基于路面基层稳定用水泥的组成、设计及机理研究

论文摘要

针对普通水泥用于路面基层稳定时凝结时间短、收缩大的问题,在充分分析稳定类材料结构与组成特点的基础上,本文探讨了水泥中SO3含量在水泥稳定基层材料中的作用规律,研制了一种具有缓凝微膨胀性的路面基层稳定用水泥,并对其配方组成原则和路用性能展开了一系列的研究。研究结果表明：（1）当熟料掺量为40%时,水泥凝结时间随石膏掺量的增加而增加,在S03含量为4.28%时,终凝时间达到6h以上。在水泥砂浆体系中,不使材料力学性能恶化的最高S03含量为3.38%左右,在水泥稳定材料体系中,该限值提高至4.28%左右。水泥浆体中钙矾石的生成量与水泥中SO3含量成正比,随着SO3含量的适当提高,水泥中混合材的活性得到进一步激发,且大量钙矾石的穿插和膨胀作用能密实材料的内部空隙结构,使材料的力学性能得以改善。（2）通过系统研究熟料掺量、混合材复合比例和S03含量等因素对路面基层稳定用水泥凝结时间和水泥稳定碎石材料力学性能的影响规律,并综合考虑其经济性和环保性等因素,确定路面基层稳定用水泥的配方组成原则为：熟料掺量为40%,矿粉和粉煤灰比例为1：1,SO3掺量为4.2%左右,粉煤灰宜采用活性较高的低钙粉煤灰,石膏宜采用以二水硫酸钙为主要结晶相的石膏。（3）路面基层稳定用水泥RBC终凝时间为402min,有利于水泥稳定碎石基层的延迟施工。其膨胀效果和普通复合水泥掺入膨胀剂相当,净膨胀量在后期较大,干缩相对复合水泥体系较小,这有利于保证路面基层的强度和改善其抗裂性。P.C32.5和RBC两种体系7d抗压强度相当,但RBC水泥稳定碎石28d抗压强度增长率为75.6%,90d增长率高达117%,约为P.C32.5水泥稳定碎石强度增长率的200%。RBC体系干缩能抗裂系数为4.99%,相对P.C32.5体系提高了302%,P.C32.5+UEA体系相对P.C32.5提高了202%,RBC体系抗裂性能最优。（4）路面基层稳定用水泥水化产物主要是粒径大的C-S-H凝胶和针棒状的AFt晶体,且AFt晶体穿插于凝胶之间并产生体积膨胀,有利于补偿水泥稳定材料的自收缩和部分干缩。随着水化龄期的延长,混合材受到Ca（OH）2的激发,活性逐渐提高,使得RBC水泥具备较高的后期强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 水泥稳定基层材料收缩与开裂研究现状
• 1.2.2 水泥稳定基层材料抗裂性能评价指标研究现状
• 1.2.3 水泥稳定基层防裂措施研究
• 1.2.4 水泥浆体膨胀作用机理
• 1.2.5 膨胀型水泥稳定碎石基层材料研究现状
• 1.2.6 路面基层材料的延迟成型研究现状
• 3含量对水泥稳定基层材料性能影响研究现状'>1.2.7 水泥中SO₃含量对水泥稳定基层材料性能影响研究现状
• 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 试验方法
• 3含量、水泥砂浆与水泥稳定材料性能的相关性研究'>第3章 SO₃含量、水泥砂浆与水泥稳定材料性能的相关性研究
• 3含量-水泥砂浆性能的相关性研究'>3.1 SO₃含量-水泥砂浆性能的相关性研究
• 3含量对水泥物理力学性能的影响'>3.1.1 SO₃含量对水泥物理力学性能的影响
• 3含量对水泥胀缩性能的影响'>3.1.2 SO₃含量对水泥胀缩性能的影响
• 3含量-水泥稳定材料性能的相关性研究'>3.2 SO₃含量-水泥稳定材料性能的相关性研究
• 3含量对水泥稳定材料力学性能的影响'>3.2.1 SO₃含量对水泥稳定材料力学性能的影响
• 3.2.2 水泥砂浆膨胀值-水泥稳定碎石强度之间的关系
• 3含量对水泥稳定材料干缩性能的影响'>3.2.3 SO₃含量对水泥稳定材料干缩性能的影响
• 3含量-水泥强度-水泥稳定材料强度的相关性研究'>3.3 SO₃含量-水泥强度-水泥稳定材料强度的相关性研究
• 3.3.1 水泥强度-水泥稳定材料强度的相关性研究
• 3含量-水泥稳定材料强度的相关性研究'>3.3.2 SO₃含量-水泥稳定材料强度的相关性研究
• 3对水泥及其稳定材料的作用机理研究'>3.4 SO₃对水泥及其稳定材料的作用机理研究
• 3对膨胀相钙矾石生成量的影响研究'>3.4.1 膨胀源SO₃对膨胀相钙矾石生成量的影响研究
• 3对水泥水化产物的影响研究'>3.4.2 SO₃对水泥水化产物的影响研究
• 3对材料胶凝性能的作用机理'>3.4.3 SO₃对材料胶凝性能的作用机理
• 3在水泥稳定材料中的作用机理分析'>3.4.4 SO₃在水泥稳定材料中的作用机理分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 路面基层稳定用水泥配方组成原则研究
• 4.1 路面基层稳定用水泥配方设计原则
• 4.1.1 粉煤灰效应
• 4.1.2 矿渣粉活性的激发
• 4.1.3 混合材的协同效应
• 3的缓凝与膨胀效应'>4.1.4 SO₃的缓凝与膨胀效应
• 4.2 水泥各组分配比对其性能的影响
• 4.2.1 熟料掺量的影响
• 3含量的影响'>4.2.2 SO₃含量的影响
• 4.2.3 粉煤灰与矿渣复合比例的影响
• 4.3 原材料品质对水泥性能的影响
• 4.3.1 粉煤灰品质的影响
• 4.3.2 石膏品种的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 路面基层稳定用水泥及其稳定材料性能研究
• 5.1 路面基层稳定用水泥的性能研究
• 5.1.1 路面基层稳定用水泥的物理力学性能
• 5.1.2 路面基层稳定用水泥的胀缩性能
• 5.2 路面基层稳定用水泥稳定基层材料的性能研究
• 5.2.1 路面基层稳定用水泥稳定材料的力学性能研究
• 5.2.2 路面基层稳定用水泥稳定材料的干缩抗裂性能研究
• 5.3 路面基层稳定用水泥的水化过程研究
• 5.3.1 路面基层稳定用水泥水化产物的断面形貌
• 5.3.2 路面基层稳定用水泥水化产物的XRD分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录