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河南典型砂土的低温陶瓷固化机理及技术研究

作　者: 李翔
导　师: 章杨松；张峰
学　校: 南京理工大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 砂土固化低温陶瓷胶凝材料路面结构设计实验研究
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

河南省有55%以上的国土面积为平原,45%为丘陵,由于受黄河的冲击,平原地区的土质以粉砂土为主要特征,这种土广泛分布于新乡、安阳、濮阳、开封、郑州、商丘等地区,总面积达84.3万亩。新乡市位于河南省北部,地处黄河流域,平原占地总面积78%,是典型的粉砂土地区。实践表明,砂土保水性差,土体板结困难,在碾压振动力作用下容易产生疏松变形,当水分过多,造成液化变形,失去承载能力,路用性能差。近年来,河南省公路建设事业突飞猛进,平原地区如何利用粉砂土资源作为道路建筑材料,满足不同等级道路对基层材料的质量要求,节省工程造价,构建绿色交通环境,是河南交通领域需解决的重大技术、经济问题。本文以新乡市干线公路改建和大修工程为依据,系统研究了利用工业废物生产低温陶瓷固化剂固化砂性土的技求,其主要研究内容和成果如下：(1)低温陶瓷材料稳定砂性土作为道路基层或底基层在理论上是可行的。(2)以瓷化剂(CA是一种多组份复配的复合物质)为主要成分,利用其自身能产生脱水和碳酸化固结作用,生成凝胶矿物的特性,开发了用粉煤灰、矿渣、赤泥、脱硫石膏等为原料制备的低温类陶瓷固化剂,该固化剂物理力学性能优良,生产过程不用高温煅烧,便于实现工业化生产。(3)系统地研究和阐明了低温陶瓷固化剂固化典型砂土的机理,研究结果表明,低温类陶瓷固化剂各组份在水相介质条件下,通过瓷化剂、赤泥、矿渣、粉煤灰各自效能的发挥,产生叠加作用,最终水化生成以铝硅酸盐为主要凝胶矿物的化学键合类陶瓷,实现对粉砂土的固化。(4)采用低温类陶瓷固化粉砂土技术铺筑的路面基层,经路用性能检测表明,其强度、刚度完全能够满足公路工程相关技术规范要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景  9
  1.2 河南粉砂土在道路工程中应用现状  9-12
    1.2.1 粉砂土定义与分布  9-10
    1.2.2 粉砂土在道路基层应用存在的问题  10
    1.2.3 粉砂土主要固化方法简述  10-12
  1.3 国内外研究现状  12-13
  1.4 低温陶瓷胶凝材料的科学依据和意义  13-14
  1.5 本项目的主要研究内容和拟解决的关键技术问题  14-16
    1.5.1 主要研究内容  14
    1.5.2 需要解决的关键技术问题  14-15
    1.5.3 课题研究技术路线  15-16
2 研究方法和实验条件  16-26
  2.1 原材料  16-22
    2.1.1 粉砂土  16-17
    2.1.2 赤泥  17-20
    2.1.3 粉煤灰  20
    2.1.4 烟气脱硫石膏  20-21
    2.1.5 冶金矿渣  21-22
    2.1.6 添加剂  22
  2.2 试验设备  22-23
  2.3 研究方法  23-24
  2.4 测试方法  24-26
3 低温陶瓷固化砂性土强度形成机理研究  26-38
  3.1 固化剂组成筛选研究  26-28
    3.1.1 矿渣掺量对砂土固化性能的影响  26
    3.1.2 赤泥掺量对砂土固化性能的影响  26-27
    3.1.3 钢渣掺量对砂土固化性能的影响  27
    3.1.4 粉煤灰掺量对砂土固化性能的影响  27-28
  3.2 固化剂组成配合试验  28-34
    3.2.1 正交试验结果位级和分析  29-30
    3.2.2 正交试验结果级差分析  30-31
    3.2.3 正交试验结果单因素优化研究  31-33
    3.2.4 固化剂掺量试验  33-34
  3.3 固化机理分析与讨论  34-37
    3.3.1 粉煤灰的水化机理  34
    3.3.2 矿渣的水化机理  34-35
    3.3.3 固化剂组成之间的相互作用  35-37
  3.4 本章小结  37-38
4 粉砂土固化路用性能研究  38-59
  4.1 路面力学计算基本理论  38-44
    4.1.1 弹性层状体系理论  38-43
    4.1.2 路面结构设计力学图示  43-44
  4.2 沥青混凝土路面的结构设计方法  44-50
    4.2.1 路段内的交通量分析  44-45
    4.2.2 设计参数的确定  45
    4.2.3 设计指标及抗拉强度结构系数  45
    4.2.4 路面厚度计算  45-46
    4.2.5 程序设计  46-47
    4.2.6 工程算例  47-50
  4.3 路面结构及室内试验方法  50-52
    4.3.1 路面结构  50
    4.3.2 原材料和配合比试验  50-51
    4.3.3 试验结果  51-52
  4.4 试验路段铺筑  52-54
    4.4.1 试验路段概况  52
    4.4.2 施工配合比试验  52
    4.4.3 试验路段的施工  52-53
    4.4.4 试验结果  53-54
  4.5 试验路段的观测  54-56
    4.5.1 观测内容  54
    4.5.2 观测结果及分析  54-56
  4.6 技术指标比较  56-59
5 结论和展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63

河南典型砂土的低温陶瓷固化机理及技术研究

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