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原文传递石灰磷石膏稳定红黏土路用性能及微观结构研究

论文题名：	石灰磷石膏稳定红黏土路用性能及微观结构研究
关键词：	公路建筑材料;石灰磷石膏稳定红黏土;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，本文依托S306福泉牛场至道坪公路改扩建工程，以黔南州福泉地区红黏土为研究对象，以瓮福磷矿的磷石膏以及工程附近市售石灰作为添加剂，采用室内试验并结合微观结构分析，对不同配比混合料进行液、塑限试验、击实试验、无侧限抗压强度试验和水稳定性试验选择出石灰的最佳掺量，再结合动力特性和CBR特性提出混合料的最优配比，最后通过XRD和SEM揭示稳定土的改良机理。主要结论如下：　　（1）配比设计将石灰掺量定为6%、8%、10%，参考前人经验设置了一组磷石膏小掺量配合比；并创新的设置了一组磷石膏高掺量配合比，为高掺量磷石膏稳定土的应用提供理论依据。　　（2）石灰磷石膏稳定土的液塑限、塑性指数均随着磷石膏掺量的增加而缓慢下降，但液限高于50%，塑性指数大于26。不满足《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）第3.3.3.4条：液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土，不得直接作为路堤填料的技术要求。　　（3）石灰磷石膏稳定土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。石灰与磷石膏的质量比在1:2.3~1:5.2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85%，14天的无侧限抗压强度约为28天的95%。　　（4）石灰磷石膏稳定红黏土水稳性较差，磷石膏掺量越大，水稳性相对较好。6种外加剂中OTS-02型外加剂对混合料水稳定性最好，水稳系数可达8.71%。　　（5）素红黏土掺入石灰和磷石膏后，可显著提高混合料的动剪切模量。随着磷石膏掺量的增大，混合料动剪切模量先增大后减小，当磷石膏掺量为31%时，石灰磷石膏稳定红黏土的动剪切模量最大，达到141.25MPa。混合料动应力与动应变，动剪切模量与动应变，阻尼比与动应变都符合H-D模型。　　（6）石灰磷石膏稳定红黏土的膨胀率比素红黏土低，且磷石膏掺量越大，膨胀率越小。磷石膏掺量为46%时，膨胀率为3.53%，相比素红黏土降幅达到49.7%。　　（7）素红黏土掺入石灰和磷石膏后，混合料CBR值有一定的增长，最大值为1.2%，加入水玻璃改良后，CBR最大值仍只有1.9%，不满足《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）第3.3.3.3条：路堤填料最小承载比为2%的技术要求。　　（8）通过对石灰磷石膏稳定土进行定量成分分析以及电镜扫描，可以知道稳定土的强度来源主要是反应生成了具有胶凝性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，同时还生成了具有膨胀性的钙矾石，过量的钙矾石对强度又有抑制作用，因此其存在一个最佳生成量。而水稳定性与亲水性矿物质白云母、高岭石以及蒙脱石三者的总质量息息相关。　　（9）综合强度特性，水稳定性及微观机理的试验结果，推荐混合料配比为石灰:磷石膏:红黏土=8:46:46，外加剂为OTS-02型，掺量为10%。
作者：	周波
专业：	建筑与土木工程
导师：	陈开圣;王冬如
授予学位：	硕士
授予学位单位：	贵州大学
学位年度：	2022