工业废碱渣稳定类材料组成设计的应用试验研究

发布时间：2017-04-08 23:28

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【摘要】：我国是纯碱生产大国,氨碱法是目前国内制造纯碱的主要方法,工业碱渣是氨碱法制造纯碱的过程中产生的白色废弃物,每年产生约350万吨的碱渣,碱渣的排放导致占用了大量的土地资源,并且在风的带动下,干燥状态下的碱渣易产生扬尘现象,形成“碱渣霾”,严重污染了当地的大气环境。山东海化集团目前堆积了2座“碱渣山”,由于堆积年限久远,碱渣液已经慢慢地渗流到地下土壤和渤海湾中,海水和土壤遭到严重污染,阻碍了渤海沿岸的开发建设和生态环境建设。据统计,我国每年道路施工能达到数万公里,道路工程对筑路材料需求量很大,在道路施工中如能应用并消耗“碱渣山”不仅能改善环境污染,而且能够缓解日趋紧张的道路材料的供应,因此把碱渣试应用于道路底基层建设中具有重要工程意义。基于此,本文在山东省交通科技项目:“利用工业废碱渣铺筑道路路基及底基层的研究(2013A06-01)”资助下以及在潍坊市公路管理局和山东海化集团有限公司的协助下,系统性地开展了碱渣工程特性室内试验研究。本文针对碱渣路用性能主要进行了以下4方面的研究:第一,介绍了碱渣的当前国内外研究现状,总结出碱渣目前在不同方面上的应用。第二,分析了碱渣的含水率、重度、液塑限等物理指标,运用不同的化学试验方法得出碱渣的主要成分是碳酸钙和二水合硫酸钙,与硅、镁、铝、铁氧化物共同作为碱渣内部的空间骨架;从微观结构上,研究得出碱渣颗粒的分布特征,阐明了碱渣和碱渣稳定土强度形成机理,并找出微观碱渣与宏观力学性质之间的联系。第三,结合潍坊市及周边地区交通特征和气候环境,进行无机结合料碱渣稳定土配合比设计。通过无侧限抗压强度试验、三轴压缩试验、CBR试验来评价配合比的强度,利用材料MTS对碱渣稳定土抗冲刷性能进行分析,获取强度和耐久性均兼顾的配合比。第四,目前我国对工业废碱渣铺筑道路底基层的足尺模型试验研究处于空白阶段,基于结构MTS的等厚度模型试验是评价路面结构使用性能的一种有效方法,因此为了全面地研究碱渣铺筑道路底基层的工程特性,本文设计了基于MTS的等厚度路面结构疲劳试验模型,模拟了在不同动荷载作用下、不同位置处和不同频率下碱渣底基层应力、应变的变化规律,并在此基础上对碱渣作为底基层材料的路用性能进行评价。
【关键词】：碱渣 氨碱法 模型试验 配合比
【学位授予单位】：山东交通学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 纯碱工业废渣的形成10-11
• 1.2 纯碱工业废渣的危害及研究意义11-12
• 1.3 工业废碱渣在国外的研究现状12-13
• 1.4 工业废碱渣在国内的研究现状13-15
• 1.5 主要研究工作和技术路线15-17
• 1.5.1 研究工作15-16
• 1.5.2 技术路线16-17
• 2 工业废碱渣基本性能试验研究17-33
• 2.1 工业废碱渣物理试验分析17-22
• 2.1.1 碱渣颗粒筛分17-18
• 2.1.2 碱渣比重18
• 2.1.3 碱渣含水率18-19
• 2.1.4 碱渣液塑限19-20
• 2.1.5 碱渣易溶盐含量20
• 2.1.6 碱渣击实试验20-21
• 2.1.7 碱渣含水率、重度、干重度及孔隙比21-22
• 2.1.8 碱渣渗透系数22
• 2.2 工业废碱渣化学试验分析22-27
• 2.2.1 碱渣能谱分析23-24
• 2.2.2 碱渣X射线衍射试验分析24-25
• 2.2.3 碱渣差热分析25-27
• 2.2.4 碱渣化学成分综合分析27
• 2.3 碱渣对土壤环境的影响27-29
• 2.4 碱渣的微观结构分析29-31
• 2.4.1 纯碱渣的微观结构29-31
• 2.4.2 无机结合料碱渣稳定土的微观结构31
• 2.5 本章小结31-33
• 3 碱渣稳定土的基本力学性能研究及试验方法概述33-62
• 3.1 准备试验原材料33
• 3.2 试验方法33-39
• 3.2.1 击实试验34-35
• 3.2.2 无侧限抗压强度试验35-37
• 3.2.3 不固结不排水三轴试验37-38
• 3.2.4 CBR加州承载比试验38-39
• 3.2.5 抗冲刷试验39
• 3.3 石灰-碱渣土配合比设计39-45
• 3.3.1 击实试验结果与分析40-42
• 3.3.2 无侧限抗压强度试验的结果与分析42-43
• 3.3.3 不固结不排水三轴压缩试验结果与分析43-45
• 3.4 二灰/水泥-碱渣土配合比设计45-53
• 3.4.1 击实试验结果与分析46-49
• 3.4.2 无侧限抗压强度试验的结果与分析49-51
• 3.4.3 不固结不排水三轴压缩试验结果与分析51-53
• 3.5 CBR试验分析53-55
• 3.6 抗冲刷试验分析55-61
• 3.7 本章小结61-62
• 4 碱渣稳定土底基层动态响应模型试验62-87
• 4.1 室内模型试验装置62-65
• 4.1.1 模型箱62-63
• 4.1.2 土压力传感器63
• 4.1.3 结构MTS加载试验系统63-64
• 4.1.4 多通道动态数据采集传感器64-65
• 4.2 模型试验目的及内容65-66
• 4.3 室内模型试验的制作工艺66-77
• 4.3.1 室内模型试验所用的仪器设备66-67
• 4.3.2 铺筑路基67-69
• 4.3.3 铺筑二灰碱渣土底基层69-74
• 4.3.4 铺筑水泥稳定碎石基层74-75
• 4.3.5 铺筑AC-13沥青混凝土面层75-77
• 4.4 模型试验结果分析77-86
• 4.4.1 试验数据的处理77
• 4.4.2 加载头装置77-79
• 4.4.3 模型试验的动态响应分析79-84
• 4.4.4 钻芯法对模型试验的评价84-86
• 4.5 本章小结86-87
• 5 结论与展望87-90
• 5.1 碱渣及碱渣稳定土研究结论87-88
• 5.2 创新点88
• 5.3 展望88-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-96
• 在校期间主要科研成果96-97

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