掺煤气化粗渣水泥稳定基层材料组成及路用性能研究

摘要

为顺应交通量日益增长和车辆荷载逐渐增大的需要，采用半刚性基层路面已成为当前突出的趋势。固体废弃物——煤气化渣，对其处理方式一般为堆积或掩埋。长久堆存它们会占用大量的土地资源，甚至会造成土地、水源等的污染，同时煤渣中部分极细颗粒会在风的作用下造成扬沙甚至沙尘暴，造成大气污染。为对煤气化渣进行妥善利用，本文研究了煤气化渣在悬浮密实结构与骨架密实结构半刚性基层中应用的可行性，并探讨其路用性能。
　　本文首先通过试验对比分析了煤气化粗渣与细渣的技术特性，包括其残碳含量、密度、粒度分布和宏观形貌，并通过SEM研究其微观形貌，通过EDS和XRD分析其矿物组成；其次通过掺煤气化渣砂浆强度试验探究了煤气化渣对水泥基材料强度的影响，并通过SEM、EDS和XRD分析了煤气化渣与无机胶凝材料的硬化产物。结果表明：煤气化细渣不适合应用于半刚性基层材料中，而煤气化粗渣可以应用。
　　根据上述结论，提出9种悬浮密实和9种骨架密实预设掺煤气化粗渣半刚性基层材料掺量，并通过粗集料空隙体积和结合料压密体积试验检验了预设骨架密实结构的优劣，再通过击实试验和7d无侧限抗压强度试验，确定了各组半刚性基层材料的最佳含水量、最大干密度及最佳煤气化粗渣和石灰用量，最后预设6种悬浮密实和6种骨架密实混合料掺量以确定最佳水泥掺量，确定出悬浮密实与骨架密实结构的最佳水泥、石灰和煤气化粗渣的掺量分别为4％、3%和25%、20%，并在此基础上确定了2组最优悬浮密实结构和2组最优骨架密实结构的半刚性基层材料配比。最后对悬浮密实结构和骨架密实结构半刚性基层材料的劈裂强度和干缩性能做了研究，提出了这两种路用性能的影响因素。为煤气化粗渣在半刚性基层材料中的应用提供参考。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 煤气化渣国内外应用现状

1.3 半刚性基层应用概况及趋势

1.4 主要研究内容及技术路线

第二章 试验原材料及设备

2.1 集料基本技术特性

2.2 水泥、石灰基本技术特性

2.3 其它材料技术特性

2.4 试验仪器

2.5 本章小结

第三章 煤气化渣技术特性

3.1 煤气化渣形成过程

3.2 渣中残碳分析

3.3 煤气化渣的筛分和密度

3.4 煤气化渣的粒度分析

3.5 煤气化渣的外观形貌与微观结构

3.6 煤气化渣的EDS分析

3.7 煤气化渣矿物组成分析

3.8 本章小结

第四章 煤气化渣与无机胶凝材料硬化作用机制

4.1 煤气化渣胶砂强度分析

4.2 煤气化渣与无机胶凝材料硬化产物分析

4.3 本章小结

第五章 掺煤气化渣半刚性基层组成设计

5.1 半刚性基层级配类型分析

5.2 掺煤气化渣水泥稳定半刚性基层配合比

5.3 掺煤气化渣半刚性基层材料击实试验及结果分析

5.5 掺煤气化渣水泥稳定半刚性基层7天无侧限抗压强度

5.6 掺煤气化渣水泥稳定半刚性基层配合比

5.7 本章小结

第六章 掺煤气化渣水泥稳定半刚性基层路用性能

6.1 劈裂强度试验

6.2 干缩性能试验

6.3 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