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原文传递磷石膏基层材料疲劳特性及结构优化

论文题名：	磷石膏基层材料疲劳特性及结构优化
关键词：	道路路面;磷石膏基层;疲劳特性;结构优化;施工工艺
摘要：	磷石膏是生产磷复肥和磷酸时产生的工业废渣，作为一种工业废料，不仅占用空间大，制约企业发展，而且严重污染环境。在以资源的循环利用及生态环境建设为热点的大环境下，将磷石膏作为路面基层材料进行处置在提升路面经济性的同时，也可以缓解磷石膏大量堆积的生态问题。目前已有关于磷石膏材料应用于道路基层的研究缺乏对于该基层材料的疲劳特性以及结构组合厚度的设计研究，因此，本文围绕水泥磷石膏基层材料的结构组合设计问题，通过理论分析及室内试验相结合的方法，研究了水泥磷石膏基层材料的结构模量参数和疲劳验算参数，在不同路面结构类型下，对不同结构组合进行验算和厚度取值推荐，并依托实体项目工程，对水泥磷石膏基层材料的施工工艺进行探索总结。主要结论如下：　　（1）进行了不同影响因素下混合料的弹性模量测试试验，实验结果表明水泥磷石膏混合料中水泥标号与弹性模量没有明显相关关系，为了减小结构模量的变异性，推荐采用普通硅酸盐水泥进行拌和施工；水泥磷石膏材料的弹性模量会随着水泥掺量和压实度的提高而升高，为保证结构刚性和经济性，推荐水泥掺量为8%，施工压实度达到90%以上；水泥磷石膏材料中含水率对水泥磷石膏的弹性模量影响显著，弹性模量整体会随着含水率的升高而减小；建立了7d无侧限抗压强度与弹性模量的拟合关系式。　　（2）进行了不同影响因素下的弯拉强度测试和不同应力水平四点弯曲疲劳试验。实验结果表明选用更高标号的水泥会使得水泥磷石膏材料的弯拉强度增加，水泥掺量的增加同样会使得其弯拉强度的增大，基于实验结果推荐水泥磷石膏材料中水泥掺量不低于8%；压实度同样会影响水泥磷石膏的弯拉强度，当压实度为90%的时候，相较于82%压实度下的弯拉强度提升约30%；对于四点弯曲疲劳试验结果采用威布尔分布理论对疲劳试验结果进行处理，得到两种保证率下水泥磷石膏基层材料的疲劳方程。　　（3）根据结构模量取值和疲劳参数，通过弹性层状理论体系对基于水泥磷石膏基层材料的沥青路面进行了不同结构组合下的结构设计指标进行验算分析，得出沥青-水泥磷石膏-土基，沥青-水泥稳定碎石-水泥磷石膏-土基，以及沥青-水泥磷石膏-级配碎石-土基三种不同结构组合形式下的结构设计指标显著性影响因素和变化规律，并提出了不同交通荷载等级下基于水泥磷石膏基层材料的三种不同结构组合形式下的合理厚度取值。　　（4）依托项目实体工程，从施工前准备、施工配合比、现场拌和、摊铺和压实工艺进行了探索研究，通过试验路铺筑提出出基于该材料的路面基层施工工艺技术流程和养生条件，并对现场施工质量进行钻芯检测。提出现场水泥磷石膏混合料基层材料施工的配合比：92%磷石膏，8%水泥，固化剂外掺0.4%，混合料体系含水率为29%。
作者：	唐浩
专业：	交通运输工程
导师：	朱洪洲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022