【博士】海排灰在道路基層及底基層中的應用研究【2008】

內容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度： 2008年　　近幾年來修筑道路和制作水泥大量使用了粉煤灰，使得這種工業(yè)廢渣日趨緊缺，價格一路攀升。遼寧省委、省政府實施的“五點一線"沿海經濟帶的道路建設需要大量的粉煤灰，僅遼寧(營口)沿海產業(yè)基地的道路建設就需要600萬噸粉煤灰。當地滿足規(guī)范的普通粉煤灰非常短缺，而附近的營口鲅魚圈電廠用海水沖排的粉煤灰(亦稱海排灰)就有1000萬噸，至今無人使用，正污染著周圍的環(huán)境。如果能把這種海排灰成功地應用于產業(yè)基地道路建設中，將變廢為寶，既能節(jié)約資源，又能保護環(huán)境，真正做到可持續(xù)發(fā)展。　　由于至今國內外沒有關于把海排灰材料應用于道路建設的任何報道，更沒有相關技術規(guī)范可以參照，為了系統(tǒng)研究海排灰應用于道路路面基層的可行性，本研究以遼寧(營口)沿海產業(yè)基地的道路建設為依托，主要從室內試驗、理論分析、試驗路段驗證等三個方面來進行研究。主要研究內容與成果如下：　　1．對海排灰的物理力學性質進行了研究。鲅魚圈海排灰各樣本中有效成分Si02加Al。O。的含量均大于76％，燒失量最大為3．16％，滿足《粉煤灰石灰類道路基層施工及驗收規(guī)程》CJJ4。二97規(guī)定。經過篩分試驗發(fā)現海排灰粒度偏粗，不滿足上述規(guī)范的規(guī)定，屬于低活性粉煤灰。經化學分析，海排灰的氯鹽含量一般為0．80％左右。　　2．對基于海排灰的水泥海排灰碎石基層及三灰碎石底基層材料配合比進行了研究。包括：確定了水泥海排灰穩(wěn)定碎石基層材料的集料級配范圍；從海排灰、水泥、石灰的品質入手，對水泥、石灰與海排灰最優(yōu)比例的影響因素進行分析，并通過試驗確定了水泥海排灰中水泥、海排灰的最佳比例和三灰中水泥、石灰、海排灰的最佳比例。根據配合比試驗，采用鲅魚圈海排灰做水泥海排灰基層，最佳配合比為水泥：海排灰：碎石=5：10：85；三灰底基層的最佳配合比為水泥：石灰：海排灰：碎石為2：10：43：45。最后通過水泥海排灰碎石和水泥石灰海排灰碎石混合料的路用性能試驗，得到抗壓強度、劈裂強度和回彈模量等路用性能隨養(yǎng)生時間的變化規(guī)律。　　3．通過X-射線衍射分析和掃描鏡法(SEM)微觀分析法，研究了海排灰和普通粉煤灰按同樣配LL,,J成水泥海排灰、三灰結合料，在不同的齡期，材料的微觀變化，包括孔隙變化，生成物的變化，從而在微觀方面為海排灰應用于道路基層提供理論依據。本文還研究不同氯鹽含量的海排灰組成的水泥海排灰、三灰結合料，在不同齡期的微觀變化，得到了氯鹽含量對水泥海排灰、三灰結合料微觀影響規(guī)律。本文對海排灰中粉煤灰與水泥、石灰基結合料的化學反應進行分析；對粉煤灰一水泥體系對海排灰中氯離子的固化機理進行探討?！　?．經研究分析，影響海排灰特性的主要因素是其中含有氯離子，其它成分對海排灰特性影響非常小。為了研究海排灰中含鹽量對水泥海排灰碎石、三灰碎石路用性能的影響，本文從基層和底基層混合料的抗壓強度、抗凍性能、干縮、溫縮性能及沖刷性能等方面進行系統(tǒng)研究，得到如下重要結論：　　(1)氯離子對水泥海排灰混合料、三灰混合料有早強劑的作用。水泥海排灰碎石中海排灰的最佳氯離子含量在1．3％左右時，早期強度最高。三灰碎石中海排灰的最佳氯離子含量在1．8％左右時，早期強度最高。三灰碎石中水泥加石灰的含量比水泥海排灰碎石中水泥含量大，固化能力比較強?！　?2)根據凍融性能試驗，氯鹽含量變化對水泥海排灰基層材料抗凍性能影響不大：但對底基層材料的抗凍性能影響較大。通過抗凍性試驗，當氯鹽含量超過1．5％時，三灰碎石抗凍性能達不到規(guī)范要求。因此，要求用做底基層的海排灰氯鹽含量不要大于1．596?！　?3)隨著粉煤灰中氯離子的增加，基層、底基層混合料試件干縮應變增長較快，干縮系數增加，因此海排灰基層。底基層施工時更要注意灑水養(yǎng)生。海排灰中氯鹽含量對基層、底基層混合料溫縮影響不大。　　(4)不同氯鹽含量的基層和底基層材料在受到沖刷時，沖刷量不一樣，氯鹽含量越大，沖刷量越大。通過試驗海排灰的水泥海排灰碎石抗沖刷性能比三灰碎石料差，因為水泥海排灰中結合料比較少，氯鹽溶解后，水泥海排灰集料更容易被沖刷?！　?．通過海排灰碎石基層、底基層的多層彈性層狀體系力學分析，驗證基于海排灰基層、底基層的路面結構在標準荷載作用下，滿足設計要求?！　?．通過試驗路段施工和檢測，對遼寧(營日)沿海產業(yè)基地海排灰基層、底基層施工的關鍵技術和技術指標進行研究。通過試驗路段壓實度、彎沉、無側限抗壓強度檢測，以及對試驗路段的長期使用情況(包括路面狀況和彎沉)觀測，路面的各項性能都滿足規(guī)范要求，說明海攤灰用于道路基層及底基層建設非常成功。在此基礎上提出基于海排灰基層及底基層的典型路面結構。　　

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