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循环流化床灰渣改良土作为路基填筑材料的研究与应用
| 论文题名： | 循环流化床灰渣改良土作为路基填筑材料的研究与应用 |
| 关键词： | 路基填料;道路工程;CFB灰渣;改良土;渗透性能 |
| 摘要： | 循环流化床灰渣（以下简称CFB灰渣）是循环流化床燃煤副产物。因其中含有硬石膏和f-CaO会产生明显的膨胀等原因，导致大量堆积填埋，资源化利用率较低。因此，为了促进CFB灰渣的大规模利用，本文研究CFB灰渣改良土是否可用作路基填料具有理论价值和实际应用需求。 由于CFB灰渣属于工业固废，因此通过研究其物理性能、化学组成及环保性能，判定其是否满足路基填料的要求。结果表明，CFB灰渣中含有活性二氧化硅、氧化铝和游离氧化钙，构成了SiO2-Al2O3-Ca(OH)2火山灰反应体系，具有遇水自硬性，CFB炉渣级配良好，因而自硬性高于CFB飞灰；CFB灰渣的重金属浸出浓度低，与放射性均满足作路基填料的技术要求。因此，CFB灰渣具备作路基填土改良材料潜质。 通过标准击实、承载比、吸水率、浸水膨胀率及渗透试验等室内试验，探讨了CFB灰渣改良土的组成设计与性能影响规律，通过微观测试手段，揭示了CFB灰渣对土壤的改良机理。结果表明，掺入CFB灰渣后，改良土的击实特性、力学、水稳性及渗透性均得到了显著提升。当CFB飞灰掺量为10%、CFB炉渣掺量为25%时，改良土的CBR值最高，分别为25.7%、123.9%，较素土提高了87.6%、804.4%，且吸水率、浸水膨胀率及渗透系数均达到最优。通过微观分析，CFB飞灰细度大，适当掺量下充分填充土壤颗粒孔隙，提升强度，CFB炉渣颗粒级配连续，在改良土中可搭建构成骨架以及改变接触形式改善强度；并且CFB灰渣通过水化产物改变改良土内部结构，通过离子交换降低土的水膜厚度，减少吸水，密实度提高，水稳性及渗透性改善。基于以上机理，建立了CFB灰渣改良土的模型。 通过研究比表面积、0.045mm筛余及f-CaO质量分数对比研究了不同电厂CFB飞灰，通过研究细度、级配、活性指数等对比研究了不同电厂CFB炉渣，通过研究液塑限、承载比等对比了不同土样。结果表明，不同电厂CFB灰渣品质波动较大，但是对土体改良的性能影响规律一致。不同土样的液塑限等差异较小，但素土承载比结果相差较大，经过CFB炉渣改良后均得到了显著提升。 基于以上实验结果，本文依托实际工程，研究优化关键施工工艺，提出施工质量控制与检测方法，进行CFB灰渣改良土试验路段铺筑，对试验路段路况进行观测。结果表明CFB灰渣改良土试验路满足技术要求，且路况良好，说明CFB灰渣改良土用作路基填料具有良好的社会、经济及实用价值。 |
| 作者： | 刘新悦 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 周明凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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