Calcium carbonate promotes the formation and stability of soil macroaggregates in mining areas of China

We studied changes in the concentrations of aggregate-cementing agents after different reclamation times and with different fertilization regimes,as well as the formation mechanism of aggregates in reclaimed soil,to provide a theoretical basis for rapid reclamation of soil fertility in the subsidence area of coal mines in Shanxi Province,China.In this study,soil samples of 0–20 cm depth were collected from four fertilization treatments of a longterm experiment started in 2008:no fertilizer (CK),inorganic fertilizer (NPK),chicken manure compost (M),and50%inorganic fertilizer plus 50%chicken manure compost (MNPK).The concentrations of cementing agents and changes in soil aggregate size distribution and stability were analysed.The results showed that the formation of>2 mm aggregates,the aggregate mean weight diameter (MWD),and the proportion of>0.25 mm water-stable aggregates (WR_(0.25)) increased significantly after 6 and 11 years of reclamation.The concentration of organic cementing agents tended to increase with reclamation time,whereas free iron oxide (Fed) and free aluminium oxide(Ald) concentrations initially increased but then decreased.In general,the MNPK treatment signi?cantly increased the concentrations of organic cementing agents and CaCO_(3),and CaCO_(3) increased by 60.4%at 11 years after reclamation.Additionally,CaCO_(3) had the greatest effect on the stability of aggregates,promoting the formation of>0.25 mm aggregates and accounting for 54.4%of the variance in the proportion and stability of the aggregates.It was concluded that long-term reclamation is bene?cial for improving soil structure.The MNPK treatment was the most effective measure for increasing maize grain yield and concentration of organic cementing agents and CaCO_(3).

水泥稳定再生碎石物理力学性能研究进展

再生集料的使用对交通基础设施建设的可持续发展具有重要意义,将其用于集料占比大而强度要求低的水泥稳定碎石基层具有较大的推广价值,但目前相关研究及应用较少,缺乏系统总结。本文对水泥稳定再生碎石物理力学性能研究进行综述,统计了再生集料基本性能指标,总结了再生集料、水泥、龄期和外掺物等因素对水泥稳定再生碎石物理力学性能的影响,得到以下结论:再生集料性能较低,应进行表面处理并合理掺配,当掺量小于40%时,水泥稳定再生碎石各项性能降幅均较小,掺量较大时性能降低显著;再生集料替代粒径越大,干燥收缩性能越高,但强度、刚度和抗冲刷等性能降低;水泥掺量的增加提高了水泥稳定再生碎石的强度、刚度、抗冲刷和疲劳等性能,但其收缩性能降低,因此在满足基层强度和刚度的基础上,应适当减少水泥掺量以有效降低收缩;水泥稳定再生碎石的强度和收缩等均在28 d龄期达到稳定,因此其应进行适当龄期的养护,以满足后续面层施工要求;添加适当的外掺物虽然降低了水泥稳定再生碎石的强度和刚度,但提高了其收缩和疲劳性能,因此可缓解基层开裂。然而,不同粒径的再生集料对水泥稳定再生碎石物理力学性能的影响机理不明确,可将其作为今后研究的切入点,为其在路面工程设计和施工中的应用提供理论和技术支撑;此外,不同来源的再生集料对水泥稳定再生碎石性能的影响不同,今后研究应以吸水率和压碎值等作为修正系数控制指标,对其掺量与水泥稳定再生碎石性能模型进行修正。

透水型建筑固废再生水稳材料疲劳性能试验及预测模型

为探讨建筑固体废弃物再生骨料在透水型公路水泥稳定碎石基层中的应用和耐久性强化问题,以建筑固废再生骨料部分替代天然碎石制备透水型再生水泥稳定碎石试样,开展无侧限抗压和四点弯曲疲劳试验。基于能量理论分析透水型再生水泥稳定碎石材料在疲劳加载过程中的耗散能变化规律,并建立基于耗散能的疲劳损伤预估模型,进而分析透水型建筑固废再生水稳碎石材料的疲劳损伤演化规律。研究结果表明:透水型建筑固废再生水稳碎石材料其抗压强度和渗透系数满足我国大多数公路基层的使用要求;试样累积耗散能随疲劳应力加载峰值的上升呈指数级增长,并且单次疲劳应力加卸载循环中产生的耗散能量与疲劳应力比具有较强关联,疲劳应力比为0.75和0.85的试样在每个疲劳加载循环中的耗散能相较于0.55的试样整体分别提高了50%和200%;随着试样中再生骨料占比的提升,试样在单次加载中产生的耗散能降低,试样疲劳损伤变量和疲劳损伤相对变化速率均有不同程度的增大。基于疲劳应力峰值和损伤演化规律提出的疲劳寿命预测模型可较好地预估不同疲劳应力水平下材料的疲劳寿命。研究结果可为建筑固体废弃物再生骨料在透水型公路水泥稳定碎石基层中的高效应用及长期服役性能提升提供理论依据和技术参考。

