大掺量粉煤灰路面基层稳定专用水泥的制备与研究

摘要

水泥稳定粒料是目前我国高等级公路中应用最为广泛的基层材料，它具有承载力高，水稳性和冰冻稳定性好，较强的抗冲刷能力，与下封层有较好的粘结力，施工方便等优点。但是水泥稳定粒料基层容易出现过于密集的收缩开裂。水泥稳定类路面基层材料开裂的根本原因在于集料中细颗粒（粉粒和粘粒）和水泥水化产物的收缩；水泥水化产物的收缩包括干缩、温缩以及水化过程的自收缩。由于收缩开裂而造成的早期水损害在半刚性基层沥青路面中广泛存在，而早期的水损害则大大降低了路面的服役年限，寻找经济有效的抗裂措施对改善路面的整体质量十分关键；另外新标准水泥凝结快，大多不能满足规范要求的终凝时间应大于6h的要求。 本文研制了具有缓凝微膨胀性的路面基层专用水泥，并结合胶凝材料学和正交回归方法，对大掺量粉煤灰路面基层稳定专用水泥的配合比进行优化设计，并与通用水泥作对比研究了其性能物理力学性能、水化过程与抗裂机理，并进行了该水泥的工程应用研究： （1）路面基层专用水泥早期无侧限抗压强度贡献主要是水泥熟料，3d和28d强度随熟料掺量线性关系增加；熟料含量在45％时，既能保证一定的强度，而且其净膨胀量在后期也较大，能有效的补偿水泥水化产物的收缩。路面基层稳定专用水泥凝结时间随石膏掺量的增加而增加，水泥的终凝时间可达到6h以上；石膏是影响专用水泥膨胀性能的显著因数，当SO3含量在4.0％，其膨胀率可到0.5％，这对改善路面基层材料的抗裂性能有重要作用。 （2）路面基层专用水泥早期水化热低，水化过程持续且平缓，因此其凝结时间较长，有利于延迟成型施工操作；专用水泥水化产物主要是的C—S—H凝胶和针棒状的AFt晶体，AFt的形成伴随着固相体积的增长，起到了补偿收缩的作用，减少了路面基层的收缩开裂，另外且AFt穿插于凝胶之间，增加了浆体的强度。 （3）工程应用表明：路面基层稳定专用水泥强度高、生产和使用方便、抗裂性好并具有显著的技术经济效益。 （4）路面基层专用水泥稳定粒料土的延迟碾压时间可长达6h，达到了用于路面基层稳定水泥凝结时间的要求。路面基层专用水泥稳定粒料的强度较高，对各种粒料稳定效果良好。在相同条件下，比32.5级通用水泥稳定粒料土强度提高约20％；达到相同的强度，掺量比32.5级水泥可节约10～20％。最优配方的路面基层专用水泥，其稳定粒料的干缩率比P．S32.5降低10％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究的意义与目的

1.2国内外研究现状及存在的问题

1.2.1水泥稳定基层抗裂研究的现状

1.2.2半刚性基层防裂措施研究

1.2.3大掺量粉煤灰基层稳定专用水泥的研究

1.2.4大掺量粉煤灰路用稳定基层专用水泥中石膏的调节作用

1.2.5钙矾石(AFt)及其膨胀机理研究

1.2.6基层专用水泥在路面基层的应用研究现状

1.2.7粉煤灰的掺入对路用基层材料的收缩开裂性能研究

1.2.8专用水泥对路用基层材料的微观结构研究

1.3研究内容、研究目标与技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2研究目标

1.3.3技术路线

第2章原材料与实验方法

2.1原材料

2.2实验方法

第3章路面基层稳定专用水泥配比优化与物理性能

3.1基于专用水泥强度的最优配比设计

3.2路面基层专用水泥的物理性能

3.2.1石膏掺量对路面基层专用水泥凝结时间的影响

3.2.2石膏掺量对路面基层专用水泥压折比的影响

3.2.3石膏及粉煤灰掺量对路面基层专用水泥涨缩性能的影响

3.2.4.优化配比路面基层专用水泥涨缩性能

3.2.5专用水泥稳定粒料的收缩性能

3.3本章小结

第4章路面基层专用水泥稳定粒料力学性能研究

4.1路面基层专用水泥的试生产

4.2路面基层专用水泥稳定粒料的工程应用

4.2.1依托工程与工程概况

4.2.2路面基层专用水泥稳定碎石基层的配合比设计

4.2.3专用水泥稳定基层的工程应用试验

4.2.4.路面基层专用水泥的技术经济和社会效益分析

4.3本章小结

第5章路面基层专用水泥水化稳定机理

5.1路面基层稳定专用水泥设计原理

5.1.1粉煤灰效应

5.1.2微膨胀与缓凝组分

5.1.3活化素组分

5.2路面基层专用水泥的水化过程

5.2.1路面基层专用水泥水化热分析

5.2.2路面基层专用水泥净浆电阻率分析

5.3路面基层专用水泥的水化产物组成

5.3.1路面基层专用水泥净浆在各龄期时SEM分析

5.3.2路面基层专用水泥净浆在各龄期时XRD分析

5.3.3路面基层专用水泥净浆在各龄期时差热分析

5.4本章小结

第6章结论

参考文献

附录

致谢