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磷石膏集料道路基层材料路用性能研究
| 论文题名： | 磷石膏集料道路基层材料路用性能研究 |
| 关键词： | 道路基层材料;磷石膏集料;配合比;路用性能 |
| 摘要： | 磷石膏是硫酸湿法生产磷酸工业副产物，以硫酸和磷矿石为原料反应制取磷酸时生成的，每生成一吨磷酸，将副产磷石膏4~5吨。磷石膏含有磷、氟等杂质，磷石膏大量堆积会对环境造成污染。我国磷石膏综合利用率仅有40％左右。磷石膏轻集料主要原材料是80%以上的磷石膏，因此，本文将磷石膏通过造粒成球工艺制得的磷石膏集料应用于道路基层中，不仅能消耗大量磷石膏解决其堆积问题，大幅度提高磷石膏资源利用率，还能达到减少天然砂石资源开采的目的。 本论文介绍了磷石膏集料组成与生产工艺，并测试原材料的物理力学性能；随后以磷石膏集料等体积替代天然集料为出发点，进行磷石膏集料半刚性基层材料的配合比设计方法研究；以无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干温缩性能、水稳定性能为指标，评价其路用性能；最后借助微观技术手段研究磷石膏集料半刚性基层材料水化产物及强度形成机理。主要研究内容和结论如下： （1）磷石膏轻集料具有吸水率和含水率高、密度和强度低等特点。磷石膏集料的表观密度大约是天然集料的一半左右，筒压强度为4.3Mpa，软化系数为0.84，吸水率7.3%以及具有较好的水稳定性能。虽然磷石膏集料存在一些不足之处，但其物理力学指标仍能满足规范要求，可替代基层中的天然碎石材料。 （2）采用规范推荐的级配C-B-1范围内设置级配曲线，固定水泥剂量开展试验确定最优级配为0-4.75mm:4.75-9.5mm:9.5-19mm:19-26.5mm＝37％:17.5％:25％:20.5％，以及水泥剂量为6%。然后确定了磷石膏集料替代天然集料粒径范围为9. 5-26.5mm，然后开展不同替代率磷石膏集料混合料击实试验，得出随着替代率的增加，混合料的最佳含水量逐渐增大，最大干密度逐渐减小。 （3）随着磷石膏集料替代率的增加，无限侧抗压强度、劈裂强度，抗压回弹模量呈下降趋势，且下降幅度逐渐减小。随着龄期的增长，各组的强度、刚度都在不断提升；通过干缩试验发现，混合料的干缩现象主要发生在水化前期，干缩系数前期增长快。并由温缩试验得出，磷石膏集料的掺入，使混合料温缩变大。综合来看，在水泥稳定碎石基层中加入磷石膏集料，能减少基层的部分收缩量，提高基层的抗裂能力；并且磷石膏集料混合料具有一定的水稳定性。 （4）通过XRD、SEM微观试验，发现磷石膏集料混合料比基准组会生成更多的AFt晶体，并与水化生成的C-S-H凝胶共搭建形成更密实的网架结构。颗粒间相互作用力及水化产物的凝结力是磷石膏集料混合料的强度形成的主要原因。 |
| 作者： | 曹淳满洋 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 曹东伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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