基于路用性能的煤矸石混合料力学特性试验研究

摘要

煤矸石是一种采矿废料，由于其产量巨大，目前对环境的污染及其土地的侵占已经十分严重，如何合理利用煤矸石，使其变废为宝，是实现资源可持续发展的重要内容。论文以煤矸石为骨料，研究煤矸石混合料作为路基填料的力学特性具有一定的实际意义。主要研究了以下内容:
　　(1)对黑、红煤矸石作为路面基层进行室内试验研究。主要进行了煤矸石级配试验、最佳含水率实验、无侧限抗压强度实验及CBR实验。其中最佳含水率实验是采用拉格朗日插值法数值计算与实验相结合测得的。
　　(2)对水泥稳定黑、红煤矸石混合料的基本力学性能进行试验对比分析。主要进行了无侧限抗压强度实验、劈裂实验、抗压回弹实验及冻融质量损失率实验。相关实验采用了均匀和正交试验法。确定出了煤矸石与炉渣掺量的最佳百分比。运用灰色系统理论对冻融质量损失率进行了拟合和预测研究。
　　(3)对掺入聚丙烯纤维的水泥粉煤灰稳定红煤矸石的力学特性进行了试验研究。分析了聚丙烯纤维的长度、直径、形状及掺量等因素对水泥粉煤灰稳定红矸石混合料的影响程度，得出了掺入聚丙烯纤维的最佳指标。

目录

声明

致谢

摘要

1 研究背景及意义

1．1 研究背景

1．2 研究的意义

1．3 煤矸石的环境问题

1．3 煤矸石的地质灾害问题

1．4 煤矸石国内研究利用现状

1．5 煤矸石国外研究利用现状

1．6 课题的实用价值和必要性

1．7 本文的研究方法及内容

1．8 技术路线

2 煤矸石物理性质试验

2．1 煤矸石材料级配改善

2．2 红(黑)矸石的压碎值

2．3 煤矸石的天然含水率实验

2．4 最大干密度和最佳含水率

2．5．1 插值余项与误差估计

2．5．2 最佳含水量的求解

2．5．3 误差的估计

2．6 室内CBR实验

2．6．1 实验过程及数据

2．6．2 两种煤矸石CBR数据对比分析

2．7 本章小结

3 煤矸石混合料掺水泥的力学性质试验研究

3．1 煤矸石混合料的单轴无侧限抗压强度实验

3．2 抗压回弹模量实验

3．3 煤矸石混合料水泥稳定情况下力学实验研究

3．3．1 水泥稳定四种材料无侧限抗压强度实验对比

3．4 水泥稳定类型的发展及趋势

3．5 水泥稳定煤矸石在外加炉渣情况下的力学性质

3．5．1 实验方案的设计

3．5．2 水泥稳定黑、红煤矸石加炉渣混合料的力学性能

3．5．3 基于正交试验的红矸石混合料抗压强度试验

3．5．4 炉渣对煤矸石混合料抗压强度的影响

3．6 煤矸石炉渣混合料的间接抗拉强度试验(劈裂试验)

3．7 红矸石和黑矸石炉渣混合料的抗压回弹试验

3．8 水泥稳定红矸石炉渣混合料的干缩、温缩性能实验

3．8．1 干缩变化机理

3．8．2 室内干缩试验

3．8．3 温缩变化机理

3．8．4 室内温缩实验

3．8．5 快冻法质量损失率对比实验

3．8．6 灰色系统建模理论

3．9 本章小结

4 水泥粉煤灰稳定红矸石炉渣混合材料的力学特性试验研究

4．1 水泥粉煤灰稳定材料的发展及趋势

4．2 水泥粉煤灰稳定煤矸石混合料强度机理

4．3 实验的设计

4．3．1 粉煤灰

4．3．2 粉煤灰集料

4．3．3 混合料质量比例确定

4．3．4 集料级配的确定

4．4 最佳含水量和最大干密度

4．5 无侧限抗压实验与劈裂实验

4．6 劈裂强度影响因素分析

4．7 干缩系数与温缩系数

4．8 冻融循环质量损失率的测定对比

4．9 本章结论

5 水泥粉煤灰稳定红矸石混合料掺入聚丙烯力学特性试验研究

5．1 基本土工实验

5．2 聚丙烯纤维的掺量影响

5．3 聚丙烯的分散性试验

5．4 无侧限抗压强度和劈裂强度实验

5．5 干缩实验

5．6 束状单丝聚丙烯纤维力学特性研究

5．6．1 对无侧限抗压强度的影响

5．6．2 对干缩系数的影响

5．7 网状聚丙烯纤维的对其力学特性影响

5．7．1 干缩特性

5．8 本章小结

6 结论及展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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