钢渣基道路基层材料设计与路用性能研究

为降低西北旱寒区公路沥青路面基层早期开裂问题,并促进工业固体废弃物的循环利用,研究将钢渣替代碎石设计成级配钢渣混合料,并以矿渣粉、粉煤灰、电石渣组成的复合矿物掺合料作为胶结料稳定级配钢渣,形成全固废钢渣基道路基层材料。通过测试钢渣浸水膨胀率、基层材料膨胀率、无侧限抗压强度、干缩应变和抗冻性,分析钢渣基道路基层材料的稳定性、强度增长规律、抗开裂特性与长期稳定性。研究结果表明,高温季节钢渣陈化效果显著,90 d陈化期钢渣膨胀率最大降低38.7%。洒水加速了钢渣陈化,较未洒水下钢渣浸水膨胀率降低幅度最大增大了29.1%。复合矿物掺合料对钢渣混合料的膨胀率有抑制作用,12%掺量下膨胀率降低61.8%。级配钢渣混合料随龄期逐渐形成了强度,加入6%复合矿物掺合料后,类似于二灰稳定材料具有早期强度增长较慢、后期强度增长较快的特点,90 d时较水泥稳定材料强度高出2.1 MPa。对比30 d龄期的干缩应变,级配钢渣混合料的干缩应变较水泥稳定混合料降低74%,钢渣基稳定混合料较水泥稳定混合料降低20%。钢渣基道路基层材料的抗冻性在后期均优于水泥稳定和二灰稳定基层材料。综合可知,钢渣基道路基层材料稳定性和...     

工业废渣改良膨胀土填料工程特性研究

为分析工业废渣改良膨胀土填料力学强度的效果,分别向膨胀土中掺入不同比例的钢渣和镁渣,以4%、6%石灰掺量改良膨胀土为对照组,进行室内试验研究。结果表明,膨胀土掺入钢渣或镁渣后,与同掺量石灰改良膨胀土效果相近,改善亲水性和膨胀性,降低塑性指数显著,抗压强度明显提高。钢渣掺量增加1%,钢渣土塑性指数降低8%;镁渣掺量≤4%,镁渣土塑性指数较素膨胀土降低了54%;钢渣或镁渣掺量≥4%,膨胀土自由膨胀率低于临界自由膨胀率;钢渣土和镁渣土前期抗压强度增长快,28d抗压强度至少是90d抗压强度的88%; 4%掺量钢渣或镁渣提高膨胀土抗压强度最佳,且钢渣土和镁渣土水稳定性良好,裂隙性和干湿效应弱化。     

既有铁路路基挤密桩加固中水泥改良土特性试验研究

对宁启铁路中某段现场的粉质黏土进行室内试验，采用的水泥掺入比分别为4%，7%，10%，13%。对水泥改良土样进行分组击实、养护及无侧限抗压强度试验，获得了不同水泥掺入比改良土的击实特性及力学特性。试验结果表明:水泥掺入比对改良土的最优含水率及最大干密度影响不大，可依据原路基粉质黏土填料的压实标准作为控制水泥改良粉质黏土的压实标准。水泥改良粉质黏土的最优水泥掺入比是10%，7天的养护期即可满足现场施工挤密桩加固不低于1 MPa的要求。     

基于预处理的钢渣膨胀性抑制措施及其机理研究

为了研究浸水、掺加粉煤灰和表面改性3种预处理措施对钢渣膨胀性的抑制机理和抑制效果,采用浸水膨胀率来表征预处理后钢渣的体积变化,通过扫描电子显微镜试验(SEM)研究钢渣预处理后的微观结构变化。结果表明:浸水预处理措施下随着水温的升高,膨胀组分被消解的速率也变快,并在钢渣表面形成水化硅酸钙(C-S-H)保护层。常温下浸水预处理措施消解时间较长,当温度升至60℃时,消解效率能够增长1倍,90℃时消解最快。当在钢渣中逐渐掺入粉煤灰后,其膨胀性逐渐减小,在消解过程中表面也逐渐被火山灰反应的产物包裹,当粉煤灰掺量大于18%时膨胀率降低效果减弱;在水和粉煤灰同时作用的条件下,其膨胀性的抑制效果比单一条件时效果更为优异,掺入12%的粉煤灰,并在60℃条件下浸水15 d,其抑制膨胀性效果最好。表面改性方式处理后的钢渣在表面形成了一层新的界面,增强了钢渣的抗水渗透能力,保证了钢渣的体积安定性,又提高了其力学性能。不同的预处理技术措施对应的处理效果各不相同,但均可以降低钢渣的膨胀性,为钢渣安全应用于道路工程提供技术支持。     

