（水工结构工程专业论文）电石渣稳定土做道路基层研究.pdf

附件一 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导 下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科 研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 沦文作者签名：蔓巫堕 日期：2 p 珥 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电了： 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学叮以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：啦导师签名：萤叠叁日期：2 鲤霉_ 夕 山东大学硕士学位论文 摘要 电石渣是在水解电石制取乙炔时大量排放的 业废渣，其中要化学成份为 c a ( o h ) ：，1 9 9 8 年全国用电石法生产聚氯乙烯约8 8 4 万吨，共产生电千彳渣约 l6 0l7 0 万吨，且聚氯乙烯的产量每年都在增加。目前对于无法利用的固体废 弃物的处理方法大多采用填埋法，占用了大量土地，企业需支付大量的征地与 管理费用，而且还会通过渗透污染填理场周边的水源，使水源、土地碱化，对 人类生存环境造成危害。 如何变废为宝? 把电石渣充分利用起来，以减少占地，减少对周围环境的 污染? 根据交通部颁发的行业标准j t j 0 3 4 9 3 公路路面基层施工技术规范， 有效钙含量在2 0 以上的等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰、电石渣的应用，通 过实验，只要混合料的强度符台标准，就可以应用。而试验结果表明，电石湾 稳定土的强度等指标达到了规范的要求，适于做筑路材料。根据电石渣属等外 石灰的特点，利用电石渣替代石灰用于电石渣稳定细粒土、电石渣粉煤灰稳定 细粒土，并对这几种稳定土的强度、刚度等指标进行了分柝，结果显示这几种 稳定土的性能指标与石灰类结构相当。电石渣稳定细粒土可以用做各等级公路 的底基层。电石渣粉煤灰稳定细粒土可以用做各等级公路的底基层。 电石渣稳定细粒土、电石渣粉煤灰稳定细粒土均已被应用于多条公路中， 效果良好。 电石渣材料本身的出厂价格几乎为零。在距电石渣产地一定的距离内使用 时，主要是运输费用，故使用电石渣既有社会效益，又可以降低工程造价，创 造可观的经济效益。 在有条件的地方，应在公路工程中大力推广使用电石渣。 关键词：道路基层 电石渣粉煤灰 山东大学硕士学位论文 s t u d yo ft h es t a b l l i z e ds o i l o fa c e t y l e n es l u d g ea s b a s ec o u r s ei nh i g 目w a yp r o j e c t a b s t r a c t a c e t y l e n es l u d g e ，w h i c hm a i nc o m p o s i t i o ni sc a ( o h ) 2 ，i sab y p r o d u c to f c h e m i c a lf a c t o r i e sw h e nt h e yp r o d u c ep v cb yc a l c i u n c a r b i d e m e t h o d t h ew h o l e o u t p u to fp v c i s8 8 4t h o u s a n dt o n si nc h i n ai nl9 9 8 w i t h16 17m i l l i o nt o n so f a c e t y l e n es l u d g e ，t h ep v c sy i e l di si n c r e a s i n ge v e r yy e a ri na d d i t i o n s