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原文传递赤泥在公路底基层及基层作用机理与应用技术研究

论文题名：	赤泥在公路底基层及基层作用机理与应用技术研究
关键词：	赤泥;路用性能;配合比;疲劳寿命
摘要：	赤泥是通过铝土矿制备氧化铝过程中产生的工业废渣，我国现有堆存量超过10亿吨，且以每年1亿吨的速度增长，而利用率只有5.5%左右，国内外学者从赤泥的化学物理性质出发，在公路工程中的应用主要集中在水泥赤泥混凝土、填筑路基、改性赤泥基层等方面，但目前还比较缺乏赤泥在公路工程应用的环保特性、作用机理以及长期性能与疲劳寿命分析。　　本文以中铝河南分公司荥阳堆场赤泥为原材料，通过试验分析确定赤泥的主要化学成分、微观形貌、矿物组成、粒度特征及环保特性，分析赤泥用于公路工程的物理化学基础，通过扫描电镜、烧失量分析、DSC-TGA分析赤泥与水泥、石灰的作用机理，以无侧限抗压强度、干缩特性、水稳定性、回弹模量、疲劳性能及荷载作用下的预估疲劳寿命为指标，通过室内试验研究水泥石灰赤泥稳定土及水泥赤泥稳定碎石的路用性能，通过烧失量试验从水化产物生成量角度分析其路用性能变化的原因，主要结论有：（1）赤泥中有较多的活性物质Al2O3、SiO2、CaO等，总量接近50%，赤泥颗粒较细，粘粒含量为26.57%、比表面积较大、塑性较强，性质接近粉质粘土，放射性满足规范要求，水泥、石灰能够显著降低赤泥浸出毒性，使其达到环保标准；（2）30%含水率养护28d的水泥赤泥、石灰赤泥相比于原状赤泥更加致密，经烧失量分析，有赤泥与水泥、石灰反应水化产物生成，经DSC-TGA在不同温度下失重率分析，其水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙均明显增多，结合已有研究成果，分析赤泥与氢氧化钙的火山灰反应机理；（3）赤泥掺入能够显著增加水泥石灰赤泥稳定土的早期强度，但会降低其后期强度增长速率，降低其干缩应变及失水率，降低其水稳定性，水泥石灰赤泥稳定土最佳配合比为：水泥：石灰：土：赤泥=4：4.8：84：27.2，7d、28d、90d无侧限抗压强度达到2.3MPa、3.2MPa、4.4MPa，相比于赤泥掺量为7.2%时提高了15%、6.7%、4.8%，干缩应变降低了8.8%；其烧失量与强度具有正向相关性，并且赤泥与水泥、石灰总量有一个最佳的比例，超过此比例不利于水化产物的生成及强度增长；（4）随赤泥掺量的增多，水泥赤泥稳定碎石浸水无侧限抗压强度有所降低，浸水劈裂强度先增加后减小，水稳定性有所降低，荷载作用下预估疲劳寿命先增加后减小；当赤泥掺量为10%时，其无侧限抗压强度略有降低，为5.1MPa，7d劈裂强度为0.47MPa，相比于赤泥掺量为0时增长了6.8%，后期强度增长速率有所降低，回弹模量略有降低，荷载作用下水泥赤泥稳定碎石基层层底拉应力略有降低，赤泥掺量为10%时，荷载作用下预估疲劳寿命增加了2.3%，赤泥掺量为20%时，荷载作用下预估疲劳寿命增加了9.6%；赤泥掺量为10%左右时具有较好的水稳定性、较高的强度及疲劳寿命。　　研究认为，赤泥可以应用于公路建设，适量赤泥掺入能够提升其部分路用性能、降低公路造价及赤泥对环境的危害。
作者：	朱洋森
专业：	交通运输
导师：	梁乃兴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023