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题名路面基层混合料煤矸石掺配方式及耐久性试验研究
被引量：1
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作者
汪德才
魏家伟
胡磊
张庆
董是
杨澜
成凯
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机构
华北水利水电大学土木与交通学院
郑州大学水利与交通学院
河南师范大学绿色化学介质与反应教育部重点实验室
河南省高远公路养护技术有限公司公路养护装备国家工程研究中心
长安大学运输工程学院
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出处
《材料导报》
北大核心
2025年第11期167-176,共10页
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基金
国家自然科学基金(52108395)
河南省重点研发与推广项目(222102320407,252102240033)。
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文摘
煤矸石作为筑路材料应用于公路基层是固废绿色高值化利用的一种有效方式。针对豫北地区生产的掘进煤矸石材料,研究了煤矸石与碎石粗细集料间的差异性;通过重复冻融试验、干缩试验、四点弯曲疲劳等试验分析了煤矸石比例替换和粒径替换天然碎石两种方式对煤矸石混合料耐久性能的影响;基于XRD物相分析试验、SEM微观试验探讨了水泥稳定煤矸石-碎石混合料强度形成与失效的内部作用机制。结果表明:比例替换后的四组混合料相较于100%掘进煤矸石(TCG)的抗压强度,分别提升了7.7%、37.8%、45.6%和61.8%,强度损失率和干缩系数排序为100%碎石(LF)<40%TCG<60%TCG<100%TCG,而冻融残留强度比(BDR)和疲劳寿命的排序则与之相反;混合料中煤矸石含量越高,其强度降幅越大,抗冻性能越弱,疲劳寿命降幅更大,干缩应变越大。粒径替换方式下,替换粗、细集料均可增大混合料的抗压强度和BDR值,降低强度损失率,混合料疲劳寿命排序为100%TCG<T4<T1~2<T1~3<100%LF,而T1~2、T1~3的干缩应变最小,T4的干缩应变最大。煤矸石细集料对混合料的干缩起到了增益作用,更显著地影响混合料的抗冻性能,9.5~31.5 mm集料对混合料的强度影响更显著,而4.75~9.5 mm集料对混合料的强度、抗冻性能、疲劳寿命影响较小。粒径替换制备的混合料在低应力比下具备更优异的疲劳性能,而比例替换制备的混合料更适用于高应力比场景。煤矸石集料增加会抑制凝胶的产生,延缓水化反应,40%TCG和T4产生较多的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙钒石(AFt)晶体相胶结物,形成了致密的凝胶网络,具有更强的密实性和整体性。推荐40%TCG作为高等级公路基层的掺配方式。
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关键词
公路基层
掘进煤矸石
掺配方式
四点弯曲疲劳
微观分析
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Keywords
pavement base
tunneling coal gangue
blending mode
four-point bending fatigue
micro-analysis
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分类号
U414
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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