om u c h a c e t y l e n es l u d g en e e d sal a r g ec o v e ro ff i e l dt od e p o s i tw i t hat e r r i b l es m e l l a tt h e s a m et i m et h e yp o l l u t et h es u r r o u n de n v i r o n m e n t t t o wt om a k ef u l lu s eo fa c e t y l e n es l u d g et or e d u c et h ep o l l u t i o n ? h o wt om a k et h ea c e t y l e n es l u d g ep r o f i tu s ? a c c o r d i n gt oa c e t y l e n es l u d g ei so n ek i n do fs u b s t a n d a r dl i m e ，i nt h i ss t u d y ，r u s ea c e t y l e n es l u d g et os t a b i l i z eg r a n u l es o i li n s t e a do fl i m e t h ei n t e n s i t y ， r i g i d i t y ，w a t e rs t a b i l i t y ，s h r i n k a g ei n d e xo fa c e t y l e n es l u d g es t a b i l i z a t i o ni st h e s a m ea st h ei n d e xo fl i m es t a b i l i z a t i o n a c e t y l e n es l u d g es t a b i l i z a t i o ng r a n u l es o i lc a nb eu s e da sb o t t o mc o u r s eo fa l l h i g h w a y a c e t y l e n es l u d g e f l ya s hs t a b i l i z a t i o ng r a n u l es o i lc a nb eu s e da sb o t t o m c o u r s eo fa l lh i g h w a y t h e s ec o u r s e sa r ea l lu s e di ns e v e r a lh i g h w a y sp r o j e c tw i t hg o o dp e r f o r m a n c e t h ep r i c eo fsa c e t y l e n es l u d g ei sn o th i g h ，w h i c hm a i n l yr e s tw i t ht h e t r a n s p o r t a t i o ne x p e n s e s i tc a ns a v ec o s ti nh i g h w a yp r o j e c t ，i fw eu s esa c e t y l e n es l u d g ew i t h i nt h e e c o n o m i cr a d i u s i tc a nm a k ee c o n o m i cb e n e f i t ，s o c i e t yb e n e f i ta sw e l i k e y w o r d s ：h i g h w a y ，b a s ec o u r s e ，a c e t y l e n es l u d g e ，f l ya s h 2 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 ，1 概述 随着我国经济的快速发展，公路建设也步入了高速发展的阶段，公路建设 用土占地，使农业耕地逐步减少，而我国的现状人均耕地远远落后于世界平均 水平，如何利用工业矿渣或废料填筑路堤以及用作路面基层、底基层，为农业 还罔成为殛待解决的课题。 