粗集料形态特征与水稳层抗压强度灰色关联度分析

为分析不同粗集料的形态特征与水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度之间的相关性,本文通过室内试验结果再结合灰色综合关联度分析理论,研究实际工程中粗集料5个形态特征指标参数对水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度的关联度。研究结果表明:粗集料形态特征参数中轴向系数对水稳层抗压强度影响最大,其次依次为圆度、棱角参数、粗糙度、凸度;凸度与水稳层无侧限抗压强度之间的相关性保持在相对稳定状态;三档粒径范围内,粗集料粒径越大,轴向系数、圆度、棱角参数和粗糙度与水稳层抗压强度的关联度越高。本文的研究结果可为今后类似工程提供借鉴。

钢渣水泥稳定级配碎石混合料性能评价与应用

为将钢渣水泥稳定级配碎石应用于半刚性基层,分析20%~80%钢渣掺量对水泥稳定碎石力学性能(无侧限抗压强度、弯拉强度、动态回弹模量)、变形特性(干缩变形、温缩变形)、疲劳性能的影响规律,并基于室内研究成果铺筑试验段。结果表明:采用钢渣替代粗集料可增强水泥稳定级配碎石混合料的无侧限抗压强度、弯拉强度、动态回弹模量与抗疲劳耐久性能;增大钢渣掺量导致水泥稳定级配碎石温缩、干缩变形增大,以控制最大干缩系数不超过70~85με,以温度在-25~60℃区间内的平均温缩系数不大于12~15με/℃为限制条件,建议最大钢渣掺量为40%~60%;钢渣掺量40%的水泥稳定碎石基层试验段各指标,均满足相关设计、施工规范要求。

透水型建筑固废再生水稳材料抗压性能及疲劳性能试验研究

老旧建筑拆除固体废弃物再生骨料可作为生态化建材用于透水型再生水稳基层,但其力学性能和耐久性仍亟待深入研究。该文采用建筑固废再生骨料替代天然碎石,将再生骨料、高炉矿渣、粉煤灰和硅灰等组分掺量作为设计变量,基于正交试验理论共设计了9种不同胶凝材料配比类型的透水型再生水稳材料,测试并分析了其室内无侧限抗压强度、渗透系数、弯拉应力以及疲劳寿命等力学性能的变化规律,并构建了相应的预测模型。研究结果表明:透水型再生水稳材料7天无侧限抗压强度满足我国高等级公路使用要求,渗透系数也满足我国透水道路使用要求;其疲劳寿命值离散性较大,可用威布尔双参数分布模型较为准确地拟合,基于此分布模型建立了其疲劳寿命预估方程,可较好地预测试样不同存活概率下的疲劳寿命。

再生水泥稳定碎石基层力学性能研究

为改善再生水泥稳定碎石基层路用性能,本文依托实际工程对再生骨料水泥稳定碎石混合料力学性能进行研究。设计采用4种再生集料掺量(0%、25%、50%、75%),4种水泥掺量(3%、4%、5%、6%),分别进行击实试验、无侧限抗压强度和劈裂强度。研究结果得到,随着再生骨料掺量增加,最大干密度的降幅约为9.8%、9.7%、9.7%和9.6%,最佳含水率的增幅约为51.1%、48.9%、47.9%和46.9%;随水泥剂量增加,7d无侧限抗压强度由3.52MPa提升为6.10MPa,且90d劈裂强度为0.932MPa。再生水泥稳定碎石通过增强内部嵌挤力,提升了无侧限抗压强度和劈裂强度,使用铣刨料替代部分再生骨料,既优化了材料性能,又促进了资源的可持续利用。

掺再生砖集料水泥稳定碎石力学性能研究

为了改善掺再生砖集料水泥稳定碎石的力学性能,研究了不同强化剂类型和掺量对再生砖集料的强化效果,并在此基础上研究了掺再生砖集料水泥稳定碎石的力学强度。结果表明:有机硅树脂在降低再生砖集料压碎值、吸水率和提高粘附性性能远远优于硅烷偶联剂和水玻璃溶液;随着再生砖集料掺量的增加,掺再生砖集料水泥稳定碎石无侧限抗压强度逐渐降低,而劈裂强度却逐渐提高。

