垃圾焚烧灰渣在水泥稳定基层中的工程应用研究

为促进工业固废在道路工程中的资源化综合利用,将垃圾焚烧灰渣掺入集料以替代一部分天然集料,形成一种骨架密实型水泥-垃圾焚烧灰渣稳定碎石基层。文章从级配设计、水泥剂量及混合料强度等方面开展相关试验研究。结果表明,该材料路用性能满足道路基层使用要求。通过试验段铺筑验证了材料组成合理性,并总结了施工工艺。经济成本和社会效益分析表明,该材料具有较好的经济效益和推广应用前景。

水泥粉煤灰稳定碎石基层材料的级配范围

以水泥粉煤灰稳定碎石基层的级配范围为研究对象,以抗压强度为控制指标,依次给出了适合用水泥粉煤灰稳定的连续级配范围和间断级配范围。其中连续级配是以最大密度曲线n幂公式为依据,依次确定出水泥粉煤灰稳定碎石的级配范围,上限为规范中水泥稳定碎石的级配范围上限,下限为n=0.7时的n幂公式计算值;间断级配是将美国AASHTO的25mmNMAS级配范围进行了合理的修改而成。另外,在应用间断级配进行骨架密实类型配合比设计中,强调将水泥和粉煤灰计入2.36mm以下细料含量中,而且4.75mm以上粗集料的骨架间隙率[VCA]mix必须小于捣实状态下纯粗集料骨架间隙率[VCA]DRC。

水泥粉煤灰稳定碎石的力学参数体系研究

通过研究固定水泥剂量时,养生龄期、粉煤灰掺量等因素对于水泥粉煤灰稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度、回弹模量等力学参数的影响规律以及各种力学参数之间的相互关系,对该类材料的力学参数体系进行了系统、全面的探讨,并结合其强度形成机理进行了合理的分析与解释。据此,提出了水泥粉煤灰稳定碎石的参考设计龄期以及该龄期不同评价指标的最佳粉煤灰掺量。结果表明,随着养生龄期的增长,材料的压折比逐渐降低,弹强比逐渐提高;随着粉煤灰掺量的提高,材料的压折比和弹强比均逐渐降低。

水泥稳定炉渣碎石基层路用性能

为研究生活垃圾焚烧炉渣集料对水泥稳定碎石基层路用性能的影响规律,将0~9.5mm炉渣集料按照不同比例替代天然石料制备了水泥稳定炉渣碎石混合料,并测试了混合料的击实特性和无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、收缩特性及抗冻性.结果表明：炉渣集料掺量越高,混合料最佳含水率越大且最大干密度越小;水泥稳定炉渣碎石的抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冻性均低于水泥稳定碎石;炉渣集料增加了试件的长期干缩变形,但降低了试件对失水率的敏感性,炉渣集料掺量不超过30%将减小试件温缩变形及对温度的敏感性.综合考虑,炉渣集料替代水泥稳定碎石中天然石料的质量分数宜在20%~30%.

水泥粉煤灰稳定碎石中粉煤灰效应的解耦分析

通过对水泥粉煤灰稳定碎石中粉煤灰的填充与活性效应的解耦分析,探讨了这两种效应随材料组成与养生龄期变化的规律,并揭示出填充效应与活性效应在时空上的相互转换规律.结果表明:结合料填充系数显著影响粉煤灰的填充效应,当结合料填充系数为1.0时,粉煤灰的填充效应表现得最为明显;粉煤灰的活性效应随着粉煤灰掺量的提高先增加后降低;随养生龄期的增长,粉煤灰的填充效应变化不大,而活性效应则逐渐显现.可采用180 d作为水泥粉煤灰稳定碎石的设计龄期,在保证粉煤灰不超过最佳掺量的情况下,结合料填充系数宜取1.0.

