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原文传递赤泥基胶凝材料稳定碎石耐久性试验研究

论文题名：	赤泥基胶凝材料稳定碎石耐久性试验研究
关键词：	稳定碎石基层;赤泥基胶凝材料;力学性能;收缩性能;抗冲刷性能;疲劳性能
摘要：	赤泥基胶凝材料作为一种新型路用基层材料，在交通工程领域可完全代替传统水泥制备稳定碎石基层，不仅可以实现赤泥高附加值大宗量利用，而且可以推动道路工程建设绿色化、低碳化发展。本文针对赤泥基胶凝材料稳定碎石(下称“稳定碎石”)工程应用过程中长期服役性能不明的问题开展系统研究，揭示了赤泥基胶凝材料稳定碎石工作性能长效演化规律，建立了赤泥基胶凝材料稳定碎石路面结构疲劳性能评价模型，并成功应用于高速工程建设工程中。主要研究内容与结果如下: 　　(1)探究了赤泥基胶凝材料稳定碎石在冻融循环作用下力学性能与质量的变化规律，揭示了冻融循环温度与次数对力学性能和质量损失的作用机制，20℃～-20℃、28 d条件下胶凝材料5％掺量最大质量损失率为1.85％。5％和6％赤泥基胶凝材料掺量下稳定碎石质量损失率变化幅度高于掺量7％和8％,且随着冻融循环次数的增加，质量损失率不断增加。通过工业CT与SEM-EDS微观分析，随着冻融循环次数增加，稳定碎石孔隙率增大，养生28d、6％掺量稳定碎石经历20次冻融循环后，孔隙率增长1.53％,内部裂缝损伤增多并不断积累，呈现由少变多、由窄变宽的变化规律。　　(2)揭示了赤泥基胶凝材料稳定碎石收缩性能变化规律，随着试验龄期的增加稳定碎石累计失水率与累计干缩应变逐渐增大至不再增加;且当赤泥基胶凝材料掺量为8％时，稳定碎石干缩系数与干缩应变远高于其它掺量;不同赤泥基胶凝材料掺量条件下稳定碎石温缩系数随着试验温度区间的降低而呈现先升高后降低的趋势;随着赤泥基胶凝材料掺量的增加，稳定碎石平均温缩系数呈现先降低后升高的趋势;随着养生龄期的增加，稳定碎石温缩系数逐渐减小。通过灰色关联分析，确定了干缩抗裂性指数和温缩系数是赤泥基胶凝材料稳定碎石抗裂性能的最优评价指标，研究数据表明，7％胶凝材料掺量抗裂性能最好。　　(3)抗冲刷评价试验表明，养生龄期与赤泥基胶凝材料掺量的增加有助于提高赤泥基胶凝材料稳定碎石抗冲刷性能。赤泥基胶凝材料掺量增多使颗粒之间内摩擦角和有效黏结面积增大，反应产物中无定型凝胶增多，抗冲刷性能提高。冲刷次数对稳定碎石质量损失与强度损失主要表现在冲刷前期，冲刷4500次时强度损失达到27000次的47.9％。建立了赤泥基胶凝材料稳定碎石冲刷质量损失预测模型，随冲刷次数不断增加，质量损失增长率呈减小趋势。揭示了冻融作用下冲刷质量损失变化规律，随冻融循环次数增多，冲刷质量损失不断增大，稳定碎石抗冲刷性能不断降低。　　(4)基于稳定碎石四点弯曲疲劳试验，计算得95％保证率下的疲劳方程并揭示了疲劳性能变化规律。通过ABAQUS建立了赤泥基胶凝材料稳定碎石路面结构模型，通过分析赤泥基胶凝材料稳定碎石基层受力特征，进行了路面结构疲劳寿命预估。在最不利荷载位置，沥青面层在荷载3.51964×1012次循环后破坏失效。依托研究成果进行了赤泥基胶凝材料稳定碎石工程应用试验，试验路通车一年，路面结构良好，无坑槽、开裂等病害产生，耐久性良好。
作者：	游浩
专业：	土木水利
导师：	李召峰;林春金
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2023