掺加细粒风化料的水泥稳定碎石级配优化设计方法

以碎石粗集料形成骨架结构、细粒风化料与水泥作为细料填充骨架空隙的矿料体积组成模型,提出了基于细料用量理论公式的骨架密实型级配优化设计方法,并进行了应用及验证。结果表明:优化设计的骨架密实型级配2^(#)的混合料具有最小的间隙率,密实程度最大,是实际意义上的骨架密实结构。级配2^(#)的7 d无侧限抗压强度最高,比级配3^(#)、4^(#)分别高19.1%、7.9%,符合高等级公路重交通的基层强度要求;其抗拉强度比级配3^(#)高16.4%,仅比级配4^(#)低6.6%。验证表明了级配优化设计方法是可行且合理的。

玄武岩纤维对水泥稳定再生集料路用性能的影响

为具体确定掺加玄武岩纤维后水泥稳定再生集料的各项性能参数的发展规律,通过设计室内试验,以玄武岩纤维掺量为变量,将天然集料作为对照组,分析了再生集料的抗冻性能、抗裂性能、劈裂抗拉强度、抗压强度和纤维掺量之间的关系。结果表明,掺加玄武岩纤维能大幅改善再生集料的抗冻性能、抗裂性能,小幅度提升抗压强度。结合室内试验数据,建议工程实践中的玄武岩纤维最佳质量分数为0.9‰。

水泥稳定碎石结构与材料抗裂技术应用研究

针对目前一级公路,高速公路普遍采用的水泥稳定碎石基层易出现收缩裂缝的问题,根据贝雷法和主骨料空隙填充法确定了一种间断级配的抗裂型水泥稳定碎石基层材料,并对该抗裂型水泥稳定碎石基层材料进行了配合比设计,通过试验得到了合成级配以及一系列强度指标,在试验段中进行验证。

掺碱激发再生集料的水泥稳定碎石力学性能分析

为了提高建筑垃圾再生集料的再生利用附加价值,研究了不同碱激发剂对再生集料物理力学性能的强化效果,基于性能最佳原则比选了最佳碱激发剂类型和掺量,并研究了掺碱激发再生集料的水泥稳定碎石的力学性能。结果显示:碱激发剂通过改善破碎的砂浆层及填充孔隙和微裂纹的方式,对再生集料的各项物理力学指标均有明显改善,其中有机硅树脂在降低再生集料压碎值、吸水率和提高黏附性性能方面远远优于硅烷偶联剂和水玻璃溶液;掺加碱激发再生集料的水泥稳定碎石强度不低于纯天然集料的水泥稳定碎石,可以满足规范中半刚性基层的最低强度要求。

再生集料的水泥稳定碎石力学性能分析

为解决城市建筑垃圾回收骨料资源化增值问题,研究碱性激发剂对市政道路建设的增强效应,以综合性能优化为目标,优选出最优碱性激发剂种类及用量,并对其进行试验研究。研究表明,在水泥基材料中加入碱性激发剂,可有效提高废弃骨料的强度、骨料的吸水率、混凝土的粘结强度、混凝土的孔隙和裂缝,从而提高混凝土的综合强度。通过添加碱性回收骨料,使其达到了与天然骨料相同的性能,从而达到了现行标准对半刚性路面的最低强度要求。

水泥剂量及集料级配对水泥稳定碎石强度影响的试验研究

水泥稳定碎石作为基层材料应用广泛,具有经济环保、承载能力强、施工便捷等优点,但如何科学合理设计水泥剂量及集料级配,提高水泥稳定碎石路面性能,仍是当前道路建设亟需解决的问题。本文通过设计多组不同的水泥剂量及集料级配,通过试验研究水泥剂量及集料级配对材料强度的影响,为水泥稳定碎石的施工和设计提供试验数据和理论支持。

再生粘土砖集料在水泥稳定碎石中的应用

为了分析粘土砖再生集料在路面基层中应用的可行性,研究了再生砖集料对水泥稳定碎石力学强度的影响,提出了再生砖集料的最佳掺量,并研究了最佳掺量下掺砖集料的水泥稳定碎石力学强度的增长规律。结果表明,适量砖粉有助于水泥稳定碎石强度的提升,随着0~4.75mm砖粉掺量的增大,水泥稳定碎石最大干密度和无侧限抗压强度先增大后减小,砖粉掺量为35%时强度最大,提升约23.9%;随着4.75~31.5mm再生砖集料掺量的增大,无侧限抗压强度逐渐降低,掺量约为33%时,推荐再生砖集料最大掺量为68%,此时掺再生砖集料水泥稳定碎石的强度与不掺建筑垃圾时持平。

