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原文传递磷石膏水泥稳定红黏土路用性能及微观结构研究

论文题名：	磷石膏水泥稳定红黏土路用性能及微观结构研究
关键词：	公路路基填料;磷石膏水泥稳定红黏土;路用性能;微观结构
摘要：	针对磷石膏资源浪费现象和红黏土特殊的工程特性，本文以福泉市采集的红黏土作为研究对象，通过室内试验，研究了不同磷石膏含量、不同水泥含量对混合料液、塑限及击实特性的影响，通过磷石膏水泥稳定红黏土的无侧限抗压强度、水稳性、动力特性、CBR特性研究和SEM、XRD微观结构研究，提出磷石膏水泥稳定红黏土的工程最优配比，主要研究结论如下：　　（1）磷石膏水泥稳定红黏土液限、塑限及塑性指数均随着磷石膏掺量的增加缓慢下降，但液限高于50%，塑性指数总体上大于26。不满足《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)3.3.3.4条规定：液限大于50%，塑性指数大于26的细粒土不得直接作为路基填料技术要求。　　（2）磷石膏水泥稳定红黏土7天、14天、28天的无侧限抗压强度随着磷石膏含量的增加先增加后减小。水泥与磷石膏的质量比在1:2-1:4之间时，混合料无侧限抗压强度最大。随着龄期的发展混合料无侧限抗压强度先迅速增加后逐渐趋于稳定。7天的无侧限抗压强度约为28天的88%，14天的强度约为28天的97%。　　（3）红黏土水稳定性极差，磷石膏水泥稳定红黏土的水稳定性随着磷石膏和水泥掺量增加逐渐变好。无侧限抗压强度最大组（水泥：磷石膏=1:3）的水稳性不好，当磷石膏：土=1:1时，水稳性最好。对比几种不同类型、不同掺量外加剂的水稳试验结果，水泥掺量5%，磷石膏:红黏土=1:1，SCA-2掺量5%的混合料水稳性能最佳，水稳系数最高为47%。　　（4）红黏土和磷石膏水泥稳定红黏土动剪切模量随围压、固结比、频率增加而增加，阻尼比随围压、固结比、频率增加而降低。磷石膏水泥稳定红黏土动剪切模量、阻尼比与动剪切应变的关系可用H-D模型表示。　　（5）磷石膏水泥稳定红黏土CBR值随磷石膏掺量增大而增大，随着龄期的发展先迅速增加后在14天左右趋于稳定。水泥：磷石膏=1:3时，混合料CBR值满足二级公路及以下的下路堤填料最小承载比要求。磷石膏：土=1:1时，混合料CBR值满足二级公路及以下的上路床填料最小承载比要求。　　（6）混合料反应产生了钙矾石与C-S-H凝胶，形成空间网状结构填充在孔隙中，前期增大强度；但磷石膏掺量过大时，钙矾石溶解，最初的支撑断裂，又使得混合料强度较大幅度的降低。水稳方面，随磷石膏掺量增大，加密粒径、改变矿物亲水性并生成止水帷幕，增强水稳性。加入外加剂后，混合料碳化形成板状并与凝胶结合形成“盔甲”状结构，并进一步降低矿物亲水性，显著增大混合料水稳性。　　（7）根据混合料的强度、水稳性能和微观结构试验结果，建议两种配比混合料用于路基填料。配比一为水泥掺量5%，水泥：磷石膏=1:3，外掺5%SCA-2外加剂；配比二为水泥掺量5%，磷石膏：红黏土=1:1，外掺5%SCA-2外加剂。
作者：	张坤
专业：	土木工程
导师：	陈开圣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	贵州大学
学位年度：	2022