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生活垃圾焚烧灰渣应用于高速公路路面基层的试验研究

作　者: 曹兴国
导　师: 解建光
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 结构工程
关键词: 垃圾焚烧灰渣二灰碎石水稳碎石路面基层强度干缩干湿循环冻融
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着国民经济和城市化的快速发展,城市生活垃圾增长迅猛,即使采用先进的焚烧热解处理技术,仍残留有大量的焚烧灰渣,随意堆放或进行填埋处理,不仅占用土地资源,而且会对自然环境造成不利影响。与此同时,在许多地区,高速公路建设常常受到集料来源的限制。论文针对这种现状,在国内率先试验研究了将灰渣作为集料应用于高速公路路面基层论文分析了垃圾焚烧灰渣的物理化学性质,在此基础上用灰渣替代部分集料,制备了二灰灰渣碎石和水泥稳定灰渣碎石两种公路常用的半刚性基层材料,并对这两种材料进行了相关路用性能试验分析、环境风险评价和微观形态分析。此外,论文还设计了传统材料的对比试验,来确定灰渣的掺入对新材料各种性能的影响。研究表明:对于二灰灰渣碎石材料,在灰渣掺量为77.5%时,材料的无侧限抗压强度最高可达到1.03MPa,满足高速公路对基层材料强度的要求,但灰渣掺量过大,会造成强度的明显下降;新材料的最大干缩系数为67.2 ? /%,当石灰与粉煤灰总含量减少2.5%,平均干缩系数降低3.88%。对于水泥稳定灰渣碎石,在24%灰渣掺量时的强度比传统水稳碎石仅降低1.16%;与传统水稳碎石类似,水稳灰渣碎石干缩失水主要发生在前10天,第10天的失水量已达到最大失水量的81.9%;与传统水稳碎石相比,在4.0%和4.5%两种水泥含量下的干缩系数分别降低9.2%和11.5%;水稳试验、干湿循环和冻融循环都表明养生龄期对水泥稳定灰渣碎石材料抵抗水损坏能力和抗冻性能影响较大,在28天养生龄期下的性能与传统水稳碎石相当,建议在工程实际中可适当延长其养护时间。扫描电镜分析看出灰渣中熔渣的表面比石子粗糙,且附着有许多类似于粉煤灰的球状颗粒;在相同龄期和相同水泥含量下,水泥在灰渣表面水化结晶、粘结和填充效果优于普通石子表面;水泥稳定灰渣碎石浸取液未检测出各种重金属,使用过程中不会对环境造成不利影响。论文研究内容为灰渣应用于高速公路基层提供了科学依据,所制备的半刚性基层材料路用性能和环境安全指标符合规范相关要求,可用于高速公路或一级公路路面基层,具有可观的经济效益和环保效益。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
图表清单  10-15
注释表  15-16
第一章绪论  16-23
  1.1 引言  16-17
  1.2 课题研究的目的和意义  17-18
  1.3 国内外研究现状  18-21
    1.3.1 国外灰渣的资源化利用情况  18-20
    1.3.2 国内灰渣资源化利用情况  20-21
  1.4 本文研究内容及技术路线  21-23
    1.4.1 研究内容  21-22
    1.4.2 技术路线  22-23
第二章焚烧灰渣物理化学性质研究  23-31
  2.1 焚烧灰渣的组成分析  23-24
  2.2 灰渣的物理化学性质分析  24-29
    2.2.1 灰渣的粒径分布  24-25
    2.2.2 灰渣的矿物组成  25-27
      2.2.2.1 分析方法  25
      2.2.2.2 矿物组成分析结果  25-27
    2.2.3 灰渣表面形态分析  27-28
    2.2.3 灰渣的密度分析  28
    2.2.4 灰渣针片状含量及压碎值分析  28-29
  2.3 本章小结  29-31
第三章二灰稳定灰渣碎石配合比设计  31-45
  3.1 二灰稳定灰渣碎石强度形成机理  31-32
    3.1.1 石灰  31-32
    3.1.2 粉煤灰  32
  3.2 击实试验  32-36
    3.2.1 试验配合比设计  32-34
    3.2.2 二灰灰渣碎石击实试验结果及分析  34-35
    3.2.3 普通二灰碎石击实结果  35
    3.2.4 击实试验对比分析  35-36
  3.3 无侧限抗压强度试验  36-39
