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原文传递水泥粉煤灰稳定碎石的体积组成设计与路用性能研究

论文题名：	水泥粉煤灰稳定碎石的体积组成设计与路用性能研究
关键词：	水泥粉煤灰稳定碎石;路用性能;结合料填充;集料级配;体积组成;路面基层材料
摘要：	水泥粉煤灰稳定碎石是近年来提出的一类新型路面基层材料。本文对水泥粉煤灰稳定碎石材料的组成设计与路用性能及其相互间的关系进行了系统的研究，对其强度形成与抗裂机理进行了深入的探讨。通过分析现有水泥粉煤灰稳定碎石材料组成的设计思路，并基于体积分析原理，提出以材料综合路用性能为评价指标、以结合料填充系数与集料级配为关键设计参数并同时考虑合理设计龄期与粉煤灰/水泥比例的材料组成设计方法。在探讨体积参数（结合料填充系数、集料空隙率）与材料组成间相互关系的基础上，提出了基于体积组成的水泥粉煤灰稳定碎石的配合比计算公式。重点探讨了结合料填充系数对水泥粉煤灰稳定碎石的力学性能、收缩与抗裂性能、抗冻性能、抗冲刷性能以及施工性能等路用性能的影响规律，结果显示，随着结合料填充系数由0．6逐渐提高到1．4，水泥粉煤灰稳定碎石的各项路用性能呈有规律的变化。①材料的无侧限抗压强度、劈裂强度先提高后降低，最佳结合料填充系数在1．0～1．2之间；而回弹模量则呈下降趋势，且该趋势当结合料填充系数大于1．0后表现的更为明显。②材料的累计失水率逐渐提高；最大干缩应变则呈现先减小后增加的趋势，且结合料填充系数为1．0时最大干缩应变最小；干缩能抗裂指数则先提高后降低，结合料填充系数为1．0时，该指数最大。③材料的抗冻与抗冲刷性能呈现先提高后降低的趋势，且在结合料填充系数为1．0时性能最佳。④混合料干密度对含水量的敏感性逐渐减弱，混合料抗离析性能以及集料抗破碎性能则逐渐提高。具此优选出合理结合料填充系数范围为1．0～1．2。通过研究集料级配与材料路用性能的关系探讨了集料级配的合理范围；通过研究养生龄期与材料力学性能的关系发现水泥粉煤灰稳定碎石具有较强的强度发展潜力，提出合理设计龄期为180d；通过研究粉煤灰/水泥比例与材料抗冲刷性能的关系发现当粉煤灰/水泥比例超过3后材料的抗冲刷性能急剧下降；通过计算粉煤灰的不同评价指标（细度、活性物质含量以及火山灰活度）与材料强度的灰色关联度认为粉煤灰的火山灰活度与材料强度关联性最强，可作为适用于水泥粉煤灰稳定碎石的品质评价指标。此外，还研究了水泥中SO3含量与水泥粉煤灰稳定碎石力学性能和收缩抗裂性能的关系，结果显示，在5．8%以内适当提高水泥中SO3含量能显著提高材料的力学性能与抗裂性能，干缩能抗裂指数最大可提高416%。深入探讨了水泥粉煤灰稳定碎石的强度形成与抗裂机理，结果显示：①水泥粉煤灰稳定碎石中粉煤灰主要通过填充与活性作用提高材料的强度且二者间具有显著的时空特性，90d之前填充效应为主导，而180d后活性效应为主导；②水泥中SO3含量的提高，通过硫酸盐有效激发粉煤灰活性从而显著提高材料胶凝性，通过大量AFt晶体的产生改善材料孔结构，通过微膨胀来补偿材料的收缩，进而提高材料的抗裂性。室内试验与工程应用表明，相对于普通水泥稳定碎石，组成合理的水泥粉煤灰稳定碎石力学性能优良，强度可提高30%；抗裂性能突出，干缩能抗裂指数提高200%，反射裂缝间距延长30m；抗冻性能与抗冲刷性能良好，分别提高13%和25%；满足施工要求，干密度对含水量敏感性显著降低，集料抗破碎性能明显改善，外观平整、未见离析。
作者：	陈潇
专业：	材料学
导师：	周明凯
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文