电石渣是在水解电石制取乙炔时大量排放的上业废渣，排放餐约为电石产 量的7 5 8 5 。这类固体废弃物目前的利用率不足5 0 ，有些工厂、有与 地区甚至还低于此数。目前对于无法利用的固体废弃物的处理方法大多采用填 埋法，占用了大量土地，企业需支付大量的征地与管理费用，而且还会通过渗 透污染填埋场周边的水源，使水源、土地碱化，列人类生存环境造成危害。由 此可见，电石渣作为工业废料不仅占用大量耕地，而且严重污染环境。 下面简要介绍一下电石渣产生的过程。 聚氯乙烯是一种用途非常广泛的化工产品，如用于生产p v c 板材、管材、 型材、薄膜等。中国国内现有聚氯乙烯生产企业7 0 余家，2 0 0 0 年聚氯乙烯年产 量达到2 4 0 万吨，居世界第三位。化工厂采用电石法生产聚氯乙烯单体时，需 要用碳化钙做原材料生产乙炔。碳化钙( c a c ：) ，俗名电石，是石灰石经化学加 工而制得的一种重要化工原料。1 8 9 2 年法国人h 迈桑和美国人t l 威尔森同时 开发了电炉还原制碳化钙法。目前电炉还原法是。e 业上生产碳化钙的唯一方 法，将氧化钙与焦碳在2 0 0 0 2 2 0 0 下进行还原反应： c a o + 3 c c a c ，+ c o 一4 8 0 6 4 4 6 4 j ( 1 1 ) 碳化钙( c a c 。) 与水或水蒸气发生反应，生成乙炔并放出大量的热： c a c 。+ 2 h2 0 一c 。h ：+ c a ( o h ) 。十l2 5 1 8 5 3 2 j( 1 2 ) 之后乙炔与氯化氢在转化器内通过触媒h g c l ：转化生成氯乙烯单体，继而再生 成聚氯乙烯。 碳化钙( c a c 。) 与水反应产生乙炔的同时，也产生了电石渣废水，其主要化 学成份为c a ( o h ) ：，含有少量杂质。经过对其化学成分分析，电石渣的化学成 分j 消解的石狄膏极其相似。根据交通部颁发的行业标准j t i o ：j 4 9 3 公路路 面基层施工技术规范，有效钙含量在2 0 以1 ：的等外石灰、贝壳石狄、珊 瑚石灰、电石渣的应用，通过实验，只要混合料的强度符合标准，就可以应用。 山东大学硕士学位论文 而试验结果表明，电石渣稳定土的强度等指标达到了规范的要求，适于做筑路 材利。通过轧滤设备可以将电石渣压干，或经过沉淀池自然沉淀，使其达到含 水量3 0 左右的二f 渣，易于运输和施工拌和，可以在一定程度上替代白灰、 1 2国内外对电石渣稳定土做道路基层研究状况 1 2 1国外对电石渣稳定土做道路基层研究状况 沙庆林编著的高等级公路半刚性基层沥青路面中”1 提到，l j 苏联罗蝴 托夫建筑工程学院曾用电石渣( 乙炔渣) 、粉煤灰、黄二 二和磷石膏( 磷酸厂废糊) 混合料做了许多试验。把1 0 2 0 的乙炔渣加入黄土后，得到的混合料的强艘 指标符合i 级强度标准的要求，但其水稳性和冻稳定性甚至达不到i i i 级强度标 准。由于所研究的土中自由硅含量甚少( 0 5 5 ) ，形成的含水硅酸钙的数 量不多，乙炔渣中氧化钙的数量不足以使土具有足够的水稳性和冻稳性。粗：混 合料中加入粉煤灰，除能提高混合料的抗压强度和抗弯拉强度外( 提高5 0 1 0 0 ) ，还可以提高冻稳性系数( 提高二三倍) 和降低吸水率( 降低4 5 5 6 ) 。 由此得到的混合料，其所有物理力学指标均符合i 级强度标准。 1 2 2 国内对电石渣稳定土傲道路基层研究状况 河北工业大学吴玉辉硕士在皂化渣在公路工程中的应用研究。”的论文 中提到，根据皂化渣( 是电石渣参加皂化反应后产生的废渣，为区别于电石渣， 所以暂名皂化渣，主要成分同电石渣) 桶等外石灰的特点，利用皂化渣替代彳i 获用于皂化渣稳定细粒土、皂化渣粉煤灰稳定细粒土、皂化渣粉煤灰等结构 并埘这几种结构的强度、刚度、水稳定性、抗冲刷能力、收缩性等指标进行j 分析，结果显示这几种结构性能指标与石灰类结构相当。皂化渣稳定细粒 町 以用做各等级公路的底基层。