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原文传递赤泥轻质路基现浇施工技术研究

论文题名：	赤泥轻质路基现浇施工技术研究
关键词：	公路路基;赤泥轻质土;施工工艺;抗压强度;流动性能
摘要：	近年来，我国赤泥囤积问题日益严重，同时我国由于常规路基回填土资源日渐稀缺，急需一种新型的路基充填材料。因此尝试利用赤泥作为路基充填材料对我国的道路建设工程和自然环境保护是有必要的。本文通过以山东临淄公路路基工程为载体，通过理论分析、室内试验、施工试验和工程验证等方式，结合相关规范和工程要求，探索赤泥轻质路基的可行性，主要研究成果如下：　　（1）制作湿密度700~1000kg/m3、赤泥掺量45~55%和水固比0.9~1.2范围内的赤泥轻质土实验试件64组，并对其进行无侧限抗压强度实验和流动性能研究。通过极差和方差分析，发现赤泥轻质土的无侧限抗压强度随湿密度的增加而增强，随赤泥掺量和水固比的增加而降低。而赤泥轻质土的流值随湿密度和水固比的增加而上升，赤泥掺量对流值影响不显著。本工程的最佳赤泥轻质土施工配合比为赤泥占比45%、激发剂占比55%、水固比为1，湿密度分别为800kg/m3和1000kg/m3。赤泥轻质土随着水化反应的发展，针状钙矾石和氢氧化钙在絮状的C-S-H凝胶和C-A-H凝胶的粘结作用下相互交错形成赤泥轻质土的强度骨架。而在微观上赤泥掺量、水固比和湿密度是通过影响赤泥轻质土的孔壁结构从而影响赤泥轻质土抗压强度。　　（2）在工程中发现赤泥轻质土在无养护措施时出现碱性物质渗出现象，简称泛碱。因此设计对照试验，通过Image Pro Plus分析不同密度赤泥轻质土的平均孔径分和孔隙率，结合浸泡试验和现场施工状况探究赤泥轻质土的泛碱原理。结果发现泛碱现象是赤泥携带的碱性物质跟随水分蒸发，并经过通气管道在赤泥轻质土表面析出累积产生的。只要适当加长赤泥轻质土的养护条时间且保证水分不流失，赤泥轻质土形成相对稳定的表面结构，就能解决泛碱现象。　　（3）根据养护温度和湿度的不同设计7种不同的养护方式研究赤泥轻质土的变化，通过无侧限抗压强度实验、电镜扫描和X射线衍射对赤泥轻质土的抗压强度、表观形貌及微观结构和反应产物的相关变化进行分析，发现过高温度或湿度不足的养护方式不利于钙矾石和凝胶的生成，进而影响赤泥轻质土的后期强度。最佳的养护方式是在40℃下用塑料膜包裹赤泥轻质土养护。　　（4）分析了赤泥轻质土裂缝形成的肌理，通过膨胀实验确定了大体积赤泥轻质土的裂缝主要为温度裂缝。为防止大体积浇筑时出现温度裂缝，施工现场对赤泥轻质土浇筑高度进行施工实验，同时观测裂缝发展和温度变化。实验表明：赤泥轻质土的内外温差大，边缘区域散热显著。单次浇筑层厚度由60cm增加至90cm后，浇筑体中心最高温度提升4℃。若大幅度增加浇筑高度，会有出现温度裂缝甚至凹陷的风险。　　（5）通过埋设土压力盒对赤泥轻质路基的平面和侧向土压力进行监测。赤泥轻质土在浇筑后未凝固时对挡土墙的压力最大，压力峰值达到23kPa，但随着赤泥轻质土水化反应降低，土侧压力趋向于零。同时，为避免路基施工对周边环境的影响，项目设置地下水监测井，观测赤泥轻质路基的重金属渗出状况和泛碱现象对水体的pH影响。监测结果表明，监测井中水的汞、铅、镉、硒、砷和六价铬等检测浓度均低于检出限，因此重金属渗出量微乎其微。而pH值在施工期间有持续上升的趋势，待施工完成后逐渐回归原值，且仅在7.0~8.0范围内波动，故赤泥轻质土泛碱现象对周边环境无显著影响。工程完成后，弯沉实验符合工程要求。
作者：	彭名
专业：	结构工程
导师：	陈忠平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广州大学
学位年度：	2022