【博士】海排灰在道路基層及底基層中的應(yīng)用研究【2008】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　近幾年來(lái)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(jià)格一路攀升。遼寧省委、省政府實(shí)施的“五點(diǎn)一線"沿海經(jīng)濟(jì)帶的道路建設(shè)需要大量的粉煤灰，僅遼寧(營(yíng)口)沿海產(chǎn)業(yè)基地的道路建設(shè)就需要600萬(wàn)噸粉煤灰。當(dāng)?shù)貪M足規(guī)范的普通粉煤灰非常短缺，而附近的營(yíng)口鲅魚圈電廠用海水沖排的粉煤灰(亦稱海排灰)就有1000萬(wàn)噸，至今無(wú)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(yīng)用于產(chǎn)業(yè)基地道路建設(shè)中，將變廢為寶，既能節(jié)約資源，又能保護(hù)環(huán)境，真正做到可持續(xù)發(fā)展?！　∮捎谥两駠?guó)內(nèi)外沒(méi)有關(guān)于把海排灰材料應(yīng)用于道路建設(shè)的任何報(bào)道，更沒(méi)有相關(guān)技術(shù)規(guī)范可以參照，為了系統(tǒng)研究海排灰應(yīng)用于道路路面基層的可行性，本研究以遼寧(營(yíng)口)沿海產(chǎn)業(yè)基地的道路建設(shè)為依托，主要從室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析、試驗(yàn)路段驗(yàn)證等三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容與成果如下：　　1．對(duì)海排灰的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)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(yàn)收規(guī)程》CJJ4。二97規(guī)定。經(jīng)過(guò)篩分試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)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(jīng)化學(xué)分析，海排灰的氯鹽含量一般為0．80％左右。　　2．對(duì)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(jìn)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(jí)配范圍；從海排灰、水泥、石灰的品質(zhì)入手，對(duì)水泥、石灰與海排灰最優(yōu)比例的影響因素進(jìn)行分析，并通過(guò)試驗(yàn)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(jù)配合比試驗(yàn)，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(guò)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(yàn)，得到抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度和回彈模量等路用性能隨養(yǎng)生時(shí)間的變化規(guī)律。　　3．通過(guò)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(jié)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(yīng)用于道路基層提供理論依據(jù)。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(jié)合料，在不同齡期的微觀變化，得到了氯鹽含量對(duì)水泥海排灰、三灰結(jié)合料微觀影響規(guī)律。本文對(duì)海排灰中粉煤灰與水泥、石灰基結(jié)合料的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析；對(duì)粉煤灰一水泥體系對(duì)海排灰中氯離子的固化機(jī)理進(jìn)行探討。　　4．經(jīng)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(duì)海排灰特性影響非常小。為了研究海排灰中含鹽量對(duì)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(qiáng)度、抗凍性能、干縮、溫縮性能及沖刷性能等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究，得到如下重要結(jié)論：　　(1)氯離子對(duì)水泥海排灰混合料、三灰混合料有早強(qiáng)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(shí)，早期強(qiáng)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(shí)，早期強(qiáng)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(qiáng)。　　(2)根據(jù)凍融性能試驗(yàn)，氯鹽含量變化對(duì)水泥海排灰基層材料抗凍性能影響不大：但對(duì)底基層材料的抗凍性能影響較大。通過(guò)抗凍性試驗(yàn)，當(dāng)氯鹽含量超過(guò)1．5％時(shí)，三灰碎石抗凍性能達(dá)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(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)較快，干縮系數(shù)增加，因此海排灰基層。底基層施工時(shí)更要注意灑水養(yǎng)生。海排灰中氯鹽含量對(duì)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?jīng)_刷時(shí)，沖刷量不一樣，氯鹽含量越大，沖刷量越大。通過(guò)試驗(yàn)海排灰的水泥海排灰碎石抗沖刷性能比三灰碎石料差，因?yàn)樗嗪Ｅ呕抑薪Y(jié)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(guò)海排灰碎石基層、底基層的多層彈性層狀體系力學(xué)分析，驗(yàn)證基于海排灰基層、底基層的路面結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下，滿足設(shè)計(jì)要求?！　?．通過(guò)試驗(yàn)路段施工和檢測(cè)，對(duì)遼寧(營(yíng)日)沿海產(chǎn)業(yè)基地海排灰基層、底基層施工的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行研究。通過(guò)試驗(yàn)路段壓實(shí)度、彎沉、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，以及對(duì)試驗(yàn)路段的長(zhǎng)期使用情況(包括路面狀況和彎沉)觀測(cè)，路面的各項(xiàng)性能都滿足規(guī)范要求，說(shuō)明海攤灰用于道路基層及底基層建設(shè)非常成功。在此基礎(chǔ)上提出基于海排灰基層及底基層的典型路面結(jié)構(gòu)?！　?

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