【摘 要】
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我国碳中和愿景下,能源利用格局加剧转变,生物质作为一种可再生清洁能源被大量利用,已经成为了我国第四大能源体。十三五政策出台后,我国生物质电厂装机数不断增加,生物质的燃烧量节节攀升,其燃烧产生的大量生物质灰渣无法有效处置给整个行业带来了新的问题和挑战。另外我国建成公路中,桥头跳车顽疾已经成了影响道路服务水平的主要因素,目前采用最多的技术手段是利用轻质填料来减小桥台构造物和道路结构不均匀沉降以改善桥头
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我国碳中和愿景下,能源利用格局加剧转变,生物质作为一种可再生清洁能源被大量利用,已经成为了我国第四大能源体。十三五政策出台后,我国生物质电厂装机数不断增加,生物质的燃烧量节节攀升,其燃烧产生的大量生物质灰渣无法有效处置给整个行业带来了新的问题和挑战。另外我国建成公路中,桥头跳车顽疾已经成了影响道路服务水平的主要因素,目前采用最多的技术手段是利用轻质填料来减小桥台构造物和道路结构不均匀沉降以改善桥头跳车的问题。生物质灰渣作为一种轻质材料,其自重约为一般土体的2/3,因此本文将其作为主要原料,采用水泥、粉煤灰等材料研究制备了一种轻质性、强度高、流动性好、施工简便的浇筑材料—生物质灰渣轻质土,不仅能够有效改善桥头跳车问题,而且能够为大宗利用生物质灰渣提供一条有效途径。本文采用室内试验对原材料性能进行分析,然后采用正交试验分析了各影响因素对生物质灰渣轻质土稠度和强度的影响规律,确定了最佳配合比。其次开展了大量的室内试验,研究胶结料掺量对生物质灰渣轻质土力学性能以及耐久性的影响规律并分析其适用性。最后采用ABAQUS有限元软件对生物质灰渣作为台背回填材料与常规填料进行有限元对比分析,分析了其沉降变形、应力分布情况。主要研究内容和结果如下:（1）通过正交试验结果并经极差分析,四种因素A（胶结料占混合料总量百分比）、B（水泥占胶结料百分比）、C（减水剂占胶结料百分比）、D（水固比）对稠度影响主次顺序为:D＞A＞C＞B,对于强度影响主次顺序为:B＞D＞A＞C。因素A、B、C、D与稠度皆为正相关,稠度随其掺量的增加而增加。因素A、B与强度成正相关,强度随其掺量的增加而增加,因素D与强度成负相关,强度随其掺量的增加而减小,对于因素C强度呈先增加后减少趋势。最佳配合比下湿密度仅为1.42 g/cm~3,为一种较为轻质的材料。（2）生物质灰渣轻质土无侧限抗压强度、抗剪强度、抗压回弹模量均随着胶结料掺量的增加而增加,单位固结压缩量随胶结料的增加而减小。其无侧限抗压强度28d内增速较快,约为120d强度的80%以上。结合SEM电镜扫描分析强度机理,其强度主要来源于水泥水化作用和粉煤灰充填和二次水化作用。固结压缩量较小,约为常见台背回填材料单位固结压缩量的50%,能够在荷载作用下有效的减少沉降。粘聚力(8均在90k Pa以上,内摩擦角φ均在30°以上,抗剪强度较高。抗压回弹模量值较大,为常见台背回填材料的2倍以上,对28d无侧限抗压强度和28d抗压回弹模量进行初步拟合,拟合方程为y=-300.4x~2+1656.7x-1799.6,R~2=0.962,拟合程度较高。（3）生物质灰渣轻质土干缩性能、水稳定性、冻融稳定性均随着胶结料掺量的增加而增加。累计失水率和累计干缩值随胶结料掺量的增加而减小且前7d内变化迅速达到总量的70%以上,干缩系数变化规律不明显。前3次干湿循环中,生物质灰渣轻质土强度略增强,15次干湿循环后质量损失率为6.43%,水稳定系数71.91%。前5次冻融循环下,冻融稳定性较高,均在85%以上,5次冻融循环后,生物质灰渣轻质土劣化加剧,15次循环后其质量损失率为10.06%,水稳定系数仅为48.12%。（4）通过有限元分析,对比生物质灰渣轻质土和6%水泥土,采用生物质灰渣轻质土进行台背回填能够大大减小在自重作用下施工期的沉降变形且能够减少对桥台背部水平推力,提高桥台的稳定性。
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