泥土的力学特性研究

通过室内掺砂水泥土的无侧限抗压强度试验,探讨在不同掺砂量、不同龄期条件下,其无侧限抗压强度发展规律。试验研究表明：在水泥掺量一定的条件下,掺入一定量的砂,可以明显地提高水泥土的强度。当水泥掺量为10%时,掺砂量为50%的水泥土强度达到最佳。而且根据实测的应力-应变曲线,详细地分析了掺砂水泥土的破坏形式为脆性剪切破坏,且随着掺砂量的增加,掺砂水泥土的剪切角逐渐增大。与此同时,还从不同的角度分析了掺砂水泥土无侧限抗压强度增长的原因,从而为工程应用提供了试验数据和理论依据。     

超微粒子水泥加固软土试验研究

应用和研发各种固化材料,对软土进行固化和改性,以改善其工程特性是当今国际上研究的热点课题。通过室内试验,研究了一种新型超微粒子水泥材料（ALOFIX-MC,简称MC）加固软土的效果,分析了其加固和改性机制。试验中,MC以0 %、1 %、2 %、3 %、4 %和5 %的掺量分别掺入到水泥掺量15 %和石膏掺量2 %的软土试样中,配制了6组试样。室内无侧限抗压强度试验结果表明,在15 %掺量的普通水泥土中掺入少量MC就可以显著提高软土的强度和稳定性。扫描电镜（SEM）分析表明,MC的胶结填充作用和MC对水泥水化的促进、孔隙的填充以及其本身的表面吸水作用对加固效果有重要影响。研究成果为进一步提高水泥土的工程性质和减少常规水泥土中水泥掺量提供了一条新的途径。     

水泥复合偏高岭土稳定粉砂土力学特性试验研究

使用低成本高硅铝矿物掺合料可在提升水泥土工程性能的同时降低水泥用量。通过开展系列抗压强度试验研究了水泥偏高岭土掺比、水/水泥偏高岭土比、凝胶总掺量和养护龄期对水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度的影响规律,归纳了水泥复合偏高岭土稳定粉砂土的强度经验公式。结果表明：将水泥和偏高岭土按质量比5:1混合用于粉砂土稳定时可获得最佳强度提升,节约1/6水泥消耗,且该掺比关系不因凝胶总掺量变化而改变;水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度随水/水泥偏高岭土比增加近似线性降低,随凝胶总掺量增加线性提升,随龄期发展而提高,其28天强度增加趋势仍未趋缓;总结归纳了四个关于强度影响因素的经验预测公式。该研究成果可为水泥偏高岭土用于复合稳定工程软弱土提供理论参考。     

不同掺料对磷石膏基胶凝材料影响的研究进展

磷石膏作为磷肥生产过程中的废弃物,目前主要被利用于建材和农业等方面,但其利用率都很低。在建材方面利用率低的主要原因是磷石膏中含有磷、氟等元素使其强度变低,制品耐水性变差,使磷石膏制品的性质不稳定,特别是在潮湿环境下容易吸水变形。另一主要原因是有些国家和地区的磷石膏放射性较高,因超出相关标准而被限制其在建材方面的应用。针对上述问题,在综合前人已有研究的基础上,首先对磷石膏基复合胶凝材料做了分类并总结,并确定了磷石膏基复合胶凝材料的主要掺料,然后论述了不同掺料对磷石膏基胶凝材料的耐水性及强度的影响,分析了不同掺料对磷石膏建材制品的影响机理,并且在此基础上给出了各掺料的建议掺量及最佳掺量范围区间。