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高掺量铁尾矿砂废旧再生料基层路用性能及应用研究
| 论文题名： | 高掺量铁尾矿砂废旧再生料基层路用性能及应用研究 |
| 关键词： | 废旧再生料;铁尾矿砂;固废处治;强度机理;路用性能 |
| 摘要： | 近年来可持续发展理念深入人心，工业废渣在工程材料中的再生利用已成为一种趋势，这种技术手段不仅可以有效处理固废，更能节约社会资源、保护生态环境，是目前国内外工程技术人员致力推广的技术方向之一。铁尾矿砂（Irontailingssand，简称ITS）是铁矿石经磨细、分选后产生的粒径小于4.75mm的颗粒，是工业固体废弃物的主要组成部分。据不完全统计，目前国内现存ITS近20亿吨，且年排量超过7500万吨，数量众多、体积庞大的ITS不仅占用土地、污染环境，还存在极大的安全风险，故寻找合理处治ITS的方法势在必行。 通过国内外调研，ITS在水泥混凝土中的应用规模较大，在道路基层或路基中的研究较少，但掺量均较低制约了ITS的利用率。本研究依托山西省国省道路面改造项目，考虑到项目组已发现将ITS和新碎石替代水泥稳定碎石具有一定的可行性，加之依托项目铣刨产生的大量RAI需要处治，且尚未有过先例将二者同时利用，故课题组在国内外首次提出“ITS+RAI”（TRAIS）固废处治技术，将高掺量ITS废旧再生混合料（简称废旧再生料）100%替代新集料用作道路基层材料。 本研究通过对废旧再生料的材料组成设计，发现废旧再生料具有良好的强度特性，由于ITS掺量较高，故废旧再生料属于悬浮密实型，且研究所选材料中，废旧再生料的强度与ITS粒径粗细程度以及专用胶凝材料掺量呈正相关，与ITS掺量呈负相关，且ITS粒径粗细程度影响最大。研究通过宏观微观试验发现废旧再生料主要通过火山灰效应生成的凝胶体以及结晶效应生成的针棒状结晶和块状结晶相互交联促进废旧再生料高强度的形成。随后结合微观机理对废旧再生料的力学及路用性能开展了试验分析，研究结果表明，与传统基层材料水泥稳定碎石对比，废旧再生料的抗水损害性能及抗冻性能更优，但其收缩和疲劳性能相对较差。研究还通过路面结构设计验算验证了废旧再生料应用于基层底基层的可行性，为后续的实体工程应用提供了理论依据，并推荐了典型路面结构。研究进一步依托项目，通过铺筑试验段发现废旧再生料具有施工便捷，易压实、良好的板结性等特点，为废旧再生料的实际工程应用提供了良好的指导意义；最后测算并对比分析了碳排放量及经济成本，发现废旧再生料的应用具有显著的社会及经济效益。 |
| 作者： | 张鸿 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 董元帅;郭鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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