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原文传递除尘灰基泡沫轻质土材料研发及结构物回填应用性能评价

论文题名：	除尘灰基泡沫轻质土材料研发及结构物回填应用性能评价
关键词：	除尘灰基泡沫轻质土;改性处理;结构物回填;力学性能;路用性能
摘要：	在我国道路建设过程中，台背、肥槽等结构物回填工程面临因回填质量难以控制导致的严峻工后差异沉降难题，工后差异沉降可能造成路面结构破坏、路面开裂，进而减少道路使用年限，同时对车辆通行安全造成影响。泡沫轻质土作为一种自流平、自密实、密度强度可调节、施工高效的新型回填材料，可有效控制工后差异沉降，但造价高昂和较大的二氧化碳排放量不利于其在工程中实际应用和推广。另一方面我国每年因钢铁冶炼产生的大量除尘灰固废缺乏有效再利用手段，大量堆积不仅造成土地资源浪费并且对周边环境造成严重污染。　　针对以上问题，本文利用除尘灰作为泡沫轻质土主要原材料开展新型绿色固废基泡沫轻质材料研发，基于除尘灰物化特性及泡沫轻质土性能影响因素提出优化改性方法，全面评估了除尘灰基泡沫轻质土的物理力学性能、环境及车辆反复作用下长期使用性能，研究主要获得以下结论: 　　(1)基于除尘灰、矿渣微粉与水泥多元组分协同作用可使除尘灰基泡沫轻质土抗压强度提高43％;采用实验室研发的多种改性试剂共同作用可有效改善除尘灰颗粒疏水性、优化泡沫轻质土内部孔隙结构，提高除尘灰基泡沫轻质土力学性能及水稳定性能，且改性试剂A掺量为除尘灰质量0.4％、改性试剂B掺量为发泡剂质量20％、改性试剂C掺量为胶凝材料质量0.5％时改性效果最优。　　(2)除尘灰基泡沫轻质土力学性能与密度呈正相关，与除尘灰掺量呈负相关,600kg/m3～1200kg/m3的泡沫轻质土 28d无侧限抗压强度为1.06MPa～8.06MPa,软化系数为0.665～0.958,吸水率为35.4％～7.9％,压缩模量在105.1MPa～244.5MPa之间;以自然沉降量、表观密度和抗压强度作为浇筑质量控制指标时，除尘灰基泡沫轻质土的最大单次浇筑高度为1.2m,工程适应性良好。　　(3)除尘灰基泡沫轻质土质量与含水率随干湿循环次数增加呈先增大后稳定的趋势，泡沫轻质土密度越高达到稳定状态越快、抗干湿循环能力越强，随密度由600kg/m3增长至1200kg/m3,泡沫轻质土经干湿循环后强度比介于69.5％～94.3％,含水率则介于38.3％～9％;在发生干湿循环的地区采用除尘灰基泡沫轻质土作为回填材料时，建议控制密度不低于800kg/m3，当设计密度低于800kg/m3时，应控制除尘灰掺量不高于30％。　　(4)泡沫轻质土湿质量随冻融循环次数增加呈先增大后降低的趋势，密度越高抗冻融循环能力越强，质量变化幅度越小;600kg/m3～1200kg/m3的泡沫轻质土经冻融循环后强度比介于66.3％～93.3％,质量变化率介于96.5％～96.7％;在发生冻融循环的地区采用除尘灰基泡沫轻质土作为回填材料时，应避免采用密度≤600kg/m3且除尘灰掺量＞30％的配合比方案。　　(5)除尘灰基泡沫轻质土动态回弹模量随试件密度和应力水平增加而提高,600kg/m3～1200kg/m3的泡沫轻质土自然状态下泡沫轻质土动态回弹模量在455MPa～859MPa之间，饱水后模量介于387MPa～785MPa之间，远大于路基动态回弹模量的要求。　　(6)除尘灰基泡沫轻质土永久应变随加载应力水平提高而增长，自然状态下试件在循环加载期间永久应变均趋于稳定，永久应变在0.12％之内，容许动应力水平为0.6qu;饱水后试件动力性能下降，容许动应力水平为0.3qu，动应力水平高于0.3qu后永久应变发展方式为塑性蠕变或增量破坏，不满足使用要求，因此在高地下水位路段使用时应做好隔水与排水措施，并控制动应力水平不超过0.3qu。
作者：	公彦昆
专业：	交通运输
导师：	蒋红光;姚占勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2023