工業(yè)廢堿渣穩(wěn)定類材料組成設計的應用試驗研究
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【摘要】:我國是純堿生產大國,氨堿法是目前國內制造純堿的主要方法,工業(yè)堿渣是氨堿法制造純堿的過程中產生的白色廢棄物,每年產生約350萬噸的堿渣,堿渣的排放導致占用了大量的土地資源,并且在風的帶動下,干燥狀態(tài)下的堿渣易產生揚塵現象,形成“堿渣霾”,嚴重污染了當地的大氣環(huán)境。山東;瘓F目前堆積了2座“堿渣山”,由于堆積年限久遠,堿渣液已經慢慢地滲流到地下土壤和渤海灣中,海水和土壤遭到嚴重污染,阻礙了渤海沿岸的開發(fā)建設和生態(tài)環(huán)境建設。據統(tǒng)計,我國每年道路施工能達到數萬公里,道路工程對筑路材料需求量很大,在道路施工中如能應用并消耗“堿渣山”不僅能改善環(huán)境污染,而且能夠緩解日趨緊張的道路材料的供應,因此把堿渣試應用于道路底基層建設中具有重要工程意義。基于此,本文在山東省交通科技項目:“利用工業(yè)廢堿渣鋪筑道路路基及底基層的研究(2013A06-01)”資助下以及在濰坊市公路管理局和山東;瘓F有限公司的協(xié)助下,系統(tǒng)性地開展了堿渣工程特性室內試驗研究。本文針對堿渣路用性能主要進行了以下4方面的研究:第一,介紹了堿渣的當前國內外研究現狀,總結出堿渣目前在不同方面上的應用。第二,分析了堿渣的含水率、重度、液塑限等物理指標,運用不同的化學試驗方法得出堿渣的主要成分是碳酸鈣和二水合硫酸鈣,與硅、鎂、鋁、鐵氧化物共同作為堿渣內部的空間骨架;從微觀結構上,研究得出堿渣顆粒的分布特征,闡明了堿渣和堿渣穩(wěn)定土強度形成機理,并找出微觀堿渣與宏觀力學性質之間的聯(lián)系。第三,結合濰坊市及周邊地區(qū)交通特征和氣候環(huán)境,進行無機結合料堿渣穩(wěn)定土配合比設計。通過無側限抗壓強度試驗、三軸壓縮試驗、CBR試驗來評價配合比的強度,利用材料MTS對堿渣穩(wěn)定土抗沖刷性能進行分析,獲取強度和耐久性均兼顧的配合比。第四,目前我國對工業(yè)廢堿渣鋪筑道路底基層的足尺模型試驗研究處于空白階段,基于結構MTS的等厚度模型試驗是評價路面結構使用性能的一種有效方法,因此為了全面地研究堿渣鋪筑道路底基層的工程特性,本文設計了基于MTS的等厚度路面結構疲勞試驗模型,模擬了在不同動荷載作用下、不同位置處和不同頻率下堿渣底基層應力、應變的變化規(guī)律,并在此基礎上對堿渣作為底基層材料的路用性能進行評價。
【關鍵詞】:堿渣 氨堿法 模型試驗 配合比
【學位授予單位】:山東交通學院
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:U414
【目錄】:
- 摘要6-8
- ABSTRACT8-10
- 1 緒論10-17
- 1.1 純堿工業(yè)廢渣的形成10-11
- 1.2 純堿工業(yè)廢渣的危害及研究意義11-12
- 1.3 工業(yè)廢堿渣在國外的研究現狀12-13
- 1.4 工業(yè)廢堿渣在國內的研究現狀13-15
- 1.5 主要研究工作和技術路線15-17
- 1.5.1 研究工作15-16
- 1.5.2 技術路線16-17
- 2 工業(yè)廢堿渣基本性能試驗研究17-33
- 2.1 工業(yè)廢堿渣物理試驗分析17-22
- 2.1.1 堿渣顆粒篩分17-18
- 2.1.2 堿渣比重18
- 2.1.3 堿渣含水率18-19
- 2.1.4 堿渣液塑限19-20
- 2.1.5 堿渣易溶鹽含量20
- 2.1.6 堿渣擊實試驗20-21
- 2.1.7 堿渣含水率、重度、干重度及孔隙比21-22
- 2.1.8 堿渣滲透系數22
- 2.2 工業(yè)廢堿渣化學試驗分析22-27
- 2.2.1 堿渣能譜分析23-24
- 2.2.2 堿渣X射線衍射試驗分析24-25
- 2.2.3 堿渣差熱分析25-27
- 2.2.4 堿渣化學成分綜合分析27
- 2.3 堿渣對土壤環(huán)境的影響27-29
- 2.4 堿渣的微觀結構分析29-31
- 2.4.1 純堿渣的微觀結構29-31
- 2.4.2 無機結合料堿渣穩(wěn)定土的微觀結構31
- 2.5 本章小結31-33
- 3 堿渣穩(wěn)定土的基本力學性能研究及試驗方法概述33-62
- 3.1 準備試驗原材料33
- 3.2 試驗方法33-39
- 3.2.1 擊實試驗34-35
- 3.2.2 無側限抗壓強度試驗35-37
- 3.2.3 不固結不排水三軸試驗37-38
- 3.2.4 CBR加州承載比試驗38-39
- 3.2.5 抗沖刷試驗39
- 3.3 石灰-堿渣土配合比設計39-45
- 3.3.1 擊實試驗結果與分析40-42
- 3.3.2 無側限抗壓強度試驗的結果與分析42-43
- 3.3.3 不固結不排水三軸壓縮試驗結果與分析43-45
- 3.4 二灰/水泥-堿渣土配合比設計45-53
- 3.4.1 擊實試驗結果與分析46-49
- 3.4.2 無側限抗壓強度試驗的結果與分析49-51
- 3.4.3 不固結不排水三軸壓縮試驗結果與分析51-53
- 3.5 CBR試驗分析53-55
- 3.6 抗沖刷試驗分析55-61
- 3.7 本章小結61-62
- 4 堿渣穩(wěn)定土底基層動態(tài)響應模型試驗62-87
- 4.1 室內模型試驗裝置62-65
- 4.1.1 模型箱62-63
- 4.1.2 土壓力傳感器63
- 4.1.3 結構MTS加載試驗系統(tǒng)63-64
- 4.1.4 多通道動態(tài)數據采集傳感器64-65
- 4.2 模型試驗目的及內容65-66
- 4.3 室內模型試驗的制作工藝66-77
- 4.3.1 室內模型試驗所用的儀器設備66-67
- 4.3.2 鋪筑路基67-69
- 4.3.3 鋪筑二灰堿渣土底基層69-74
- 4.3.4 鋪筑水泥穩(wěn)定碎石基層74-75
- 4.3.5 鋪筑AC-13瀝青混凝土面層75-77
- 4.4 模型試驗結果分析77-86
- 4.4.1 試驗數據的處理77
- 4.4.2 加載頭裝置77-79
- 4.4.3 模型試驗的動態(tài)響應分析79-84
- 4.4.4 鉆芯法對模型試驗的評價84-86
- 4.5 本章小結86-87
- 5 結論與展望87-90
- 5.1 堿渣及堿渣穩(wěn)定土研究結論87-88
- 5.2 創(chuàng)新點88
- 5.3 展望88-90
- 參考文獻90-94
- 致謝94-96
- 在校期間主要科研成果96-97
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本文編號:293951
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