高掺量磷石膏道路基层材料配比设计及性能研究

按传统矿质混合料设计掺磷石膏道路基层材料难以大规模消纳磷石膏,为实现磷石膏在道路基层材料中大规模利用,通过骨料替代法进行高掺量磷石膏道路基层材料配比设计,确定适宜的碎石比(5~10 mm粒级与10~25 mm粒级质量比39∶61)后以不同掺量替代磷石膏基胶凝材料体系,再击实然后得出最佳含水率及最大干密度。通过对设计好的配比进行性能试验筛选,得出适宜配比为P85S60,养护28 d的试件抗压强度最大达5.39 MPa,体积变化率较低,且养护7 d后试件的体积增长稳定,体积变化率最终维持在0.5%左右,有利于现场道路施工应用。所有配比浸出氟、磷均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级限值,相较于常规水泥稳定碎石材料,该道路基层材料浸出液的酸碱性不会额外增加不利影响。通过XRD和SEM分析可知,胶凝材料水化产生的钙矾石和水化硅酸钙包裹在未反应的二水石膏周围,另外针棒状钙矾石和水化硅酸钙填充微小孔隙,使得试件整体结构密实、强度增加、体积稳定性增强。

磷石膏基低碳道路基层材料的研究进展

磷石膏是湿法磷酸生产过程排放的副产物,磷石膏的大量堆积占用土地资源和污染地下水。前人对磷石膏资源化利用作出了贡献,尤其是磷石膏制备路面基层材料,更有利于实现其规模化利用。论文介绍了磷石膏的物理化学特性,综述了磷石膏改性路面基层材料、磷石膏-水泥路面基层材料并对其水化机理进行了分析。总结出磷石膏基路面基层材料研究存在的问题,并提出了磷石膏在路面基层材料中资源化利用的建议。

工业固废磷石膏路面基层材料路用性能研究

为促进磷石膏在公路工程中的规模化利用,本文通过基础力学试验、泡水膨胀试验、收缩试验、冻融循环试验、延迟成型试验以及低温自然养生试验对磷石膏路面基层材料的综合路用性能进行了系统化评估。结果表明:磷石膏路面基层材料的力学性能与普通水泥稳定碎石性能相当;磷石膏路面基层材料的28 d浸水累计膨胀率仅为0.086%,具有良好的浸水稳定性;干缩系数为116.64με/%,温缩系数为5.15με/℃,冻融循环抗压强度比为81.13%,抗收缩性能和抗冻性能显著;试件的成型时间延迟和低温养生均对混合料强度产生不利影响,延迟4 h后强度下降了24%,5℃养生条件下强度下降了33%。

水稳基层材料优化选择及其对路面性能的影响

探讨了水稳基层材料在道路工程中的关键作用及其对路面性能的影响,并介绍了常用的水稳基层材料,包括传统材料和新型材料,以及其各自的特性。为确保材料选择的科学性与经济效益,提出了材料选择的标准,涵盖经济效益、工程施工条件、环境和可持续性因素等方面。在此基础上从试验方法和材料混合比优化技术、材料性质与性能模型、数值模拟和计算机辅助设计等方面,对水稳基层材料的优化选择方法进行了深入探讨。

公路工程路基用土和路面基层材料试验检测研究

公路工程建设项目直接关系到交通运输的安全性以及稳定性,是影响社会经济发展的重要因素。做好公路工程路基用土和路面基层材料试验检测分析,通过规范化、标椎化的方式进行综合管理,可以有效了解路面基层材料的性能以及基础参数,有利于公路工程项目规范化管理,对于社会经济的健康发展具有积极的推动价值。基于此,文章主要分析了公路工程路基用土和路面基层材料试验检测内容以及技术手段,以供参考。

基层材料及层位设置对沥青路面力学响应的研究

为研究不同基层条件下沥青路面的结构力学响应,基于层状弹性体系理论,采用有限元分析软件,探明基层材料类型、基层层位设置对沥青路面力学响应的影响规律。结果表明,采用半刚性材料基层,沥青面层底部受压;采用柔性材料基层,沥青面层底部受拉;面层应力和基层模量呈负相关。半刚性、柔性材料组合的基层,沥青面层底部的受力状态仅与柔性材料设置的层位相关;半刚性基层受力状态与层位设置无关。

