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原文传递水泥粉煤灰稳定砖--砼再生碎石的路用性能研究

论文题名：	水泥粉煤灰稳定砖--砼再生碎石的路用性能研究
关键词：	路面基层;砖-砼再生碎石混合料;水泥粉煤灰;固化作用;级配优化;力学性能;路用性能
摘要：	中国建筑垃圾数量已经占城市垃圾总量的30％以上，预计在未来十年之内，年产量将高达15×108t。宁夏地区建筑垃圾总体资源化利用率不足10％，且建筑垃圾大量堆放占用土地并造成严重环境污染的问题。针对该问题，开展水泥粉煤灰稳定砖-砼再生碎石混合料的路用性能研究，系统分析砖、砼再生碎石在静载作用和冲击作用破碎分形机理、水泥粉煤灰固化机理、混合料干缩和温缩规律以及耐久性是提高建筑固废利用率所面向的一项关键科学问题。　　本研究通过室内力学试验（材料优选试验、无侧限抗压试验、劈裂试验、干缩试验、温缩试验、冻融试验和三轴试验）、微观试验（XRD和SEM表征）与数值模拟相结合的方法，对水泥粉煤灰稳定砖-砼再生碎石混合料进行级配优化、强度形成机理、变形机理、强度变化规律和强度衰减机理进行系统性研究，得到以下成果: 　　(1)通过对砖和砼再生碎石的路用性能指标进行分析研究，发现了砖的含水量、吸水率、压碎值、空隙率、针片状颗粒含量均大于砼再生碎石，砖的针片状颗粒含量约为砼再生碎石的2.8倍，砖的堆积密度、振实密度以及表观密度均小于砼再生碎石;粉煤灰化学性质稳定，满足作为路面基层材料的填筑标准。　　(2)通过静载再生碎石单颗粒破碎试验和集料冲击破碎试验，研究发现了砖再生碎石的破碎裂缝为单一主体裂缝，而砼再生碎石的破碎裂缝为单裂缝和多裂缝模式，其产生的多裂缝为花菇状并有向四周扩散的规律;揭示了不同粒组砖再生碎石和砼再生碎石的破碎强度变化规律;建立了评价再生碎石级配优劣的分形维数D与不均匀系数和曲率系数之间的关系模型，依据该模型确定了混合料较优组合的分形维数D的区间。　　(3)通过无侧限抗压强度、劈裂强度、SEM微观检测、EDS能谱分析，发现不同配比下试件的强度随砖掺量的增加而降低，随养生龄期的增加呈线性增长;揭示了混合料强度形成机理;建立了4种不同抗压-劈裂强度线性回归分析模型，其相关系数均在0.93以上，在四种模型中，幂函数对混合料抗压-劈裂强度线性回归拟合程度最高，说明幂函数模型可以较准确地描述该混合料抗压-劈裂强度之间的关系，具有一定的理论利用价值。　　(4)基于室内三轴试验，建立了三维离散元模型，以模拟应力-应变曲线与室内三轴试验结果相吻合作为细观参数选取依据，并利用该细观参数对试件的三轴加载试验进行数值重现。发现室内试验和模拟结果试件破坏形态和应力-应变曲线能够较好的吻合，试件的脆-延转换压力均为0.5MPa，试件最大位移颗粒团均出现在试件上下边缘，试件呈上下挤压状态;提出了不同配比下试件粘聚力和摩擦角的计算模型，室内试验与数值模拟得到的粘聚力和摩擦角最大误差分别为3％和6％。　　(5)通过建立温缩系数与温度区间之间的关系模型，发现在温度区间0～10℃时，温度膨胀系数较为稳定;通过建立不同配比下总失水率、干缩应变以及干缩系数与放置时间关系曲线，发现试件在前7d的总失水率、干缩应变以及干缩系数变化最为明显;通过建立无侧限抗压强度、抗冻系数和质量损失与冻融周期关系模型发现，随冻融周期的增加，试件的无侧限抗压强度减小，试件的抗冻系数降低，试件的质量呈先增加后减小趋势。
作者：	张虎彪
专业：	土木水利
导师：	李宏波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁夏大学
学位年度：	2022