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粉煤灰对水泥稳定钢渣力学与体积稳定性的影响研究
| 论文题名： | 粉煤灰对水泥稳定钢渣力学与体积稳定性的影响研究 |
| 关键词： | 路面基层材料;水泥稳定钢渣;粉煤灰;力学性能;体积稳定性 |
| 摘要： | 本文采用粉煤灰调节水泥稳定钢渣的宏观结构、消纳钢渣膨胀产物Ca(OH)2，以抑制水泥稳定钢渣的不均匀膨胀。研究了水泥粉煤灰稳定钢渣基层材料的力学性能与耐久性能，重点探讨了粉煤灰对水泥稳定钢渣膨胀行为的影响规律，并利用测试技术手段揭示了粉煤灰对钢渣膨胀的抑制机理。基于此，对比研究了不同粒径钢渣用于水泥粉煤灰稳定类路面基层材料的力学性能与体积稳定性的差异，成功铺筑了钢渣基层试验路，具有明显的经济效益。 首先，本文研究了粉煤灰对水泥稳定钢渣力学性能与耐久性能的影响，结果表明：粉煤灰可显著提高水泥稳定钢渣的强度，当粉煤灰掺量为30%时，其7d强度较水泥稳定钢渣提高50%，且材料后期强度增长潜力大，90d强度增长率为190%。水泥稳定钢渣在掺入粉煤灰后的抗冻性能明显增强，28d冻融系数超过0.83。随粉煤灰掺量的增加，水泥粉煤灰稳定钢渣的无侧限抗压强度、劈裂强度以及抗压回弹模量呈先增加后下降的趋势，钢渣混合料在粉煤灰掺量为10%-30%时具有良好的强度性能。 通过设计标准养护条件下的自由膨胀率实验及水浴实验，共同研究了水泥粉煤灰稳定钢渣的膨胀率及膨胀破坏情况，对比两种实验结果，开发出一种快速评价水泥粉煤灰稳定钢渣基层体积稳定性的实验方法，并利用测试手段，揭示粉煤灰抑制钢渣膨胀的机理。结果表明：随粉煤灰掺量的增加，水泥粉煤灰稳定钢渣的膨胀率和膨胀鼓包数目降低，悬浮型钢渣基层材料未发生膨胀破坏的现象。而且水浴实验与标准养护条件下自由膨胀率实验的试件完整性结果一致，可试作为快速检测水泥粉煤灰稳定钢渣体积稳定性的实验方法。X-CT、SEM-EDS和XRD测试结果表明：粉煤灰不仅可与钢渣生成的膨胀组分发生反应，且粉煤灰可改变材料的宏观结构以提高材料体积稳定性。 依托实体工程，对比研究了不同粒径的钢渣对水泥稳定类路面基层力学性能及体积稳定性的影响规律，决定采用细钢渣作为原材料，进行水泥稳定碎石钢渣试验路的铺筑。对试验路段水泥剂量、压实度、含水率以及7d芯样强度进行检测，并观测试验路段的长期表现，结果表明水泥粉煤灰稳定碎石钢渣试验路满足技术要求，且半年后的试验路段完好，并未发生钢渣膨胀破坏的现象。 |
| 作者： | 程旭 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 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： | 2021 |
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