基于废旧基层材料的水泥稳定再生利用技术研究

本文依托237国道苏鲁交界至518国道路面改造工程,进行再生水稳基层技术研究。根据铣刨料掺量比例,初拟了4种配合比,通过振动压实和重型击实确定试验参数。根据4种配合比的试验参数成型试件,对试件进行了路用性能分析。结果表明,与全新水稳混合料相比,再生水稳混合料的路用性能有所降低,但仍能满足规范和设计要求,根据室内试验确定的配合比进行底基层的铺筑,通车多年后,路面运行质量良好,路表未出现结构性损伤。

道路基层材料制备中工业固体废物的应用

在道路基层施工中,对工业固体废物进行资源化再利用对于构建我国绿色循环经济体系意义重大。文章重点研究了能源固体废物、冶金固体废物、采矿固体废物、化工固体废物在道路基层材料制备中的应用。研究表明,通过调整煤类固体废物(如煤矸石和粉煤灰)原料比例或添加特定材料,可以改善道路基层材料的力学性能、抗裂性和耐久性能;添加冶金渣(如赤泥和钢渣)的路基材料展现出了良好的强度和稳定性,且具有更优的抗冻性能;尾矿可替代砂石骨料应用于路基材料中,起到骨架和支撑的作用,也可与其他材料混合反应,提高材料的力学性能和环境友好性。此外,工业副产石膏(如磷石膏和钛石膏)也可以替代传统材料,与粉煤灰和石灰等组合制备道路基层材料,且表现出较好的稳定性和力学性能。

超大掺量粉煤灰综合稳定基层材料性能研究

传统水泥稳定基层材料具有水泥用量较大、易发生干缩开裂等缺点。比较系统地研究了超大掺量粉煤灰综合稳定基层材料的性能。结果显示:该混合料的力学性能满足目前公路基层底基层无侧限抗压强度设计要求。尤其,其长期力学性能增长率突出,耐久性能明显优于传统基层材料,其应用前景广阔。

电解锰渣-生活垃圾焚烧底渣协同制备路面基层材料试验研究

我国电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣堆存量大,污染严重,亟需开发经济可行的资源化利用技术。采用电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣制备一种路面基层材料(RBM),并研究以不同Ca/Si比(质量比)制备的RBM的化学组成、力学性能、耐久性、浸出特性、水化产物和孔隙结构。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDX)和压汞等表征手段研究RBM的水化产物及微观结构,利用浸出试验研究RBM的浸出特性。结果表明,当Ca/Si为0.8时,RBM力学性能和孔隙结构最优,养护7 d后的无侧限抗压强度(UCS)达9.06 MPa,满足中国水泥土路面基层I级标准。RBM耐久性优异,养护28 d的RBM经过9次冻融循环和干湿循环试验后,UCS分别为11.63、9.90 MPa。RBM中的主要水化产物为CaAl_(2)Si_(2)O_(8)·4H_(2)O、3CaO·Al_(2)O_(3)(C3A)、2CaO·SiO_(2)(C2S)和CaMnSi_(4)O_(8),水化产物相互交错填充孔隙提高了RBM的强度及耐久性。RBM中重金属和氨氮浸出浓度符合中国地下水标准。该研究可在实现电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣大规模利用的同时节约路面基层材料成本。

