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磷石膏基路面基层材料的组成设计与性能研究
| 论文题名： | 磷石膏基路面基层材料的组成设计与性能研究 |
| 关键词： | 水泥稳定碎石;磷石膏掺量;胶凝材料;路用性能;组成设计;水稳定性能 |
| 摘要： | 磷石膏作公路建设用材是缓解其囤积污染的有效方法。本文针对水泥磷石膏稳定碎石和炉渣磷石膏基胶凝材料稳定碎石两种材料体系开展了组成设计与路用性能相互关系的研究，并揭示了材料的强度形成机理。研究结果表明： (1)水泥磷石膏稳定碎石的强度性能及水稳性受磷石膏掺量、集料中细小颗粒含量、水泥剂量等因素的控制。随着磷石膏掺量逐渐增加，材料的强度性能及水稳定性先提高后降低，峰值处的磷石膏随着集料中4.75mm以下颗粒含量变化而变化。随着集料级配中4.75mm颗粒通过率由30％上升至40%，材料性能最佳对应的磷石膏掺量由5%上升至10%。随着水泥用量的增加，水泥磷石膏稳定碎石的性能得到逐渐改善。较水泥稳定碎石，水泥磷石膏稳定碎石可适当降低1%水泥剂量而不影响材料强度。当磷石膏掺量为8%时，水泥剂量高于4.5%可使材料保持良好的水稳定性能。 (2)基于材料力学性能优良、水稳性良好考虑，水泥磷石膏稳定碎石的材料组成为：水泥剂量5%、磷石膏掺量8%、级配为骨架密实型，其中4.75mm以下颗粒控制在35%左右。研究材料路用性能过程中发现，在同等水泥剂量的条件下，水泥磷石膏稳定碎石7d无侧限抗压强度较普通水泥稳定碎石提高24%、28d劈裂强度提高38%、回弹模量略有降低、水稳性能提高9.5%、干缩应变显著降低、干缩能抗裂系数提高62.5%、延迟碾压成型时间增长近9h。 (3)炉渣磷石膏基胶凝材料及其稳定碎石力学强度受 SO3含量、熟料掺量两大因素的影响。影响规律研究结果显示：砂浆体系中 SO3的合理取值为3.5%，而稳定碎石体系中为4.11%；无论是砂浆体系还是稳定碎石体系中熟料的合理取值均在50%左右。据此设计出的炉渣磷石膏基胶凝材料稳定碎石，较相同剂量的水泥稳定碎石，炉渣磷石膏基胶凝材料稳定碎石7d无侧限抗压强度提高23.5%、28d劈裂强度提高59%、回弹模量略有降低、水稳性能显著提高、干缩抗裂性能提高近80%、延迟碾压成型时间增长9h以上。 (4)炉渣磷石膏基胶凝材料稳定碎石中磷石膏的填充作用及活性效应均随SO3含量的增加先逐渐增强后减弱，且在养生的过程中，磷石膏的活性效应不断被激发，作用效果增强。在SO3含量为4.11%时，水化生成大量钙矾石，相互胶结穿插，与反应剩余磷石膏充分填充于材料体系空隙中，使材料具有较高的强度。 |
| 作者： | 张晓乔 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 周明凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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