2023年干法脫硫灰用作路基材料的應(yīng)用研究

PAGEPAGE6干法脫硫灰用作路基材料的應(yīng)用研究為了評(píng)估干法脫硫灰用作路基材料的可行性，本研究通過室內(nèi)擊實(shí)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)干法脫硫灰的最正確含水率、最大干密度及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，并建設(shè)脫硫灰不范工程道路。結(jié)果說明，脫硫灰28d、180d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為4.3MPa,11.3MPa，道路路面彎沉值為59mm，可滿足四級(jí)公路路面彎沉值設(shè)計(jì)要求。干法脫硫灰的成分及性質(zhì)受煤種、脫硫劑和工況等的影響而有所不同。根據(jù)脫硫灰的特性，目前國(guó)內(nèi)外已研究開發(fā)包括水泥、蒸壓磚、加氣混凝土砌塊、砂漿等諸多干法脫硫灰產(chǎn)品。二灰土是由石灰、粉煤灰和土，經(jīng)加水拌合、養(yǎng)生后形成的具有一定抗壓強(qiáng)度的筑路材料，被廣泛地用于公路路基施工。脫硫灰是半水亞硫酸鈣、消石灰、碳酸鈣等鈣基化合物及粉煤灰的混合物，含有二灰土的主要組分。脫硫灰中的消石灰與粉煤灰加水后，會(huì)發(fā)生類水泥的膠凝性反響生成水化硅酸鈣，從而產(chǎn)生強(qiáng)度，具有路基材料應(yīng)用的理論可行性。本文利用火電廠脫硫灰的理化特性，提出一種新型綜合利用方式，嘗試將干法脫硫灰用于公路等地基軟弱土的換填，增強(qiáng)路基、地基的承載力。1原材料與試驗(yàn)方法1.1原材料脫硫灰：來自熱電廠煤粉爐煙氣干法脫硫工藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)物。脫硫灰的元素組成通過X射線熒光光譜分析(XRF)獲得，其元素組成以氧化物表示如表1所示。表1脫硫灰的主要元素組成/%脫硫灰的礦物組成通過XRD分析、熱重分析〔TGA)、X射線熒光光譜分析(XRF)和有效鈣分析等方法聯(lián)合測(cè)定，結(jié)果如表2所示。表2脫硫灰的礦物成分組成/%由表2脫硫灰的礦物成分分析結(jié)果可知，干法脫硫灰是CaSO3˙1/2H2O、Ca(OH)2等鈣基化合物及粉煤灰的混合物。粉煤灰本身不具有膠凝性，但與脫硫灰中的Ca(OH)2作用，會(huì)發(fā)生類水泥的膠凝性反響生成水化硅酸鈣，從而產(chǎn)生強(qiáng)度。1.2試驗(yàn)方法最大干密度、最正確含水率、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的測(cè)定主要依據(jù)GB/T50123-1999?土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)?進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1最大干密度和最正確含水率采用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定脫硫灰的最正確含水率及最大干密度。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，脫硫灰的最正確含水率wopt=29.87%，最大干密度ρ=1.309g/cm3圖1脫硫灰含水率與干密度的關(guān)系2.2無側(cè)限抗壓強(qiáng)度根據(jù)脫硫灰的最正確加水量，成型擊實(shí)樣品，測(cè)定各養(yǎng)護(hù)齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。測(cè)定結(jié)果如圖2所示，脫硫灰擊實(shí)試塊隨著養(yǎng)護(hù)齡期增加，強(qiáng)度呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)。養(yǎng)護(hù)120d后，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可到達(dá)7.51MPa。圖2脫硫灰各齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度3脫硫灰道路示范工程基于試驗(yàn)研究結(jié)果可知，脫硫灰具有良好的膠凝特性，具有優(yōu)質(zhì)路基材料的特性，具有用于加固公路等路基、地基的承載力潛能，為了驗(yàn)證其實(shí)際應(yīng)用效果，建設(shè)了干法脫硫灰瀝青混凝土四級(jí)道路示范工程。3.1示范工程道路情況簡(jiǎn)介該試驗(yàn)段道路位于新疆石河子市，長(zhǎng)550m,建設(shè)時(shí)間為2021年10月。原道路土基為軟弱土層，不能滿足道路承載力要求，設(shè)計(jì)試驗(yàn)路段采用脫硫灰作為底基層和換填層材料，其路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖如圖3所示。圖3脫硫灰道路結(jié)構(gòu)示意圖3.2脫硫灰道路施工流程脫硫灰用于道路換填層、底基層，使用施工機(jī)具及方法與傳統(tǒng)二灰土、戈壁土根本相同，主要包括推土機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)等。道路施工工藝流程為：路基脫硫灰換填壓實(shí)、脫硫灰底基層攤鋪壓實(shí)、級(jí)配料上基層攤鋪壓實(shí)、瀝青混凝土面層攤鋪壓實(shí)。其中脫硫灰用作道路換填層或基層材料的主要試驗(yàn)和施工流程如圖4所示。圖4脫硫灰結(jié)構(gòu)層主要施工流程3.3路面彎沉值檢測(cè)脫硫灰瀝青路面彎沉值檢測(cè)采用貝克曼梁法，檢測(cè)結(jié)果如表3所示，彎沉試驗(yàn)檢測(cè)的平均值為59mm,滿足四級(jí)公路路面設(shè)計(jì)要求小于130.2mm的要求。表3脫硫灰瀝青混凝土路面的彎沉檢測(cè)結(jié)果/mm3.4結(jié)構(gòu)強(qiáng)度跟蹤檢測(cè)為了解脫硫灰結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度開展?fàn)顩r，對(duì)試驗(yàn)路段的脫硫灰結(jié)構(gòu)層進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)強(qiáng)度。道路通行28d、半年、一年后分別進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果如表4所示，28d強(qiáng)度為4.3MPa左右，180d后強(qiáng)度為11.6MPa左右，360d后強(qiáng)度為16.0MPa左右，脫硫灰道路結(jié)構(gòu)層隨著養(yǎng)護(hù)周期的增加，強(qiáng)度持續(xù)顯著增長(zhǎng)，可提高整體道路的承載力。表4試驗(yàn)道路脫硫灰結(jié)構(gòu)層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果/Mpa3.5路面使用性能監(jiān)測(cè)該試驗(yàn)路段通車一年半，經(jīng)過2個(gè)冬季、1個(gè)夏季的交通運(yùn)載負(fù)荷，路面使用性能良好，可經(jīng)受凍融循環(huán)考驗(yàn)，未出現(xiàn)路面沉降、裂縫、坑洞、松散等不良現(xiàn)象。內(nèi)容總結(jié)

〔1〕干法脫硫灰用作路基材料的應(yīng)用研究

為了評(píng)估干法脫硫灰用作路基材料的可行性，本研究通過室內(nèi)擊實(shí)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)干法脫硫灰的最正確含水率、最大干密度及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，并建設(shè)脫硫灰不范工程道路

〔2〕脫硫灰的元素組成通過X射線熒光光譜分析(XRF)獲得，其元素組成以氧化物表示如表1所示

〔3〕1.2試驗(yàn)方法

最大干密度、最正確含水率、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的測(cè)定主要依據(jù)GB/T50123-1999?土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)?進(jìn)行

內(nèi)容總結(jié)

（1）干法脫硫灰用作路基材料的應(yīng)用研究

為了評(píng)估干法脫硫灰用作路基材料的可行性，本研究通過室內(nèi)擊實(shí)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)干法脫硫灰的最正確含水率、最大干密度及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，