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原文传递水泥-乳化沥青固化礁砂路用性能研究

论文题名：	水泥-乳化沥青固化礁砂路用性能研究
关键词：	路基工程;礁砂混合料;力学性能;路用性能;微观结构;水泥;乳化沥青
摘要：	当前，南海的开发和利用是我国经济和国防建设的重要环节。海洋岛礁是我们进行各项活动的基地，大力建设岛礁势在必行。但岛礁远离大陆，建筑材料匮乏，远洋运输造价成本太高，这些都极大地制约了岛礁的发展。为了降低建筑材料成本和保护海洋生态，就地取材，采用海洋中富含的珊瑚礁岩和钙质砂充当建筑骨料，能最大限度弥补材料不足造成的困难。　　本文以水泥和乳化沥青为主要结合剂，采用级配的珊瑚礁岩和钙质砂充当粗、细集料，对其基本的力学性能和路用性能以及细微观结构进行研究，证明了水泥-乳化沥青固化礁砂混合料修建公路或飞机场路基的可行性，得出了以下结论: 　　(1)根据最大密度曲线理论，结合集料最大粒径的控制，采用泰勒“n”法设计出SHJS-1～SHJS-5五种珊瑚礁砂级配。通过计算每种级配的不均匀系数和曲率系数，结合“贝雷法”对这些级配进行评价，结果表明:除SHJS-5级配属于细集料难以评价，其他四种级配良好，骨架作用比较明显，细料填充效果不错。　　(2)试验采用均匀设计对不同水泥掺量、乳化沥青用量和外掺水用量三个因素进行实验设计。通过击实试验确定了7组设计不同混合料的最大干密度和最优含水量，确定了水泥-乳化沥青礁砂试件成型外掺用水量和质量控制。采用150mm×150mm圆柱型试样静压成型，对7组设计不同的混合料进行7d无侧限抗压强度试验，试验表明:SHJS-1级配和SHJS-2级配强度相差很小，SHJS-3～SHJS-5级配在强度上明显低于上述两种级配。经优化后决定选择SHJS-2级配作为混合料的最终级配。　　(3)水泥-乳化沥青礁砂基层材料7d无侧限抗压强度值较低，随着时间的增加和水分的排出，混合料的强度逐渐上升。采用7d强度作为水泥-乳化沥青固化礁砂基层材料的标准强度，但考虑到礁砂颗粒破碎特性和混合料水分排出缓慢情况，以28d强度为辅助强度。　　(4)水泥-乳化沥青礁砂无论7d强度还是28d强度均小于水泥礁砂，水泥-乳化沥青礁砂90d抗压回弹模量明显低于同龄期的水泥礁砂，乳化沥青用量越大，混合料强度和模量降低越多。但就劈裂强度而言，相同龄期下水泥礁砂与水泥-乳化沥青礁砂相差不大。浸水强度试验表明该混合料在雨水浸泡后强度出现明显的下降，实际工程中需要特别注意基层的湿度状态。水泥乳化沥青礁砂失水率随着时间推移出现先急剧增大后平缓增长，直至逐步趋于稳定。乳化沥青的掺入可有效的降低混合料的干缩应变，但水泥掺量超过6％后，乳化沥青掺入并不能明显的改善混合料的干缩特性。水泥-乳化沥青礁砂与水泥礁砂温缩应变曲线大致相同，乳化沥青的掺入对混合料的温缩性能影响极小，水泥用量与温缩性能有关。　　(5)通过基层强度，结合收缩试验和水稳定试验，本文推荐水泥-乳化沥青固化礁砂基层材料的最佳配合比为水泥用量6％，乳化沥青用量为2.5％。　　(6)珊瑚礁岩、砂是极易破碎的。在试样成型过程中，礁砂出现大面积破碎，破碎率Bg=37.64，礁砂骨料在粒径大于4.75mm以上的粒组破碎严重，尤其是粒组范围在19.5mm～31.5mm，通过百分率骤然增加将近10％。　　(7)乳化沥青属热力学不稳定体系，破乳过程就是油水分离的过程。水泥的掺入会加速乳化沥青破乳的速率。珊瑚礁砂是一种碱性集料，与阳离子乳化沥青有良好的粘附性。礁砂、沥青和水泥三者在混合料的浆体-界面上发生水化反应，水泥水化产物同乳化沥青相互交织形成了突起的针柱状立体结构，该结构将松散的集料单元粘合成整体，起到了土工织物的作用，增强了混合料抗变形的能力。水泥填充了界面上产生的大小孔隙，提高界面的粘结性。通过SEM试验发现:混合料中没有新物质的生成，各物质之间只是物理复合。
作者：	吕晨炜
专业：	岩土工程
导师：	石名磊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文