皂化渣粉煤灰稳定细粒土可以用做各等级公路的 底基层。皂化渣粉煤灰可以用做桥头等商填土路段的回填材料。皂化渣稳定细 粒 ：、皂化渣粉煤灰稳定细粒土、皂化渣粉煤灰均已被应用于多条公路巾，效 粜良好。 河北工业大学田民硕士在对电石灰材料傲路面结构层的分析、1 的硕i 论文中阐述电石扶( 即电石渣) 在公路工程中的应用，研究分析发现电石灰 的主要成分是氢氧化钙。而石灰的主要成分也是氢氧化钙。如果利用 乜石火翻 代石扶次应用于公路工程中，不仅解决了当地的因“废”之忧，同时用r 乜石及 代替石灰，大大降低了工程成本。 山东大学硕士学位论文 而试验结果表明，电石渣稳定土的强度等指标达到了j | ! l ! 范的要求，适于做筑路 材荆。通过轧滤设备可以将电石渣压干，或经过沉淀池自然沉淀，使其达到岔 水量3 0 左右的干渣，易于运输和施工拌和，可以在定程度上替代石灰 1 2 国内外对电石渣稳定土做道路基层研究状况 1 2 ，l国外对电石渣稳定土做道路基层研究状况 沙庆林编著的高等级公路半刚性基层沥青路面中”提到，前苏联罗斯 托夫建筑工程学院曾用电石渣( 乙炔渣) 、粉煤耿、黄土和磷石膏( 磷酸厂废半罨 混合剌做了许多试验。把i o 2 0 的乙炔渣加入黄土后，得到的混合料的强艘 指标符合i 级强度标准的要求，但其水稳性和冻稳定性甚至达不到i i i 级强度标 准。由于所研究的士中自由硅含量甚少( 0 5 5 ) ，形成的含水硅酸钙的数 量小多，乙炔渣中氧化钙的数量不足以使十其有足够的水稳性和冻稳性。，在混 合料中加 粉煤灰，除能提高混台料的抗压强度和抗弯拉强度外( 提高5 0 1 0 0 ) ，还可以提高冻稳性系数( 提高二三倍) 和降低吸水率( 降低4 5 5 5 ) 。 由此得到的混合料，其所有物理力学指标均符合i 级强度标准。 1 22 国内对电石渣稳定土做道路基层研究状况 河北工业大学吴玉辉硕士在皂化渣在公路工程中的应用研究。】的论文 中提到，根据皂化渣( 是电石渣参加皂化反应后产生的废渣，为区别于f 赶石清， 所以暂名皂化渣，主要成分同电石渣) 瘸等外石狄的特点，利用皂化渣替代石 炙用于皂化渣稳定细粒土、皂化渣粉煤扶稳定细粒土、皂化渣粉煤灰等结构 井埘这几种结构的强度、刚度、水稳定性、抗冲刷能力、收缩性等指标进行r 分析，结果显示这几种结构性能指标与石敏类结构相当。皂化渣稳定细粒j 啊 以用做备等级公路的底基层。皂化渣粉煤狄稳定细粒土可以用做各等级公路的 麻基层。皂化渣粉煤灰可以用做桥头等商填土路段的回填材料。皂化渣稳，l 细 粒i ：、皂化渣粉煤灰稳定细粒土、皂他渣糟煤狄均已被应用于多条公路n ，效 果良好。 河北工业大学田民硕士在对电石灰材料傲路面结构层的分析“的碗j 论文中阐述电石灰( 即电石渣) 在公路工程中的应用，研究分析发现，电石驮 的主要成分是氢氧化钙。而再灰的主要成分也是氢氧化钙。如果利用f 巳石扶竹 代石坎灰应用于公路一f 程中，不仅解决了当地的困“废”之忧，同州用电百血 代替右灰，大人降低r 工柙成本。 代特石灰，大大降低了工程成本。 j 一一。_ 9 一 山东大学硕士学位论文 通过对电石灰性能分析和试验路段试验。用电石灰做电石灰土、二灰土是 完全可行的，由此推断，用电石灰、粉煤灰来稳定级配碎石也是可行的。 用电石灰做电石灰稳定细粒土、二灰土在相同配合比的情况下，强度也基 本一致。在控制电石灰钙镁含量达到规范要求的l i 级消石灰标准的情况卜电 石灰稳定细粒土可用于二级及二级以下公路的基层及底基层；对于高等级公 路，电石灰稳定细粒土和电石狄粉煤狄二次土在选择土质的情况下，可用于底 基层。 电石灰稳定细粒土的最佳剂量建议为12 1 3 ，最大剂量限制为1 4 ：电 石灰粉煤灰二灰土的电石灰和粉煤灰的掺配比例应控制在l ：2 l ：3 。 如果用电石灰、粉煤灰稳定级配碎石就可用于高等级公路的路面基层。 在施工过程中，应严格控制电石灰的钙镁含量，计算施工段的用灰量，争 取不存放。严格控制电石灰的拌和含水量，含水量易商不易低，但要防止成 “团”，要增加拌和遍数以达到拌和均匀。总之用电石灰替代石扶是可行的。 