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钢渣稳定土的路用性能研究及应用

作　者: 李新明
导　师: 乐金朝
学　校: 郑州大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 钢渣稳定土石灰钢渣稳定土水泥钢渣稳定土水稳性路用性能
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国目前在世界上是主要产钢大国之一,其副产品钢渣的产量每年也超过5000万吨。堆积的钢渣不仅占用大量耕地,且易造成环境污染。目前我国钢渣的利用技术及利用率仍较处于较低水平,与我国提出的冶炼钢渣综合利用率的目标还相差很多,大规模资源化合理利用钢渣的有效途径仍需进一步探索。本文针对叶舞高速公路建设过程中的实际需要,对舞阳钢铁公司在生产过程中产生的钢渣的工程特性进行分析,充分利用钢渣潜在活性,研究纯钢渣、钢渣稳定土、石灰钢渣稳定土和水泥钢渣稳定土等材料的路用性能,重点研究了不同的钢渣细度、不同的钢渣掺量及不同的钢渣陈化期等因素对钢渣混合料路用性能的影响,探讨了在路床填料及路面底基层材料中使用钢渣代替石灰或水泥的可行性。研究结果表明：(1)对于钢渣稳定土、石灰钢渣稳定土和水泥钢渣稳定土,通过正交试验,对钢渣掺量、钢渣细度以及钢渣龄期这三个主要影响钢渣混合料力学性能的指标进行研究,结果表明,钢渣掺量的增大能在一定程度上提高钢渣混合料的强度,钢渣细度为天然级配时效果良好,钢渣龄期的影响较小。但从长期稳定性方面考虑,宜采用陈化龄期8个月以上的钢渣进行工程应用。(2)就无侧限抗压强度而言,掺10%钢渣2%石灰的石灰钢渣土强度略小于4%石灰土和3%水泥土,但CBR值却大于4%石灰土。钢渣掺量达到30%时,强度和CBR值均大于4%石灰土和3%水泥土,即钢渣可以代替部分石灰或水泥进行工程应用。(3)在钢渣混合料水稳性能方面,经过不同饱水时间和干湿循环试验,钢渣稳定土和石灰钢渣稳定土的抗压强度和劈裂强度均表现出先急剧衰减,而后趋于稳定的特征,但是干湿循环的变化过程表现出了一定的波动性,这与试验过程中风干时环境的温度和湿度密切相关。不同成型含水率对钢渣混合料试件的强度有一定的影响,但影响不大,而对于石灰土影响较大,尤其当成型含水率小于最佳含水率时影响较为明显。(4)对钢渣稳定类材料强度的尺寸效应研究结果表明,在试验条件允许情况下,为保证数据真实有效,对于钢渣稳定土类材料建议采用100×100mm的试模代替50×50mm的进行试件成型,用于强度等力学性能参数的相关试验。通过铺筑试验路段,取得了较好的实际应用效果。本文的研究成果为扩大钢渣类材料的工程应用,实现钢渣的资源化利用提供了一定的技术依据,同时对于提高钢渣的利用率,减少钢渣对环境的污染,适应我国公路建设的快速发展需要,满足可持续发展战略的要求都具有重要的现实意义。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-16
  1.1 论文的研究依据及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 论文的主要研究内容及技术路线  14-16
    1.3.1 论文的主要研究内容  14-15
    1.3.2 论文的技术路线  15-16
2 原材料和试验方法  16-29
  2.1 原材料性能  16-20
    2.1.1 钢渣  16-18
    2.1.2 石灰  18-19
    2.1.3 水泥  19
    2.1.4 土样  19-20
  2.2 强度形成机理及分析方法  20-24
    2.2.1 强度形成机理  20-22
    2.2.2 分析方法  22-24
  2.3 试验方法  24-29
    2.3.1 击实试验  24-25
    2.3.2 试件制作与养生  25
    2.3.3 钢渣粉化率试验  25
    2.3.4 无侧限抗压强度  25-26
    2.3.5 劈裂抗拉强度  26
    2.3.6 CBR试验  26-27
    2.3.7 水稳性试验  27-29
3 钢渣的安定性试验研究  29-36
  3.1 f-CaO含量及其规律研究  29-30
  3.2 陈化龄期对钢渣颗粒组成的影响  30-31
  3.3 陈化时间对压蒸粉化率的影响  31-32
  3.4 CBR膨胀率实验  32-35
  3.5 本章小结  35-36
4 钢渣混合料配合比的选择  36-54
  4.1 级配钢渣配合比选择  36-38
    4.1.1 钢渣配合比  36
    4.1.2 钢渣级配  36-37
    4.1.3 级配钢渣力学性能研究  37
    4.1.4 级配钢渣试验结论  37-38
  4.2 钢渣稳定土配合比选择  38-43
    4.2.1 正交试验设计  38
    4.2.2 正交试验的直观和方差分析  38-42
    4.2.3 钢渣稳定土与常用路床材料的路用性能比较  42-43
    4.2.4 试验结论  43
  4.3 石灰钢渣稳定土配合比的选择  43-49
    4.3.1 正交试验设计  44
    4.3.2 正交试验的直观分析  44-47
    4.3.3 石灰钢渣土材料与常用路床材料的路用性能比较  47-48
    4.3.4 试验结论  48-49
  4.4 水泥钢渣土配合比的选择  49-52
    4.4.1 正交试验设计  49
    4.4.2 正交试验的直观分析  49-52
    4.4.4 试验结论  52
  4.5 本章小结  52-54
5 钢渣混合料的路用性能研究  54-77
  5.1 强度试验  54-55
  5.2 CBR试验  55-56
  5.3 钢渣混合料水稳性能试验研究  56-72
    5.3.1 钢渣土的水稳性试验  56-64
    5.3.2 石灰钢渣土水稳性试验  64-72
  5.4 钢渣混合料尺寸效应研究  72-77
    5.4.1 试验配合比设计  73
    5.4.2 试验结果与分析  73-76
    5.4.3 小结  76-77
6 钢渣稳定土路床材料的工程应用  77-84
  6.1 叶舞高速基本概况  77
    6.1.1 地形地貌  77
    6.1.2 气象、水文  77
  6.2 试验路段的选取及施工工艺  77-81
  6.3 试验路段性能评价  81-84
    6.3.1 现场检测  81-83
    6.3.2 效益分析  83-84
7 结论与展望  84-86
  7.1 结论  84-85
  7.2 研究工作展望  85-86
参考文献  86-89
个人简历  89

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