无机结合料稳定铁尾矿砂的路用性能研究

论文摘要

辽宁朝阳地区铁矿众多,每年产生大量的铁尾矿,由于没有有效的利用途径,造成大量的尾矿堆积,占用土地、堵塞河流、污染环境。而公路建设所需的材料却日益短缺。若能用铁尾矿修筑道路不仅解决了材料问题,而且减少占地、节约资源、改善环境,具有良好的经济和社会效益。由铁尾矿砂颗粒级配组成可知,其颗粒粒径44%(质量百分比)左右介于0.3～0.6mm之间;其中含有大量的二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝等,能与石灰水泥等无机结合料发生反应。结合半刚性路面基层材料的组成及结构特点,设计出了下列3个系列的铁尾矿砂基层材料配合方案:石灰稳定尾矿砂、水泥稳定尾矿砂、石灰水泥稳定尾矿砂,并与石灰稳定粘土进行对比,对其材料组成、力学性能、水稳定性、干缩性能等进行研究。试验结果表明,用31%石灰稳定铁尾矿砂、11%的水泥稳定铁尾矿砂、12%石灰和2%水泥稳定铁尾矿砂均能满足规范要求的低等级公路基层强度;在抗压强度、劈裂强度和回弹模量这三方面,水泥稳定铁尾矿砂结果最大,石灰稳定铁尾矿砂最小,石灰水泥稳定铁尾矿砂介于以上两者之间,但均大于石灰稳定粘土;干湿循环试验结果表明,水泥稳定铁尾矿砂的水稳定性较差,石灰水泥稳定铁尾矿砂水稳定性较好;干缩试验结果表明,水泥稳定铁尾矿砂的质量损失最小,但是收缩率却最大,水泥掺量过大会造成收缩裂缝问题。综合以上各方面的特性,石灰水泥同时稳定铁尾矿砂的配合比方案最为理想,而且经济性也优于其它配合比方案。根据室内试验结果,对无机结合料稳定铁尾矿砂设计了试验路配合比方案,为了提高早期强度,在其中掺加了粗铁尾矿。并铺筑了两段试验路以观测其长期路用性能的表现。道路竣工一个月后,弯沉检测结果表明,均满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 铁尾矿综合利用的现状
• 1.2.1 国内的研究概况
• 1.2.2 国内尾矿利用存在问题
• 1.2.3 国外的研究概况
• 1.3 课题的背景和意义
• 1.4 研究的内容及目标
• 2 原材料物理力学特性
• 2.1 铁尾矿砂
• 2.1.1 铁尾矿砂化学成分及级配组成
• 2.1.2 塑性指数、表观密度和渗透试验
• 2.1.3 固结快剪与三轴试验
• 2.2 粘土
• 2.3 石灰
• 2.4 水泥
• 3 无机结合料稳定铁尾矿砂的配合比设计
• 3.1 前言
• 3.2 石灰稳定铁尾矿砂配合比设计
• 3.2.1 击实试验
• 3.2.2 石灰稳定铁尾矿砂击实试验
• 3.2.3 7天无侧限抗压强度试验
• 3.3 水泥稳定铁尾矿砂配合比设计
• 3.3.1 水泥稳定铁尾矿砂击实试验
• 3.3.2 7天无侧限抗压强度试验
• 3.4 石灰水泥稳定铁尾矿砂配合比设计
• 3.4.1 石灰水泥稳定铁尾矿砂击实试验
• 3.4.2 7天无侧限抗压强度试验
• 3.5 石灰稳定粘土配合比设计
• 3.5.1 石灰稳定粘土击实试验
• 3.5.2 7天无侧限抗压强度试验
• 3.6 本章小结
• 4 无机结合料稳定铁尾矿砂的物理力学性能研究
• 4.1 物理力学性能试验
• 4.1.1 无侧限抗压强度试验
• 4.1.2 劈裂试验
• 4.1.3 室内回弹模量试验
• 4.1.4 干湿循环试验
• 4.1.5 干缩试验
• 4.2 机理分析
• 4.2.1 强度形成机理
• 4.2.2 干燥收缩机理
• 4.3 本章小结
• 5 试验路铺筑
• 5.1 工程简介
• 5.1.1 三金线简介
• 5.1.2 老宽线简介
• 5.2 施工配合比设计
• 5.2.1 原材料
• 5.2.2 配合比设计
• 5.2.3 各种配合比试验结果
• 5.2.4 现场施工实际用量
• 5.3 试验路检测
• 5.3.1 回弹弯沉检测
• 5.3.2 压实度检测
• 5.4 社会、经济效益及前景
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