粉煤灰对水泥稳定碎石材料力学性能的影响

针对国内外对于水泥粉煤灰稳定碎石材料的力学性能研究不够完善、系统,力学参数不够合理、材料无法推广应用等问题,通过系统研究粉煤灰对水泥稳定碎石材料的早期强度、长期强度、劈裂强度以及回弹模量等力学性能的影响,探讨了粉煤灰对水泥稳定碎石材料的力学性能影响规律,为水泥粉煤灰稳定碎石材料的改性机理研究、合理力学设计参数研究提供了必要的基础。

水泥粉煤灰稳定碎石路面的水泥与粉煤灰比例

为了研究水泥粉煤灰稳定碎石混合料中水泥与粉煤灰的最优比例,通过集料含量和级配不变,只改变水泥与粉煤灰比例的方法,研究了不同配合比混合料强度指标随龄期的变化规律。结果表明:混合料不同龄期的强度更多地取决于水泥剂量,而非水泥与粉煤灰比例;180 d龄期与28 d龄期的强度比值R180/R28能够反映水泥与粉煤灰比例的优劣;R180/R28随水泥/粉煤灰变化曲线的拐点对应水泥与粉煤灰的最优比例。

水泥粉煤灰稳定碎石配合比设计

通过强度、干缩和冲刷试验，研究了水泥粉煤灰稳定碎石混合料的组成结构对混合料强度的影响，水泥质量分数与粉煤灰质量分数的最优比例，水泥质量分数及结合料总质量分数对混合料干缩和冲刷性能的影响。提出了混合料配合比设计方法：首先测试低质量分数水泥7d龄期抗压强度，以确定混合料的最优集料质量分数；接着以后期抗压强度增幅指标（180d／28d）确定水泥质量分数与粉煤灰质量分数的最优比例；最后从抗冲刷和抗干缩性能考虑，前两步选定的配合比水泥质量分数应控制在3％-5％之间，结合料总质量分数不应超过25％。

粉煤灰与粒化高炉矿渣对水泥稳定碎石强度和收缩特性影响研究

为了系统评价活性粉末对水泥稳定碎石路用性能的影响,采用无侧限抗压试验、间接抗拉试验、干缩试验和温缩试验,研究了粉煤灰与粒化高炉矿渣单掺及复掺比例对水泥稳定碎石强度和收缩性能的影响规律。结果表明:粉煤灰、粒化高炉矿渣在单掺、复掺下均能通过填充效应及二次水化反应改善水泥稳定碎石力学特性和收缩特性,其中掺加粒化高炉矿渣的水泥稳定碎石强度增长较快,复掺粉煤灰与粒化高炉矿渣对水泥稳定碎石力学特性与收缩特性改善效果最佳。

水泥粉煤灰稳定碎石结合料填充系数的优选

研究了不同集料级配下，不同结合料填充系数对水泥粉煤灰稳定碎石无侧限抗压强度、劈裂强度、回弹模量、干缩应变以及干缩能抗裂指数的影响．据此，优选出了水泥粉煤灰稳定碎石结合料填充系数的适宜范围（1.0～1.2）．该范围随集料级配变化的波动性较小，具有较强的普适性．

水泥粉煤灰稳定碎石强度增长特性

为了评价水泥粉煤灰稳定碎石强度增长特性，通过不同龄期无侧限抗压强度试验和劈裂试验，研究了不同粉煤灰掺量下水泥粉煤灰稳定碎石强度变化情况。结果表明：粉煤灰的掺人，对水泥稳定碎石早期抗压强度和劈裂强度都有影响，掺量越大早期强度越低；掺加粉煤灰对长期强度有利，就提高长期强度而言，粉煤灰最佳掺量约为10％；由于7d抗压强度不足以反映掺粉煤灰的水泥稳定碎石强度特性，建议采用7～90d强度增长率作为评价其强度潜能，在实际工程中应适当降低其7d强度要求。

粉煤灰对振动拌和水泥稳定碎石力学性能的影响

与传统非振动拌和技术相比,振动拌和的水泥稳定碎石的混合料分布均匀且路用性能较好。为了进一步分析粉煤灰对振动拌和水泥稳定碎石路用性能的影响,结合黑河至大连一级公路改扩建工程,通过混合料的配合比设计与强度试验,对掺加粉煤灰的振动拌和与传统非振动拌和水泥稳定碎石的路用性能进行对比研究。试验结果表明,粉煤灰对两种拌和技术的水泥稳定碎石最大干密度和无限抗压强度均有一定的影响,而且振动拌和的水泥稳定碎石最大干密度与无侧限抗压强度均比传统拌和的大。研究结果对高等级公路基层材料的设计与施工具有一定的实用价值。