水泥稳定建筑垃圾再生集料基层路用性能研究

为研究水泥稳定建筑垃圾再生集料路面基层适宜的材料配合比,开展建筑垃圾再生集料基本技术性能试验,采用2种成型方式、4种水泥掺量、5种砖骨料掺配比例进行路用性能试验。结果表明:再生集料的压碎值随混凝土骨料含量的提高线性降低;振动压实法试件的无侧限抗压强度为重型击实法的1.5倍以上;再生集料基层的无侧限抗压强度和劈裂强度随水泥掺量的提高线性增长,随砖骨料含量的提高线性下降;水泥掺量和砖骨料含量对无侧限抗压强度影响较大、对劈裂强度影响相对较小,但水泥掺量的影响相对砖骨料更显著;随砖骨料含量的增加,再生集料基层的失水率增加,但其干缩系数降低,抗冻性能降低,骨架密实型结构的抗冻性能优于悬浮密实型结构。

离散元设计嵌挤密实级配对再生砖混骨料水稳料性能的影响

基于三维离散元法,对再生砖混骨料级配进行优化设计,并通过击实与强度试验对比研究了设计得到的嵌挤密实级配与规范中规定的骨架密实和悬浮密实级配对水泥稳定再生砖混骨料性能的影响。结果表明:不同水泥掺量下,采用嵌挤密实级配再生砖混骨料制备的水稳料,其最大干密度、最佳含水率和7 d无侧限抗压强度介于采用骨架密实和骨架悬浮级配制备的水稳料之间,28 d无侧限抗压强度和7,28 d劈裂强度大于骨架密实和悬浮密实级配再生水稳料。当水泥掺量为3%时,嵌挤密实级配水稳料7 d无侧限抗压强度在4 MPa以上,满足规范二级及以下公路基层强度的要求。

砖混再生集料用于水稳基层试验研究

为解决废弃建筑垃圾堆积造成环境污染和资源浪费的问题,将建筑垃圾破碎成砖混再生集料用于水泥稳定碎石基层,以实现其资源化利用,同时解决天然石料资源日益匮乏的问题。首先研究了砖混再生集料的性质,然后配制了6种不同再生集料掺量的水泥稳定碎石混合料,以抗压强度、劈裂强度、干缩性能和抗冲刷性能为指标,研究其路用性能。试验结果显示:相比天然集料,砖混再生集料具有密度小、压碎值较大、吸水率高的特点;随着再生集料掺量的增加,混合料的抗压强度和劈裂强度先增大再减小;干缩系数和抗冲刷损失质量随着再生集料掺量的增加而增大。当水泥剂量为4%时,不同再生集料掺量的水稳碎石混合料强度范围为3.9 MPa~5.4 MPa,可满足不同交通量的高速公路和一级公路基层强度要求。

不同替代率再生骨料水泥稳定碎石性能研究

将废旧水泥混凝土再生集料用于水泥稳定碎石基层,实现基层再生集料的全替代,是路面绿色化建设的目标。该文中对比研究了天然集料和不同替代率下再生集料水泥稳定碎石的性能,试验结果表明:再生集料的物理性能(表观密度、含泥量、压碎值、吸水率等)都低于天然集料,但符合规范要求。随着水泥稳定碎石中再生集料占比增加,全再生集料混合料比天然集料混合料最大干密度所需最佳含水率增加了20.6%;再生集料水泥稳定碎石的7 d和28 d无侧限抗压强度呈下降趋势,与天然集料水泥稳定碎石对比,全替代再生集料水泥稳定碎石7 d和28 d强度分别下降36.2%和28.5%。研究表明再生集料基层能够满足建设要求,为工程应用提供了借鉴。

再生砖混骨料的研究现状与应用探讨

随着我国城市建设速度的加快,大量建筑废弃物无处堆放且难以得到有效地利用。将建筑废弃物破碎筛分成砖混骨料不仅可以大幅降低工程造价,另一方面也缓解建筑废弃物处置,砂石资源短缺等问题。因此该文针对再生砖混骨料的研究现状展开探讨,总结砖混骨料的材性指标,水稳材料强度形成机理以及混凝土与水泥稳定材料掺入砖混骨料后力学性能及耐久性能的变化规律。为今后砖混骨料广泛应用于实际工程提供参考。