包钢钢渣用于内蒙古伊盟地区路基填料可行性研究

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近现代工业的高速发展导致在工业生产中产出大量废渣,钢渣就是其中之一。我国对钢渣利用效率相当低,大多数钢渣采用堆存和填埋的方式进行处理。而钢渣可应用在道路工程中的许多地方,其中可行性最高、施工最简便、经济效益最好的方案是在道路铺筑时将钢渣作为路基回填料加以利用。因此,对钢渣路基填料的路用性能及路基填筑部位展开深入研究具有重要的科学意义和应用价值。本文源自内蒙古交通运输厅建设科技项目(NJ-2019-024),以包钢厂处理堆存的陈化钢渣作为研究对象,考虑包钢厂现行钢渣处理工艺及不同钢渣类型堆存量等因素,确定试验用钢渣类型,通过分析试验用钢渣理化性质研判其作为路基填料的性能优势,并按不同质量比掺拌形成混合钢渣路基填料进行路用性能试验,探讨掺拌比例对混合钢渣路基填料路用性能的影响规律,推荐不同掺拌比例混合钢渣路基适用范围。主要研究内容和成果包括以下几个方面:(1)开展了包钢钢渣场堆积现状的现场调研。调研发现包钢钢渣场己处于使用寿命末期,现存有五年以上总陈渣量超1000万吨,同时调查发现包钢钢渣的放射性物质浓度小于国标(GB 6763-86)判定危险固体废物标准,可用于筑路、筑坝等工程项目中。而与包钢厂相邻的伊盟地区境内续建、新建高等级公路众多,对筑路材料的需求量极大,包钢钢渣在该地区公路建设中具有良好潜力。(2)对包钢厂现行钢渣处理工艺及不同钢渣类型堆存量进行调研统计,确定了试验用钢渣类型为水渣与热泼渣,对两种试验用钢渣进行了一系列理化性质试验。发现两种试验用钢渣作为路基填料具备良好的性能优势,若以水渣与热泼渣掺拌后形成混合钢渣用作路基填料时,可加强其多方面路用性能,路基铺筑效果将优于单种试验用钢渣。(3)将两种试验用钢渣以不同质量比掺拌形成6种混合钢渣进行路用性能试验。发现试样的最大干密度、吸水量、CBR值、回弹模量等随掺拌比例变化显著,合理的掺拌比例可显著提高钢渣路基的路用性能,最佳掺拌比例为50%水渣:50%热泼渣,并以考虑掺拌比例的CBR值作为变量因子,对路基回弹模量进行回归分析,提出针对混合钢渣路基填料,基于钢渣掺拌比例的CBR值与路基回弹模量的推荐换算关系式。(4)根据路基不同填筑部位性能要求,结合路基有限元模型分析,对不同掺拌比例混合钢渣路基填料适用范围进行推荐。当水渣:热泼渣在[50,30]:[50,70]区间内性能最为优良,可用于城市道路、特重交通及以下荷载等级沥青路、重交通及以下荷载等级水泥砼路,填筑高度不大于8m。
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