连鞍线环保示范路固废资源综合利用研究

摘要

经济高速发展的今天,资源的消耗也急剧加速。由于资源的总储量有限和不可再生,各种资源日渐匮乏,资源高速的消耗还带来工业固废物的大量排放和堆积。同时,基础设施建设正热火朝天的展开,需要消耗大量土石资源,而且旧沥青路面的翻修会产生大量的建筑垃圾。本课题以实际工程为背景对铁尾矿石作为级配碎石底基层、铁矿渣作为水泥稳定矿渣基层和废旧沥青再利用展开研究,具有较好的现实意义。
　　 本文对铁尾矿、铁矿渣和废旧沥青进行各项物理化学特性的试验研究,并对铁尾矿级配碎石的动态回弹模量、水泥稳定新、旧铁矿渣的抗冻融性能和废旧沥青混合料再利用路面的路用性能进行了室内试验研究。此外,还利用ABAQUS有限元计算分析软件,以设计弯沉为目标,采用弹性层状体系对连鞍线四种路面结构(主干道旧路改建部分的快车道路面结构、分隔带挖出部分路面结构、慢车道路面结构以及主干道改线段及辅道路面结构)进行路面结构设计分析。同时研究设计车辆荷载作用下,各路面结构变形和层间剪应力分布情况。数值模拟分析基于对铁尾矿级配碎石垫层、水泥稳定矿渣基层和废旧沥青混合料再利用进行的室内试验研究。
　　 材料的物理化学特性的结果表明,除铁尾矿中针片状颗粒含量超过规范要求外,其他指标均符合规范要求;铁尾矿级配碎石的动态回弹模量试验结果表明,骨架型级配在回弹模量方面比连续型级配好:水泥稳定新、旧铁矿渣材料的抗冻融试验结果表明,水泥稳定新矿渣材料抗冻融循环性能优于相应旧矿渣材料;对废旧沥青混合料重新进行配合比设计,掺加新沥青和集料,通过对其路用性能的研究,结果表明改造后材料的高温稳定性、低温抗裂性和抗冻融性能均符合规范要求。从试验角度证明了铁尾矿、水泥稳定矿渣和废旧沥青混合料这三种材料应用于道路工程建设的可行性。数值模拟中通过分析层间剪应力的结果可知,分隔带挖出部分路面结构的横向剪应力最大;分析变形结果可知,快车道路面结构的竖向变形最大,通过数值分析为实际路面的设计和施工提供了有益的指导。