二灰碎石混合料抗冲刷性能试验研究

利用冲刷试验仪进行了不同材料、不同级配二灰碎石混合料的冲刷试验研究,并通过试验确定了二灰碎石混合料的预冲刷时间,提出了在扣除预冲刷时间对试验结果的影响后,可利用7min内的单位时间冲刷率,作为评价二灰碎石混合料抗冲刷性能的指标。试验结果表明,影响二灰碎石混合料抗冲刷性能的主要因素是集料的级配状况,结合料的影响较小。

SO_3对水泥粉煤灰稳定碎石力学与抗干缩开裂性能的影响

通过测量不同SO3含量下水泥粉煤灰稳定碎石的28 d劈裂强度、28 d抗压回弹模量、胀缩性能以及干缩抗裂指数,分析了SO3含量对水泥粉煤灰稳定碎石力学与抗干缩开裂性能的影响.结果表明:在粉煤灰掺量为10%(质量分数)的情况下,当SO3含量为5.8%(质量分数)时,其能显著改善水泥粉煤灰稳定碎石的力学与抗干缩开裂性能,但当SO3含量为8.8%时,会使该材料的结构破坏、力学性能恶化.另外,对微膨胀补偿基层干缩的作用机理以及SO3在水泥粉煤灰结合料中的作用机理进行了探讨.

二灰稳定碎石收缩特性

为了深入研究各种因素对二灰稳定碎石混合料收缩特性的影响,对不同级配、不同二灰含量和不同龄期的二灰稳定碎石材料进行了温缩系数和干缩系数的测试,结果表明,具有骨架密实结构的二灰稳定碎石材料拥有较好的抗收缩特性;当级配一定时,混合料的温缩、干缩系数随着二灰含量的增大而增大;当二灰含量一定时,混合料的温缩系数随龄期的增加而不断增大;方差分析结果表明,对于温缩系数,龄期和二灰含量均为显著影响因素,且后者的影响更为显著;对于干缩系数,级配类型和二灰含量为显著影响因素,且前者的影响更为显著。

二灰碎石基层的抗冻性分析

分析路面基层冻胀的机理 ,在研究石灰粉、煤灰稳定碎石基层材料及结构的抗冻性能的基础上 ,提出在季节性冰冻地区的设计。

水泥粉煤灰稳定碎石组成对其路用性能的影响

通过水泥粉煤灰稳定碎石的无侧限抗压强度、劈裂强度和干缩系数试验研究,分析了粉煤灰掺量对强度和干缩特性的影响及其变化规律。推荐出合适的粉煤灰掺配比例,并进行了实体工程验证,为水泥粉煤灰稳定碎石基层混合料规范编制和推广应用提供了基础数据。

半刚性基层抗冲刷性能研究

该文利用冲刷试验仪进行了二灰碎石、水稳碎石等半刚性基层材料的室内抗冲刷试验,并在此基础上确定了半刚性基层材料的预冲刷时间,提出了在扣除预冲刷时间对试验结果的影响后,可利用7 min内的单位时间冲刷率,作为评价半刚性基层材料抗冲刷性能的指标。

半刚性基层材料动态模量研究

文章针对我国常用的水泥稳定碎石和二灰稳定碎石两种半刚性材料,通过大量的室内试验研究,建立了两种材料动态模量与无侧限抗压强度和静态模量的关系,为没有条件进行动态模量试验的单位进行路面结构设计提供建议。

掺粉煤灰可显著减少水泥稳定碎石的裂缝

通过大量的室内试验,包括无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、干缩性能、温缩性能等试验,分 析研究了掺加粉煤灰水泥稳定碎石的抗裂性能;经过试验路及实践推广应用,提出了各级公路水泥稳定碎石掺加 粉煤灰组成比例的推荐值。