钢渣集料膨胀抑制方法及混合料体积稳定性研究现状

将大宗固体废弃物钢渣进行大规模的再利用具有良好的经济、环境和社会效益。钢渣的体积膨胀风险是限制其大量用作建筑材料的主要原因。因此,对钢渣的体积稳定性进行有效调控是钢渣资源化的关键。针对钢渣集料体积安定性不良的问题,分别从钢渣集料和钢渣沥青混合料的体积稳定性特征方面概述钢渣沥青混凝土体积稳定性调控方法研究进展。研究结果表明：工艺法和熔融调质法都能显著减少熔融钢渣中的活性物质含量,从而降低膨胀风险;对于冷却后的固态钢渣,酸碱中和法和掺合料法对钢渣的体积膨胀抑制效果明显,能将钢渣的体积膨胀率降低70%以上;其中,将矿渣微粉、粉煤灰和硅灰进行三元复掺会产生"超叠加效应",抑制效果明显高于单一掺合料;无机和有机表面改性技术能将钢渣膨胀率降低20%~45%,与其他调控方法相比效果较差,但其处理方式简单且处理周期短,适用于处理f-CaO含量较低的钢渣;粗钢细石沥青混凝土的浸水膨胀率与纯钢渣沥青混凝土相比降低了30%~40%,且钢渣沥青混合料的浸水膨胀率随着钢渣替代比例的升高而增加。因此,在实际应用中,应根据原材料情况严格控制钢渣的替代比例,以保证膨胀特性满足要求。     

钢渣在路面基层中的应用分析

结合昆明绕城高速公路西南段工程建设的需要,分析了云南安宁地区钢渣的物理化学特性,并采用10天浸水膨胀率分析了其膨胀性,得出云南安宁地区的钢渣含游离钙量低于3%,10天浸水膨胀率低于2%,符合道路相关标准。论述了钢渣在路面基层中应用存在的主要问题,提出了解决钢渣膨胀性的方法和在路面基层中的应用前景。     

基于膨胀机理的钢渣基层材料体积安定性研究

通过建立f-CaO粒子水化膨胀模型以计算钢渣颗粒/混合料膨胀率,按不同配合比进行无机结合料稳定类混合料崩解试验,探讨了钢渣作为基层集料的体积安定性.f-CaO粒子水化膨胀模型计算结果显示,钢渣膨胀特性与f-CaO含量、钢渣颗粒大小及钢渣密实度有直接关系,钢渣颗粒越大体积安定性越差.1％的f-CaO完全水化增加钢渣1.15％膨胀率.80℃水浴试验结果表明模型计算与实际钢渣粒料膨胀率吻合程度较好,平均误差为6.11％.混合料崩解试验结果表明,无机结合料稳定钢渣膨胀破坏为局部破坏,其抗冲刷性能越好其体积安定性越佳,抗冲刷性能水泥稳定类优于二灰稳定类,悬浮级配优于骨架级配.水泥悬浮钢渣体积安定性最佳,水泥剂量不宜低于3％.钢渣作为路用基层集料的体积安定性宜按照钢渣粒料可能发生的最大膨胀率而非整体膨胀率评价.     

水泥稳定钢渣-碎石混合料性能试验研究

以扬州高邮钢渣为原材料,开展水泥稳定钢渣碎石基层混合料性能研究。结果表明:钢渣的浸水膨胀率最大为1.07%,满足≤2%的技术要求。当水泥剂量为4.0%时,按照设计级配,水泥稳定钢渣碎石基层混合料强度性能满足设计要求。随着龄期的增长,混合料的劈裂强度、回弹模量、抗冲刷性能等指标均达到设计标准,能满足使用要求。     

天然砂砾改良低液限粉黏土路基试验研究

通过对新疆清水河至伊宁高速公路粉黏土的物理力学性质、路用性能参数分析,结合天然砂砾的颗粒组成,提出了天然砂砾改良加固低液限粉黏土路基技术。采用天然砂砾与粉黏土掺配,利用天然砂砾的骨架性能,提高了低液限粉黏土填筑路堤的工程性能,从而降低工后沉降,节约造价,满足了填筑路基的工程要求。     

水泥土搅拌法加固淤泥质黏土的试验研究

针对多因素下水泥土搅拌法加固淤泥质黏土的强度规律及变形差异问题,对水泥土进行一系列的无侧限抗压强度试验,对比分析了水泥掺入量与养护条件对水泥土搅拌法改善淤泥质黏土强度、变形特性的影响规律。试验结果表明:随着水泥掺入量的增加,水泥土无侧限抗压强度增大,但水泥土破坏时的应变变形变小,脆性增大;在不同养护条件下,同一水泥掺入量下水中养护的水泥土强度值是软土养护试块强度的2倍,并且水中养护试件的变形能力、破坏时的应变以及残余强度等皆强于其余二者。对于软土养护水泥土试件,同一水泥掺入量下水泥土强度最小,但破坏时的强度值近似,并且其塑性变形大,脆性低。因此,可采用改变水泥掺入量或掺入外加剂改善水泥土养护环境,满足水泥土搅拌法加固淤泥质黏土的设计要求。     

