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原文传递干湿循环下水泥磷石膏稳定红黏土路用性能研究

论文题名：	干湿循环下水泥磷石膏稳定红黏土路用性能研究
关键词：	路基填料;水泥磷石膏;红黏土;干湿循环;路用性能
摘要：	为解决磷石膏堆积问题,将磷石膏用于路基工程建设,本文以红黏土作为研究对象,通过理论分析、室内试验、依托工程施工和数值模拟,研究了干湿循环下水泥磷石膏稳定红黏土的路用性能.依据干湿循环下混合料的强度特性、水稳性能、动力特性试验结果,提出了干湿循环下水泥磷石膏水稳定红黏土混合料的推荐配合比.通过试验路铺筑、施工质量检测和工后监测,检验了磷石膏稳定红黏土路用性能,为磷石膏在道路工程中应用奠定理论基础.本文主要研究工作及结论如下: 　　(1)设置了低掺量磷石膏和高掺量磷石膏两个配比,分别为水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶15∶80,水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶47.5∶47.5,通过击实试验得到两个配比混合料的最佳含水率和最大干密度分别为26.40%, 1.540g/cm3、22.80%, 1.546g/cm3. 　　(2)考虑了SCA-2固化剂、龄期、干湿循环次数及配比对水泥磷石膏稳定红黏土混合料无侧限抗压强度的影响,开展了干湿循环下混合料的无侧限抗压强度试验.结果表明:加入5%掺量SCA-2固化剂会降低混合料的无侧限抗压强度,混合料无侧限抗压强度在龄期达到14天后增速降低,在前3次干湿循环中衰减速率较快.龄期相同,不经历干湿循环,水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶15∶80混合料无侧限抗压强度较大. 　　(3)为了模拟不利工况,探究了浸水条件下水泥磷石膏稳定红黏土路基的力学特性,开展了干湿循环下混合料的水稳定性试验,结果表明:加5%掺量SCA-2固化剂,水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶47.5∶47.5试样和水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶15∶80试样分别在经历3次和1次干湿循环后破坏,水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶47.5∶47.5水稳定性更优,加入5%掺量SCA-2 固化剂能够显著提高混合料的水稳定性. 　　(4)分析了H-D模型和指数模型优缺点,提出了一个新的动本构模型σd=εd/αεdb,该模型能够同时满足稳定型和破坏型曲线特征.影响混合料最大动剪切模量的因素显著性顺序为:干湿循环次数gt;围压gt;频率.水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶47.5∶47.5混合料最大动剪切模量大于水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶15∶80混合料最大动剪切模量. 　　(5)通过试验路修筑,提出了水泥磷石膏稳定红黏土混合料配合比设计方法、路基施工工艺和质量控制措施,通过试验路交工检测与工后监测,结果表明:外掺10%OTS-2固化剂,磷石膏∶红黏土=2∶8混合料路堤弯沉代表值0.923 mm,平整度8mm、土压力平均值353.08Pa、孔隙水压力平均值35.47Pa.水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶47.5∶47.5混合料路堤弯沉代表值为1.101mm、平整度7.6mm、土压力平均值370.95Pa、孔隙水压力平均值为45.66Pa,满足规范及设计要求. 　　(6)基于前文研究结论,对干湿循环下磷石膏稳定红黏土路基进行数值模拟分析,结果表明:水泥∶磷石膏∶红黏土=5∶47.5∶47.5混合料数值模拟最大沉降量为7.98mm,沉降量很小,且与试验路实测路堤沉降量相差不超过1cm,表明水泥:磷石膏∶红黏土=5∶47.5∶47.5混合料用作路基填料是可行的.
作者：	张波浪
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：	2023