朝阳市公路工程集团总公司的罗洪伟等在电石渣稳定土路面基层应用技 术研究”1 中提到，根据朝阳市交通局科学研究项目计划任务书9 8 0 3 号，电 石渣稳定土路面基层的计划，申报并立此项，并依照基层施工规范，在1 9 9 8 年北房线油路工程修建l k m 电石渣稳定土基层试验路。根据室内试验结果，认 为8 的电石渣混合料的配比强度满足设计及施工规范要求，且经济合理，因此 选定剂量为8 的电石渣混合料铺筑试验路，试验路的布置及结构形式与二荻稳 定基层的设计相同。测定试验路经济技术指标，结果与二灰混合料的力学性能 比较。两种不同混合料在7 d 龄期，相同养生条件下，强度无大的区别，很相近。 说明电石渣稳定类做基层能满足二次稳定类基层的各项指标要求。 衢州市公路管理处徐庆飞在电石渣、粉煤灰结集料基层的试验研究 中有相关电石渣用于砼路面的研究报道。采用衢化( 衢州化学工业集团公司) 二等电石渣和i i i 级粉煤灰结集料，开展砼路面基层的室内试验研究，并将研究 成果应用于某二级公路路面工程。据试验结果分析，配合比中电石渣掺量在9 左右能达到最理想状态，无侧限抗压强度较理想，并铺筑试验路长3 5 0m ，：伙 结集料基层设计厚度为l5 0m m ，结集料最大粒径小于5 0 玎1 m ，经硬压后进行7d 洒水养护。养护完成后，依据压实度和强度的要求，分别进行实地密实度和弯沉 测试。测试方法按公路：【= 程试验规程进行。试验结果表明，从试验路段分 山东大学硕士学位论文 析，在满足施工配合比、碾压功能、厚度和含水量等条件下，7d 洒水养护的电 石渣、粉煤灰基层配合比可行。电石渣、粉煤灰掺量在3 0 左右，能达到既经 济又满足设计要求的效果。 杭州畅顺交通工程监理咨询有限公司李立新和同济大学交通运输工程学 院薛明在使用粉煤灰、电石渣作为公路基层的探讨”。一文中以浙江省某高 速公路建设中使用粉煤灰一电石渣混合料作为路基材料的实例，介绍了粉煤次 电石渣混合料的应用机理、强度增长规律以及混合料的组成设计方法。粉煤 灰和电石渣与集料混合以后之所以能够成为优质道路建筑材料，其原因在j 一， 粉煤狄中含有较多的二氧化硅和氧化铝，与电石渣中的活性氧化钙、氧化镁在 水催化作用下发生火山灰反应、生成凝胶类物质，以此能凝结细小颗粒，产生 一定的凝结强度。混合料在空气中硬化( 电石渣具有一定的气硬性) ，在水中继 续硬化( 也具有一定的水硬性) ，使混合料的强度得到提高。通过各项试验成果， 提出了二灰的合理比例范围在o 7 l o 9 l 之间，灰石比采用3 ：7 最佳。养护条 件是影响7 d ，2 8 d 强度形成的重要因素，其中湿度和温度是其中两个最重要的 因素。 1 3 本课题研究的主要内容 ( 一) 原材料性能研究 化学成分全分析 ( 1 ) 生成物随时间的变化 测定l 天、2 天、3 天、4 天、5 天、6 天、7 天自然条件下的生成物，以确 定在实际施工过程中自然条件下堆放的时间 ( 2 ) 成分随时问的变化，作曲线 ( 二) 用作道路基层的研究 j ：样：德州公路局送土样，以及济南南郯秸土、黄河粉土。测定液塑限，颗分 稳定纲粒土，选取粉性土和粘性土分别进行试验 1 、石灰稳定土，取如下剂量：8 、1 0 、12 、14 电石渣稳定土，取如下剂量：8 、1 0 、1 2 、i 4 在粉土试验中，掺加2 水泥( 取1 2 的剂量) 2 、石灰粉煤灰稳定土 【石渣粉煤灰稳定土，用j 下交试验确定最优方案 山东大学硕士学位论文 粉土：电石渣：粉煤灰= 1 ：2 ：l ：3 ；1 ：4 电石渣+ 粉煤灰：2 5 ，3 0 ，4 5 粘i ：电石渣：粉煤扶= l ：3 ；1 ：4 电石渣+ 粉煤灰：2 5 ，3 0 ，4 5 测定在不同的龄期：7 天、l0 天、2 8 天、6 0 天、g o 天、1 8 0 天的无侧限抗 压强度、劈裂强度 通过本课题的研究，探讨电石渣稳定土用作道路基层的可行性，为电石涪 在公路工程中的应用提出最佳配合比，为施工单位提出适宜的施工t 艺和施_ 控制指标。 