赤泥-钢渣-水泥协同制备路面基层材料试验研究

为解决道路工程建设中大量消耗水泥及砂石环境资源压力、造价高等问题,以工业固废钢渣、赤泥为原材料,制备了赤泥-钢渣-水泥路面基层材料。采用抗压强度、间接抗拉强度、弯拉强度、冻融循环、干缩、有害元素检测(ICP检测)、XRD、电镜扫描(SEM)等试验,进行了赤泥-钢渣-水泥路面基层材料的路用性能、耐久性、环境性能及强度形成机理的微观研究。对试件浸泡液进行了ICP检测。利用XRD,SEM对该路面基层材料强度形成机理分析。试验结果表明:赤泥-钢渣-水泥路面基层材料最佳配比为钢渣∶赤泥∶水泥=70%∶30%∶4%,钢渣∶赤泥∶水泥=50%∶50%∶6%,两种配比7 d无侧限抗压强度均超过规范要求5 MPa以上,间接抗拉强度、弯拉强度分别达到0.6,1.5 MPa以上,具有良好的抵抗横、竖向变形能力;经过5次冻融循环试验,抗压强度损失均在85%以上;经过180 d干缩试验,干缩量不足3.5 mm;浸泡液中有害元素Na^(+)、F(氟)、Cr^(6+)、铅(Pb)、镍(Ni)、砷(As)、硒(Se)、锌(Zn)质量浓度远远低于规范限值;水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(AFt)等水化产物的生成是强度形成的主要原因。所以赤泥-钢渣-水泥路面基层材料具有良好的环境效益和社会效益,是较好的道路工程新型建筑材料。

钢渣混合土基层材料干缩及抗冻性能研究

为了解钢渣混合土基层材料在环境作用下的响应特性,分别以失水率、干缩应变、干缩系数和冻融质量损失率、冻融残留强度比为指标,开展了干缩和冻融循环试验研究。研究发现,随着钢渣占比的增加,钢渣混合土28 d干缩系数、冻融质量损失率均有所减小,冻融残留强度比先增后减,在钢渣占比50%(质量分数)时达到峰值96.1%,说明合适的钢渣占比既能抑制钢渣混合土的干缩,又赋予其较好的抗冻性能;随着水泥掺量的增加,28 d干缩系数、冻融残留强度比增加,冻融质量损失率减小,表明水泥掺量的增加不利于钢渣混合土的干缩性能但有利于其抗冻性能;土壤固化剂的掺入能改善钢渣混合土的干缩和抗冻性能。SEM分析表明,钢渣占比为50%、水泥掺量为5%配合比的钢渣混合土结构更紧密,8次冻融循环后整体性更好。通过对比不同基层材料的干缩系数和冻融残留强度比发现,钢渣混合土的干缩性能劣于水泥稳定碎石但优于水泥石灰稳定土,抗冻性达到甚至超过水泥稳定碎石。

铁水脱硫渣固化土基层材料力学性能研究

基于土壤固化技术,将铁水脱硫渣、高炉矿渣微粉、普通硅酸盐水泥与素土按一定比例拌和制备铁水脱硫渣固化土基层材料,通过击实、无侧限抗压强度、劈裂强度等试验对其性能进行测定,并分析物料掺量对铁水脱硫渣固化土力学性能的影响,结果表明:提高铁水脱硫渣掺量和降低矿渣微粉掺量均会使混合料最大干密度增大、最佳含水率下降;铁水脱硫渣固化土基层材料具有较好的力学性能,7 d无侧限抗压强度均大于6 MPa;当矿渣微粉掺量为40%时,铁水脱硫渣固化土基层材料达到力学峰值,道路基层强度最佳。

水泥稳定钢渣碎石基层材料配合比设计及力学强度评价

为有效利用钢渣力学性质,通过室内无侧限抗压试验、CBR试验和浸水膨胀试验优选钢渣碎石级配,并设计水泥稳定钢渣碎石材料水泥剂量,研究钢渣掺量和养生龄期对水泥稳定钢渣碎石力学强度影响规律。研究表明,C级配的钢渣碎石材料击实特性、CBR和浸水膨胀率最优,水泥掺量4%的级配钢渣碎石7d抗压强度满足公路工程基层抗压强度设计要求,且水泥掺量超过4.0%时,抗压强度增长速率降低显著;养生初期,水泥稳定钢渣碎石力学强度随钢渣掺量增加呈线性提高;养生龄期超过7d时,钢渣掺量80%的水泥稳定钢渣碎石力学强度最大;不同钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石力学强度在养生前期增长迅速,养生龄期超过28d时,抗压强度增速减缓。

