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地聚合物再生混凝土道路基层工程特性试验研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 地聚合物胶凝材料国内外研究进展

1.3 再生混凝土国内外研究进展

1.4 主要研究内容及技术路线

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 技术路线

第二章 再生集料路用性能指标研究

2.1 试验方案

2.2 试验方法

2.2.1 再生粗集料路用性能指标试验方法

2.2.2 再生细集料路用性能指标试验方法

2.3 再生集料路用性能指标试验结果及分析

2.3.1 再生粗集料试验结果及分析

2.3.2 再生细集料路用性能指标试验结果及分析

2.4 本章小结

第三章 地聚合物胶凝材料及地聚合物再生混凝土试验

3.1 试验方案

3.1.1 地聚合物制备方法

3.1.2 地聚合物正交试验方案

3.1.3 地聚合物再生混凝土、水泥再生混凝土击实试验方案

3.2 胶凝材料成分测试

3.3 地聚合物胶凝材料配合比正交试验结果及分析

3.3.1 正交试验结果

3.3.2 正交试验结果分析

3.4 地聚合物再生混凝土配合比设计

3.4.1 再生集料筛分及级配组成

3.4.2 地聚合物再生混凝土击实试验

3.4.3 地聚合物再生混凝土半刚性基层材料配合比设计

3.5 本章小结

第四章 地聚合物再生混凝土基层材料工程特性试验研究

4.1 试验方案

4.2 试样制备及工程特性试验方法

4.2.1 试样制备

4.2.2 工程特性试验方法

4.3 试验结果及分析

4.3.1 无侧限抗压强度试验结果及分析

4.3.2 劈裂强度试验结果及分析

4.3.3 无侧限抗压回弹模量试验结果及分析

4.3.4 水稳定性试验结果及分析

4.3.5 干缩性试验结果及分析

4.4 本章小结

第五章 地聚合物再生混凝土基层力学特性分析

5.1 计算参数的选取

5.1.1 计算荷载及计算点位的确定

5.1.2 地聚合物再生混凝土容许弯拉应力和设计弯沉值的确定

5.1.3 路面结构参数的确定

5.2 计算理论及计算程序介绍

5.2.1 计算理论

5.2.2 计算程序

5.3 地聚合物再生混凝土基层弯拉应力分析

5.3.1 地聚合物再生混凝土基层层底拉应力验算

5.3.2 地聚合物再生混凝土基层模量对各层层底应力的影响

5.3.3 地聚合物再生混凝土基层厚度对各层层底应力的影响

5.4 地聚合物再生混凝土道路基层沥青路面力学分析

5.4.1 正交方案影响因素和水平的选取

5.4.2 正交试验方案及计算结果

5.4.3 正交试验分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 本文的主要研究成果

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文及专利

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摘要

随着我国城镇化进程的大力推进及经济的快速发展,大量混凝土建(构)筑物将被拆除或改造,产生巨量的废弃混凝土,废弃混凝土的再生利用成为工程领域必须解决的问题。地聚合物材料是一种新型环保胶凝材料,将地聚合物胶凝材料与废弃混凝土再生集料用作道路的基层材料,不仅可以解决废弃混凝土的处理问题,而且还能减少天然石料的开采、水泥的使用以及大气污染物的排放,具有十分明显的环境效益、经济效益和社会效益。
  基于地聚合反应的基本原理,利用废弃混凝土粉体和粉煤灰制备地聚合物胶凝材料,通过地聚合物胶凝材料与废弃混凝土集料制备地聚合物再生混凝土(GRC),并将GRC作为路面基层材料。主要研究内容包括地聚合物胶凝材料及GRC的制备、GRC基层工程特性的研究以及GRC基层力学特性的研究。通过对上述内容的研究,得出GRC可作为道路基层材料使用。主要研究结果如下所示:
  (1)对废弃混凝土再生集料物理力学性能研究结果显示,废弃混凝土再生集料的各项路用性能基本满足现行规范对高等级道路半刚性基层材料的要求。
  (2)通过正交试验确定地聚合物胶凝材料组分的最佳配比,结果表明,试验所选三个因素对地聚合物胶凝材料无侧限抗压强度的影响由强到弱依次为:废弃混凝土粉体与粉煤灰的质量比(CP∶FA)、氢氧化钠溶液的浓度、水玻璃模数。该地聚合物胶凝材料的最佳配合比为CP∶FA=70∶30、NaOH溶液浓度=18mol/L、水玻璃模数取1.5。
  (3)对GRC的力学性能及路用性能研究结果显示,GRC的无侧限抗压强度、劈裂强度、无侧限抗压回弹模量、水稳定性以及干缩性能均满足相关规范要求。与水泥再生混凝土(CRC)的对照结果显示,在胶凝材料掺量相同的情况下,GRC的力学性能要弱于CRC的力学性能;两者的水稳定性能基本一致;GRC的干缩性能要优于CRC的干缩性能。
  (4)运用BISAR3.0和HPDS2011程序对不同地聚合物胶凝材料含量的GRC基层进行了力学验算,计算结果满足规范要求。通过正交试验,对路面结构进行设计分析,并运用BISAR和HPDS2011程序对正交方案进行计算,通过计算分析得出了各结构层最优组合。

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