    3.3.1 二灰灰渣碎石强度试验结果及分析  36-37
    3.3.2 普通二灰碎石的强度结果及分析  37-38
    3.3.3 强度试验对比分析  38-39
  3.4 干缩试验  39-43
    3.4.1 试件成型试模设计  39-40
    3.4.2 试件成型及养生  40
    3.4.3 室内干缩试验方法  40-41
    3.4.4 干缩试验结果及分析  41-43
  3.5 本章小结  43-45
第四章水泥稳定灰渣碎石配合比设计  45-76
  4.1 水泥稳定碎石的基本要求及结构类型  45-47
    4.1.1 水泥稳定碎石基层性能要求  45-46
    4.1.2 水泥稳定碎石组成结构  46-47
  4.2 水泥稳定灰渣碎石试验级配设计  47-51
    4.2.1 原材料性能  47-50
      4.2.1.1 水泥  47-48
      4.2.1.2 碎石  48-50
    4.2.2 试验配合比的确定  50-51
  4.3 击实试验  51-56
    4.3.1 击实试验方法  51-52
    4.3.2 水泥稳定灰渣碎石击实试验结果及分析  52-54
    4.3.3 普通水泥稳定碎石击实试验结果及分析  54-55
    4.3.4 击实试验对比分析  55-56
  4.4 无侧限抗压强度试验  56-59
    4.4.1 水泥稳定灰渣碎石强度试验结果及分析  56-58
    4.4.2 普通水泥稳定碎石强度试验结果及分析  58-59
    4.4.3 强度试验结果对比  59
  4.5 干缩试验  59-70
    4.5.1 水泥稳定灰渣碎石干缩测试结果及分析  60-64
    4.5.2 普通水泥稳定碎石干缩特性试验结果及分析  64-69
    4.5.3 干缩特性对比分析  69-70
  4.6 水稳试验  70-71
  4.7 干湿循环  71-72
  4.8 冻融循环  72-74
    4.8.1 冻融循环破坏原理  72-73
    4.8.2 试验方法和评价指标  73
    4.8.3 试验结果及分析  73-74
  4.9 本章小结  74-76
第五章水泥稳定灰渣碎石微观形态及环境影响评价  76-80
  5.1 水泥稳定灰渣碎石微观形态  76-77
  5.2 重金属浸出分析  77-79
    5.2.1 重金属浸出分析方法及内容  78
    5.2.2 浸出结果及分析  78-79
  5.3 本章小结  79-80
第六章施工工艺研究及试验段铺筑  80-101
  6.1 水稳灰渣碎石施工一般规定  80-82
    6.1.1 水泥稳定灰渣碎石基层施工一般规定  80-81
    6.1.2 施工准备  81-82
  6.2 水稳灰渣碎石混合料组成设计  82-85
    6.2.1 材料要求  83-84
    6.2.2 混合料组成设计  84-85
  6.3 水泥稳定灰渣碎石施工工艺  85-89
    6.3.1 一般要求  85
    6.3.2 混合料的拌和  85-86
    6.3.3 混合料的运输  86
    6.3.4 混合料的摊铺  86
    6.3.5 混合料的碾压  86-87
    6.3.6 横缝设置  87-88
    6.3.7 养生及交通管制  88-89
    6.3.8 质量管理及检查验收  89
    6.3.9 几点注意事项  89
  6.4 试验段铺筑  89-97
    6.4.1 试验段路面结构形式  90-91
    6.4.2 现场试验室配合比设计  91-93
    6.4.3 试验段现场铺筑工艺  93-97
  6.5 试验路观测与分析  97-100
    6.5.1 芯样表观状态及强度  97-100
    6.5.2 试验路裂缝情况  100
  6.6 本章小结  100-101
第七章结论与展望  101-103
  7.1 结论  101-102
  7.2 展望  102-103
参考文献  103-106
致谢  106-107
在学期间的研究成果及发表的学术论文  107

生活垃圾焚烧灰渣应用于高速公路路面基层的试验研究

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