钢渣微粉对沥青混合料性能影响研究

在沥青混合料中掺加钢渣微粉,分析用钢渣微粉替代部分或全部矿粉对沥青混合料性能的影响。通过冻融劈裂试验来评价不同掺量的钢渣微粉对沥青混合料水稳定性的影响,并由车辙试验来评价不同掺量钢渣微粉对沥青混合料高温稳定性的影响。试验结果表明:钢渣微粉可以改善沥青与集料的粘附性,提高沥青混合料的水稳定性;可以明显改善沥青混合料的高温稳定性,提高沥青路面的抗车辙能力;而对沥青混合料的抗裂性影响不大;钢渣粉的最佳掺量为沥青混合料总质量的4.5%。改善沥青混合料性能的机理在于钢渣的碱度大和比表面积大。但是钢渣微粉对沥青混合料其他性能提高不明显。     

粉煤灰及钢渣在冷再生混合料中的应用

在乳化沥青冷再生混合料中使用5种不同剂量的粉煤灰和钢渣来取代部分水泥,研究其对混合料相关路用性能的影响。结果表明:1)粉煤灰替代量为25%时,其马歇尔强度有所提升,其余路用性能均有所下降,建议控制量在25%以内;2)添加钢渣后,混合料的所有性能均有所下降,要严格控制钢渣的替代量在40%以内。     

低液限粉质黏土最大主应力差与含水率关系特征研究

粉质黏土天然孔隙比大，压缩性高，盾构施工中，经常会遇到粘附刀盘和地表沉降过大等问题。研究粉质黏土最大主应力差与含水率的关系，对减小刀盘粘附和控制地表沉降具有重要的意义。试验研究了应力水平和应力路径对主应力差关系特征的影响，获得了不同围压条件下土的抗剪强度的变化规律。结果表明:土样破坏特征为明显的鼓型破坏；粉质黏土对于含水率的变化非常敏感，2%含水率的变化都会使粉质黏土的强度发生明显改变；拟合出可用于估算一般低液限粉质黏土最大主应力差的经验公式。     

高液限黏土工程特性及改良试验研究

以浙江高速公路沿线天然高液限土为研究对象,分析其路用性能及不同含水率下石灰、水泥掺量的改良效果.结果 表明:当含水率较低时,增大击实功,压实度显著提高,而含水率超过最优含水率后影响不明显;土体在未浸水情况下CBR值较高,CBR值随含水率的增大呈递减趋势,浸水后强度明显降低;掺石灰与水泥后击实曲线明显变缓,使得改良土具有...     

水泥粉煤灰稳定钢渣路面基层材料研究

旨在合理利用钢渣和粉煤灰工业废渣,首先进行原材料基本性能试验分析,通过优选钢渣级配,添加碎石与钢渣按不同比例组合,进行击实、无侧限抗压强度、间接抗拉强度、室内回弹模量、稳定性试验和抗冲刷试验等各项基本力学性能指标试验,然后从路面基层材料的要求对其规律进行总结分析,为钢渣和粉煤灰工业废渣合理有效地应用到路面基层或底基层中提高科学依据。     

水泥稳定钢渣碎石基层材料路用性能研究

通过室内浸水膨胀率试验、CBR试验及无侧限抗压强度试验,设计了60 %钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石材料配合比,对比研究了水泥稳定钢渣碎石与水泥稳定碎石路用性能。结果表明:粗型C级配钢渣碎石材料承载力和体积稳定性最好,4 %水泥掺量的稳定钢渣碎石抗压强度满足基层强度设计要求;水泥稳定钢渣碎石养生前期力学强度增长速率大于后期强度增长速率,室内标准养生试件抗压强度较现场养生试件强度提高了17 %,16 %;干缩观测时间≥28天,水泥稳定钢渣碎石干缩性基本消失;冲刷时间>60分钟,水泥稳定钢渣碎石累计冲刷量曲线减缓,质量损失显著减小。     

生活垃圾焚烧炉渣集料基本性质及其对水泥稳定碎石性能影响的研究

生活垃圾焚烧炉渣集料(炉渣集料)具有连续的级配分布、一定的强度性能和潜在的水硬性能,可替代天然集料应用在水泥稳定碎石中.但炉渣集料基本性能对水泥稳定碎石的强度性能的影响尚不明晰.首先,对不同产地炉渣集料的基本性能进行研究;其次,以炉渣集料替代一定比例、同粒径的天然集料,进行水泥稳定炉渣碎石的配合比设计,基于无侧限抗压强度试验确定不同掺量炉渣集料的水泥稳定炉渣碎石的强度性能;最后,基于相关性分析,确定炉渣集料基本性能对水泥稳定炉渣碎石击实特性和强度性能的影响.试验结果表明:水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率随炉渣集料掺量增加而增大、最大干密度随炉渣集料掺量增加而减小;随着炉渣集料掺量增加,水泥稳定炉渣碎石的强度逐渐降低,且水泥稳定干法炉渣碎石的强度高于水泥稳定湿法炉渣碎石强度.水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率与炉渣集料的吸水率相关性较高;水泥稳定炉渣碎石的无侧限抗压强度与炉渣集料的密度、吸水率和烧失量呈正相关、与炉渣集料的压碎值呈负相关.