1 4 技术路线和研究方法 1 、原材料性能研究 依据公路工程无机结合料稳定材料试验规程( t j t 0 5 7 9 i ) ”j 中石版 化学分析的方法，测定电石渣中有效氧化钙等成分；采用筛分法进行颗粒分折； 利用重型击实实验确定最佳含水量和最大干密度，探讨其压实性能。 2 、电石渣稳定土配合比设计 针对不同的土样( 主要为细粒土) ，设计电石渣、石灰剂量为89 i 、1 0 、 1 2 、1 4 分别确定不同电石渣、石灰剂量稳定材料的最佳含水量和最大干密 度，制作试件，标准养生7 天测定无侧限抗压强度，确定最佳配合比。 3 、二灰稳定土配合比设计 利用不同的土样，设计电石渣：粉煤灰= 1 ：2 ；l ：3 ；l ：4 电石渣十粉煤扶：2 5 ，3 0 ，4 5 确定不同电石渣粉煤灰剂量稳定材料的最佳含水量和最大干密度，制作试 件标准养生后测定无侧限抗压强度，确定最适用对象。 4 、稳定士的力学性能研究 按照预定干密度用静压法制备直径和高均为5 0 m m 的圆柱型试件，存标准 养生条件下，试件养生7 d 、14 d 、2 8 d 、6 0 d 、9 0 d 、1 8 0 d 后测定试件的无删限 抗压强度和劈裂强度，从而确定稳定土豹路用性能，并探讨其强度增长舰律。 山东大学硕士学位论文 ! 苎! ! 竺竺! 邕! 竺! 苎! 竺竺! = ! ! ! 詈! ! 墨苎皇曼鼍等篡葛曼詈i i i i i i i i i ! 竺苎苎! ! 苎! 竺! ! ! ! 兰苎宝竺! ! 寰! 竺! 第二章电石渣的基本性能研究 德州公路工程总公司所送电石渣为德州市石油化工厂提供的电石渣。从样 品表观分析，电石渣呈灰白色，有一利，刺鼻异昧，含水量较大，大约在6 0 、， 8 0 ，呈膏状，含水量降低时，呈块状、粉状。1 一燥后其细度较高，成匀质粉 末状。本章主要对电石渣的化学性质进行分析研究。 电石渣是在，l 产乙炔的过程中产_ i 的，其化学反应式为： c a cz + 2 h ：0 一c2 h ：+ c a ( o h ) ：+ l2 5 1 8 5 3 2j ( 2 i ) 其中的氢氧化钙( c a ( o h ) ：) 即为俗称的电石渣，经由乙炔发生器排放到沉淀 池的电石渣含水量相当大。堆放一段时恻后，电石渣含水量基本保持在7 0 ，一 9 0 左右，长时间堆放的电石渣其含水量也可达5 0 以上。从施 ：现场看，放 置较长时问的电石渣堆，其表层形成一层硬壳，抑制r 内部水分的蒸发。电罩i 渣颗粒均匀，活性物质主要为氨氧化钙( c a ( o h ) ：) ，在堆放状态卜，随着水份 的减少，电石渣中氢氧化钙( c a ( o h ) 。) 失去了外围水膜的保护，空气中的二氧 化碳( c o 。) 更容易与之反应形成碳酸钙( c a c o ，) ，使其活性降低。因此，在施 工时应根据电石渣的这一特点来安排工序。 2 1电石渣的化学成分 电石渣是在水解电石制取乙炔时大量排放的工业废渣，其主要成分为 c a ( 0 h ) ：，有少量杂质。德州市公路工程公司所送电石渣样本( 德州市石油化 工厂提供) ，它的化学成分如表2 1 所示： 表2 一l德州市石油化工厂提供的电石渣化学成分 经调查，省内各化工厂所产电石渣的成分如表2 2 所示 表2 2屯石渣主要成分 山东大学硕士学位论文 2 2 电石渣在自然环境下化学成分随时间的变化 2 2 1电石渣自然环境下7 天内化学成份的变化如表2 3 所示 表2 3电石渣自然环境下一周化学成分变化表 样品存放 检测结果( ) 时间( 天) c a o m g o f e 。0 ；a l 。0 ，烧失量各项和 o6 2 1 40 6 50 l52 2 32 5 4 99 0 6 6 l5 7 3 50 7 40 152 182 5 7 9 8 6 2 1 25 8 7 40 70 1 920 82 6 7 78 8 4 8 35 7 3 51 30 2 j2 6 2 2 5 6 48 7 1 6 45 7 9 51 0 40 2 52 4 82 5 7 8 8 7 5 55 6 2 30 7 9o 22 4 62 6 6 l 8 6 2 9 65 3 0 31 1o 2 62 7 32 7 0 48 4 1 6 75 3 0 41 4 30 2 22 