次生钢渣处置路基土机理及其路用性能研究

发布时间：2017-09-17 17:34

  本文关键词：次生钢渣处置路基土机理及其路用性能研究

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【摘要】：钢铁是工业中重要的原材料,钢铁工业也是世界工业化进程中具有成长性,代表性的产业之一。但是,随着钢铁工业的增长,也增加了其副产品—钢渣的产出。钢渣是炼钢过程中排出的废渣,钢渣如得不到有效地利用而长期堆积,将会占用大量的良田和土地,污染环境。但同时钢渣是一种路用性能较好的路基填料,用钢渣作为地基回填料,安全而经济地用于基础工程建设,对于提高建筑工程的使用寿命、降低工程造价、减少环境污染具有重大意义。本文采用的是次生钢渣,在原有钢渣废料的基础上进行了2次循环磁选水洗,将钢渣内含有的重金属、铁矿石等物质去除,同时解决了钢渣中游离氧化钙(f-CaO)造成的膨胀影响,通过室内试验,对不同掺量的次生钢渣灰土的性能进行评价,希望对我国次生钢渣灰土的技术评价体系和实际工程运用提供一些参考。首先,本文对研究所用的原材料进行了研究：研究试验土、钢渣、石灰的物理性质和化学性质,重点研究了次生钢渣的成分、颗粒组成及稳定性。其次,分别对次生钢渣土、灰土、次生钢渣灰土进行了击实试验、CBR试验、无侧限抗压试验、弯曲元试验,通过对比各类土的力学性能差异,研究钢渣与石灰在固化土中起到的作用与次生钢渣灰土强度形成的机理,结合钢渣灰土各个配比的力学试验数据与力学性能参数,综合各力学性能的差异,比选得出次生钢渣灰土的最佳配合比为次生钢渣、石灰、土的比例为(50%：5%：45%)。接着,在微观方面对其强度的形成机理进行研究,分别对按照最佳配合比制成的试样进行了全龄期的XRD试验、扫描电镜试验、压汞试验,通过XRD、SEM试验得出次生钢渣灰土在固化过程中矿物成分和数量的变化。结果表明,随着龄期增长,生成的C-S-H与Aft等凝胶类产物使得结构变得紧密,密实。结合SEM试验和压汞试验从定量的角度分析固化土的孔隙、孔径的变化。结果表明随着龄期的增长,孔隙率由40.7%降至了35.3%,主要孔隙逐渐变小,中等毛细孔占总孔隙量的比例下降,说明随着反应的进行,钢渣灰土的主要孔隙逐渐变小,且新生成的物质粒径介于中等与大毛细孔之间,使得试样逐渐密实。然后,以满足路床填土材料的路用性能要求为目标,通过铺筑试验路段,验证次生钢渣灰土用作路床材料的可行性。同时在观察室内弯曲元试验与室外瑞利波试验的结果中发现,室内测试剪切波速的弯曲元波速的试验结果与室外瑞利波测试的瑞利波推出的剪切波速基本吻合,建立了室内试验和室外无损试验的桥梁,为施工段的无损检测提供新的依据。最后,针对次生钢渣灰土的经济性和实用性提出了相应的施工工艺和施工方法,并运用于工程施工。
【关键词】：次生钢渣灰土 最佳配合比 微观结构特性 路用性能
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 钢渣的产生、分类与特性研究12-15
• 1.2.1 炼钢工艺与钢渣形成12-13
• 1.2.2 几种工业废渣的联系与区别13-14
• 1.2.3 次生钢渣生产工艺14-15
• 1.3 国外钢渣的研究和应用现状15-19
• 1.3.1 水泥和混凝土产业16-17
• 1.3.2 道路工程17-18
• 1.3.3 回填工程18-19
• 1.4 论文的研究内容和技术路线19-21
• 1.4.1 主要研究内容19
• 1.4.2 论文的技术路线19-21
• 第二章 钢渣灰土原材料性能试验与微观特性研究21-31
• 2.1 钢渣21-25
• 2.1.1 钢渣性质21
• 2.1.2 钢渣不安定性21
• 2.1.3 次生钢渣21-22
• 2.1.4 次生钢渣颗粒分析22-23
• 2.1.5 次生钢渣微观成分试验23-25
• 2.2 土样25-28
• 2.2.1 液限试验25-26
• 2.2.2 塑限试验26-27
• 2.2.3 实验土颗粒分析27-28
• 2.2.4 土样试验分析结果28
• 2.3 石灰28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 钢渣石灰改性土力学实验及最佳配合比确定31-59
• 3.1 试验方法介绍31-36
• 3.1.1 击实实验31-32
• 3.1.2 CBR试验32-33
• 3.1.3 无侧限抗压试验33-34
• 3.1.4 弯曲元试验34-36
• 3.2 试验方案设计36-37
• 3.3 钢渣土试验结果37-43
• 3.3.1 钢渣土击实试验结果37-38
• 3.3.2 钢渣土CBR试验结果38-40
• 3.3.3 钢渣土无侧限抗压试验结果40-43
• 3.4 灰土试验结果43-46
• 3.4.1 灰土击实试验结果45
• 3.4.2 灰土CBR试验结果45-46
• 3.4.3 灰土无侧限抗压试验结果46
• 3.5 钢渣灰土试验结果46-57
• 3.5.1 钢渣灰土击实试验结果46-47
• 3.5.2 钢渣灰土CBR试验结果47-50
• 3.5.3 钢渣灰土无侧限抗压试验结果50-53
• 3.5.4 钢渣灰土弯曲元试验结果53-56
• 3.5.5 钢渣灰土级配分析56-57
• 3.6 本章小结57-59
• 第四章 钢渣灰土强度形成机理微观探究59-67
• 4.1 X射线衍射试验59-61
• 4.1.1 XRD试验介绍59-60
• 4.1.2 XRD试验结果分析60-61
• 4.2 扫描电镜试验61-63
• 4.2.1 扫描电镜试验介绍61-62
• 4.2.2 扫描电镜试验结果分析62-63
• 4.3 压汞试验63-65
• 4.3.1 压汞试验介绍63-64
• 4.3.2 压汞试验结果分析64-65
• 4.4 本章小结65-67
• 第五章 次生钢渣灰土的工程应用67-83
• 5.1 嘉兴高速基本概况67-68
• 5.2 压实度测试68-71
• 5.2.1 压实度试验步骤68-69
• 5.2.2 压实度测试结果69-71
• 5.3 便携式落锤弯沉仪测定弯沉和回弹模量71-73
• 5.3.1 便携式落锤弯沉仪试验步骤71-72
• 5.3.2 便携式落锤完成仪测试结果72-73
• 5.4 瑞利波测试73-80
• 5.4.1 瑞利波试验试验步骤74-75
• 5.4.2 瑞利波测试结果75-80
• 5.5 钢渣灰土的施工工艺80-81
• 5.5.1 施工方案80
• 5.5.2 钢渣灰土配合比设计80-81
• 5.5.3 施工工艺参数81
• 5.5.4 施工段各材料质量参数81
• 5.5.5 碾压81
• 5.5.6 养生及交通管制81
• 5.6 本章小结81-83
• 第六章 结论与展望83-85
• 6.1 研究结论83-84
• 6.2 不足与展望84-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-89

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