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为了研究工业废渣赤泥作路用材料的相关性质,本文通过对赤泥废渣的物理化学性质进行分析,研究将赤泥直接作为填料填筑路基,利用水泥对赤泥进行固化后作路面底基层,以及用部分赤泥代替水泥制成水泥赤泥混凝土路缘石,并对其相应强度形成机理进行研究。
对赤泥的物理化学性质分析结果表明,赤泥的主要化学组成为SiO2和CaO,其次是少量的Al2O3和Fe2O3。赤泥的主要矿物成分为钙霞石、水钙铝榴石、硬水铝石以及镁绿泥石、赤铁矿等,还包括少量的钛矿物等其他矿物。赤泥的颗粒形态不规则,颗粒较细。相对密度略大于一般土,富水性较强,含水率较高,在自然条件下呈硬塑状,性状接近于粉质黏土。
对赤泥物理力学参数研究表明,原状赤泥的最佳含水率为29.6%,最大干密度为1.48g/cm3。赤泥在最佳含水率、最大击实次数下的CBR值最大,可以达到13左右。回弹模量变化情况与CBR值类似。含水率增大时,赤泥的剪应力变化趋势为先增大后减小,赤泥在最佳含水率状态下的内摩擦角为35.85°,粘聚力为104.33kPa。
赤泥路基填高由3m增加到10m的过程中,边坡稳定性系数k由13减少到5左右,赤泥路基边坡稳定性系数要高于一般路基填土填筑的路基边坡稳定性系数,说明赤泥作路基填料其边坡稳定性有很好的保证。赤泥路基沉降变形主要发生在填筑完成后的前5年,后期趋于稳定,整体抵抗沉降变形能力优良。
对水泥稳定赤泥混合料作路面结构层进行研究时,本文所采用的水泥掺量配合比为赤泥干重的4%、6%、8%、10%和12%。研究结果表明,掺加水泥后的赤泥最佳含水率逐渐增大,最大干密度则略有下降;掺加水泥后的赤泥强度显著提高,水泥稳定赤泥混合料的7d浸水强度均在1MPa以上,满足高等级路面对基层的技术规范要求,回弹模量和劈裂强度与抗压强度变化规律一致,完全满足高等级路面对基层的要求。水泥稳定赤泥的抗冻性良好,收缩率也满足要求。当水泥掺量超过10%,其强度增长不明显,故水泥的最佳掺量应控制在8%~10%之间。
对水泥赤泥混凝土路缘石的应用技术研究得出,水泥赤泥混凝土路缘石的外观及尺寸偏差满足规范要求,且试件整体较为美观。用磨细赤泥代替部分水泥,当细赤泥代替水泥量比较合适时,能获得比较满意的强度,特别是对于路缘石的抗折强度有相当好的效果,混凝土路缘石的吸水率和抗冻性随赤泥掺量的变化略有变化,但整体性能较好,满足规范要求。但是使用赤泥替换水泥比例达到30%时,水泥赤泥混凝土的抗压与抗折性能均会有明显下降,因此为保证水泥赤泥混凝土路缘石各项性能均可达到规范要求,要求赤泥代替水泥的量不得超过30%。
对水泥赤泥的作用机理进行研究分析发现,水泥稳定赤泥基层使用水泥作为稳定材料,在碾压后形成板体,主要的作用机理有水泥的水化反应,水泥激发赤泥活性,使赤泥参与反应,增强了水化反应程度等。水泥赤泥混凝土的作用机理主要是赤泥的加入,促进了水泥的水化或赤泥也发生了类似于水泥的水硬性胶凝反应。
对赤泥的物理化学性质分析结果表明,赤泥的主要化学组成为SiO2和CaO,其次是少量的Al2O3和Fe2O3。赤泥的主要矿物成分为钙霞石、水钙铝榴石、硬水铝石以及镁绿泥石、赤铁矿等,还包括少量的钛矿物等其他矿物。赤泥的颗粒形态不规则,颗粒较细。相对密度略大于一般土,富水性较强,含水率较高,在自然条件下呈硬塑状,性状接近于粉质黏土。
对赤泥物理力学参数研究表明,原状赤泥的最佳含水率为29.6%,最大干密度为1.48g/cm3。赤泥在最佳含水率、最大击实次数下的CBR值最大,可以达到13左右。回弹模量变化情况与CBR值类似。含水率增大时,赤泥的剪应力变化趋势为先增大后减小,赤泥在最佳含水率状态下的内摩擦角为35.85°,粘聚力为104.33kPa。
赤泥路基填高由3m增加到10m的过程中,边坡稳定性系数k由13减少到5左右,赤泥路基边坡稳定性系数要高于一般路基填土填筑的路基边坡稳定性系数,说明赤泥作路基填料其边坡稳定性有很好的保证。赤泥路基沉降变形主要发生在填筑完成后的前5年,后期趋于稳定,整体抵抗沉降变形能力优良。
对水泥稳定赤泥混合料作路面结构层进行研究时,本文所采用的水泥掺量配合比为赤泥干重的4%、6%、8%、10%和12%。研究结果表明,掺加水泥后的赤泥最佳含水率逐渐增大,最大干密度则略有下降;掺加水泥后的赤泥强度显著提高,水泥稳定赤泥混合料的7d浸水强度均在1MPa以上,满足高等级路面对基层的技术规范要求,回弹模量和劈裂强度与抗压强度变化规律一致,完全满足高等级路面对基层的要求。水泥稳定赤泥的抗冻性良好,收缩率也满足要求。当水泥掺量超过10%,其强度增长不明显,故水泥的最佳掺量应控制在8%~10%之间。
对水泥赤泥混凝土路缘石的应用技术研究得出,水泥赤泥混凝土路缘石的外观及尺寸偏差满足规范要求,且试件整体较为美观。用磨细赤泥代替部分水泥,当细赤泥代替水泥量比较合适时,能获得比较满意的强度,特别是对于路缘石的抗折强度有相当好的效果,混凝土路缘石的吸水率和抗冻性随赤泥掺量的变化略有变化,但整体性能较好,满足规范要求。但是使用赤泥替换水泥比例达到30%时,水泥赤泥混凝土的抗压与抗折性能均会有明显下降,因此为保证水泥赤泥混凝土路缘石各项性能均可达到规范要求,要求赤泥代替水泥的量不得超过30%。
对水泥赤泥的作用机理进行研究分析发现,水泥稳定赤泥基层使用水泥作为稳定材料,在碾压后形成板体,主要的作用机理有水泥的水化反应,水泥激发赤泥活性,使赤泥参与反应,增强了水化反应程度等。水泥赤泥混凝土的作用机理主要是赤泥的加入,促进了水泥的水化或赤泥也发生了类似于水泥的水硬性胶凝反应。