固废基硫铝系高活性材料改性磷石膏制备路面基层材料试验研究

为解决磷石膏的大规模资源化利用难题,并考虑工程应用的经济性,采用全固体废物制备的具有早强、高强、低成本优势的硫铝系高活性材料(SHAM)熟料作为主要胶凝材料,复配电石渣、矿粉等掺合料改性磷石膏以制备SHAM稳定磷石膏混合料(SSPM),并开展SSPM用作路面基层材料的试验研究。对SSPM进行了无侧限抗压强度试验、水稳定性试验及微观结构测试,研究了电石渣和矿粉对SSPM力学性能和水稳定性能的影响,并分析了其作用机理;探究了不同SHAM熟料掺加比对SSPM力学性能的影响。结果表明:SSPM的7 d无侧限抗压强度最高可达6.02 MPa,能够用作路面基层材料;掺合料可促进水化产物的生成与稳定,掺加1%的电石渣和3%的矿粉可提高SSPM任意龄期下的无侧限抗压强度;SSPM水稳定性好,软化系数均不低于0.85且浸水强度仍能满足路基材料的强度要求。随着SHAM熟料掺量的增加,SSPM的7 d和28 d强度均显著提高,但当掺量超过15%时,SSPM的后期强度有所降低。该结果可为扩大磷石膏的资源化利用提供可行技术路径,促进社会低碳循环发展。

再生骨料水泥稳定碎石基层材料的耐久性研究

文章在试验测试的基础上,对再生骨料水泥稳定碎石基层材料的耐久性进行综合评价,基于干缩、温缩、抗冻融性能和抗冲刷性能等多个方面试验分析,得出以下结论:(1)在水泥稳定碎石基层材料中用再生骨料代替天然骨料,会导致累积失水率、平均干缩系数和温缩系数总体增加;(2)再生骨料对水泥稳定碎石基层的抗冻融性能产生负面影响,增加水泥稳定碎石基层材料的养生时间可以提高其抗冻融能力,火山灰反应会产生更多的胶结材料来填充内部孔隙;(3)再生骨料作为细骨料掺入水泥稳定碎石基层中将是一种可持续的绿色环保手段,在工程应用中建议再生骨料替代率取20%。

锂云母锂渣在道路水稳基层材料中的应用及性能研究

为提高锂渣的综合利用率,文中通过锂渣替代部分道路水稳基层材料中细集料的试验,研究锂渣的掺入对道路水稳基层材料最佳用水量、最大干密度、7 d无侧限抗压强度和抗冻性能的影响。结果表明,当锂渣取代0~60%的细集料时,可制备出满足二级公路要求的道路水稳基层材料,且道路水稳基层材料的最佳用水量、最大干密度、7 d无侧限抗压强度和抗冻性能均随着锂渣掺量的增加而提高。

泡沫沥青冷再生技术的基层材料抗剪性能研究

为保证泡沫沥青基层材料在指标上的泛用性,提高冷再生技术的可用性,采用试验研究的方式,研究泡沫沥青基层材料抗剪性能,对影响材料抗剪性能因素进行分析。分析结果表明,级配、水泥用量、沥青用量均会对抗剪性能造成影响,采用适宜的配比可对材料性能进行控制,实现泡沫沥青冷再生技术的有效应用。

固废再生路面基层材料研究进展综述

路面基层对道路的服役年限和性能起到决定性的作用,是中国绿色道路建设的重点研究对象。文章基于再生循环理念,通过梳理固废再生材料作为路面基层材料的相关研究,重点探讨工业固废、建筑固废和生活垃圾等固废材料作为路面基层再利用的进展和存在的问题,并对固废再生路面基层材料应用发展趋势进行展望,研究可为固废再生新材料在路面基层中的应用提供参考。

锌矿渣在道路基层材料中的应用

将锌矿渣掺入道路基层材料—水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石中,研究了不同的掺量对基层材料的力学性能和抗冻性能的影响。通过击实试验,得出了最佳含水量和最大干密度。由无侧限抗压强度试验发现锌矿渣掺入水泥稳定碎石基层材料中,掺量为30%时效果最佳,掺量40%以下都能满足规范要求。在水泥粉煤灰碎石基层材料中掺入20%的锌矿渣,其无侧限抗压强度最高。冻融试验研究发现掺入锌矿渣的基层材料BDR下降幅度较小,抗冻性能保持良好。