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原文传递水泥稳定炉渣球团/碎石混合料性能研究

论文题名：	水泥稳定炉渣球团/碎石混合料性能研究
关键词：	道路基层;水泥稳定碎石;炉渣球团;力学性能;水稳定性;干缩性能
摘要：	近年来，为缓解垃圾急剧增长与填埋场紧张之间的矛盾，我国各地都在建垃圾焚烧发电厂。炉渣是生活垃圾经高温焚烧后产生的废渣，由于炉渣具有一定的工程特性，可将其在道路基层水泥稳定类混合料中进行资源化利用。但是炉渣的吸水率高而强度低，大量掺入会严重影响基层混合料的路用性能，因此课题组前期研究提出制备具有较高强度的炉渣球团用作粗集料掺入到水泥稳定碎石/炉渣混合料中，改善其路用性能，但仍存在干缩性不足等问题。本文在前期研究的基础上，一方面优化炉渣球团的配合比，增加硅灰为辅助胶凝材料，同时优选复掺激发剂，以增强炉渣球团的密实性和强度;另一方面在水泥稳定炉渣球团/碎石混合料中掺加适量PVA纤维，并对混合料的力学性能、水稳定性、干缩性能及经济效益进行了分析。　　首先，对炉渣的粒径分布、物理性质、力学性质、化学性质和放射性进行了分析，结果表明:随熟化时间的延长，炉渣的粒径逐渐增大，密实性和强度则有不同程度的提高，在90d时其物理、力学性质趋于稳定，且不具有胶凝性和放射性，因此建议炉渣在应用于道路基层混合料之前的熟化时间为90d。　　其次，以0～2.36mm的炉渣为原材料，以水泥、硅灰、粉煤灰为胶凝材料，通过强度试验确定炉渣球团3组复掺激发剂，采用成球工艺制备炉渣球团，经28d标准养护后通过物理、力学性能和材料成本的综合比选，提出炉渣球团的优化配合比。对比炉渣和前期研究提出的炉渣球团，优化后炉渣球团的密实性和强度均得到明显改善。　　然后，测试了不同养护龄期炉渣球团的表观相对密度、吸水率、压碎值，并对炉渣球团的微观样貌、矿物组成、官能团、孔隙特征随养护龄期的变化情况进行了分析。结果表明:随着养护龄期的延长，钙矾石、C-S-H凝胶等水化产物逐渐增多，填充在炉渣球团的孔隙中，使得球团的密实性、强度随之增大，吸水性逐渐减小，在28d时炉渣球团物理力学和化学性质的变化趋于稳定，压碎值基本达到高速公路和一级公路重交通及中、轻交通路面基层混合料的技术要求，因此建议在标准养护条件下炉渣球团的养护龄期为28d。　　最后，以炉渣细集料、炉渣球团和适量PVA纤维掺入到水泥稳定碎石混合料中，研究了纤维的不同掺量和不同长度对混合料力学性能、水稳定性、干缩性能的影响，提出了PVA纤维的最佳掺配方案，并对其经济效益进行了分析。结果表明:炉渣用作粗集料会大幅降低水泥稳定碎石/炉渣混合料的路用性能，而炉渣球团和PVA纤维的掺入则显著改善了混合料的强度、水稳定性和抗干缩性，最佳PVA纤维掺配方案的水泥稳定炉渣球团/碎石混合料各项路用性能均达到与普通水泥稳定碎石接近的水平，满足高速公路与一级公路重交通路面基层混合料的技术要求。　　本研究成果有望为生活垃圾焚烧炉渣的资源化利用提供一条实用有效的途径，不仅能大幅降低天然集料的开采，有利于保护生态环境，而且还能降低水泥稳定碎石的生产成本，改善经济效益。
作者：	黄铁成
专业：	建筑与土木工程
导师：	郭咏梅;周晓云
授予学位：	硕士
授予学位单位：	扬州大学
学位年度：	2022