1 62 6 6 68 3 5 l 均值5 6 9 80 9 7 0 2 12 3 72 6 2 2 7 0 6 0 删5 0 钿4 0 末3 0 陆2 0 l o o 电石渣自然环境下一餍化学成分变化曲线 _ 1 _ 瞄嘲 o l234567 时间( 天) 一c a o 一m g o f e 2 0 3 一a 1 2 0 3 + 烧失量 图2 一l电石渣自然环境下周化学成分变化曲线 山东大学硕士学位论文 2 2 2 电石渣自然环境下4 周成分变化如表2 4 所示 表2 4电石渣自然环境下4 周成分变化 检测结果( ) 样品检测时间 c a o m g o f o ? 0 3a l 。0 ；烧失量各项和 2 0 0 3 5 2 95 9 4 20 6 1 0 1 92 3 42 5 6 58 82 1 2 0 0 3 6 53 1 6 91 4 50 2 2 2 4 12 8 3 86 415 2 0 0 3 6 123 2 8 6 1 2 40 ，2 32 2 32 7 9 76 4 5 ：j 2 0 0 3 6 1 93 6 0 7 1 150 2 52 3 42 8 5 46 8 3 5 2 0 0 3 6 2 74 5 7 81 ，0 8 0 2 72 0 82 9 ： 77 8 5 8 7 0 6 0 蛐唧5 0 柑4 0 求3 0 i 丑2 0 r 电石渣自然环境下4 周成分变化 1 0 0 ；卜_ _ _ 。，- 0 扩广移p 扩，犷p 秽 - - 0 - - c a o 一m g o f e 2 0 3 - _ a 1 2 0 3 t 烧失量 试验用电石渣和各化工厂电石渣成分稍有差异的原因，据分析应该是存放 时问和运输时掺入杂质而影响所致，但从数据上看，c a o 含量均在6 0 以f ， 其余成分相差无几。此数据说明电石渣化学成分的稳定性相当于甚至优f 州 缎的消石灰。 由表中数据可知，一阁时间在空气中自然堆放的电石渣的c a ( ) 含带会和将 近l0 的损失，而其他成分的含量则没有明显变化。在存放电石清的过秤e ， 需要尽最将空气与之隔绝，以减少有效成分的损失；在施工过程中，尽量成少 山东大学硕士学位论文 电打渣在野外的存放时间。 由表中可知，在第一周的时间内，电石渣的有效成分迅速降低，在两个周 之后有效成分则没有明显变化，说明电石渣表面的活性钙成分与空气中的c o 反应生成稳定的c a c o 。从而形成一层，阻滞r 反应的继续发牛。掘此町知， 施j 二过程中电石渣应尽量减少摊铺晾晒，除选择尽快施工外，堆放时尽量减少 人为扰哥3 。 2 3 本章小结： 由以上分析可知，电石渣的化学成分与消石灰相似，颗粒均匀主要成分 为c a ( 0 h ) ：等。新生电石渣有效氧化钙成分约在6 0 左右，堆放一定时间( 1 j 天以上) ，表层有效氧化钙成分约降低了5 0 左右，但堆放位胃较深处的成分 则变化不大，是由于表层的活性钙成分与空气中的二氧化碳楣结合形成j c a c o ：；保护膜。电石渣的存放尽量将空气与之隔绝堆放。 山东大学硕士学位论文 第三章土的室内试验研究与分析 本章首先对实验所用土样进行研究，本研究主要采用三种样：粉土、粉 粘土、粘土。主要测定土样的液限、塑限、塑性指数以及颗分曲线。 3 1 界限含水量 界限含水量试验采用液限塑限联合测定法”。试验仪器为l p 一10 0 型液限 塑限联合测定仪，锥质量为l o o g ，锥角： o ”，读数显示为光电式。简要步骤 妇f ： 1 ，取有代表性的天然台水量或风干土样进行试验。如士中大于0 5 【i m 的 士粒或杂物时，应将风于土样用带橡皮头的研杵研碎或用木捧在橡皮板 1 饥 碎，过0 5 m m 的筛。取0 5 m m 筛下的代表性土样2 0 0 9 ，分开放入= 个盛上皿 中加不同数量的蒸馏水，土样的含水量分别控制在液限( a 点) 、略大于塑限 ( c 点) 和二者的中问状念( b 点) 。用调土刀调匀，盖上湿靠，放置l8 h 以卜。 测定a 点的锥入深度应为2 0 0 5 0 0 0 5 j 和曲率系数c 。= 1 3 这两个袈件，该土为缄 配不良的土。 3 3 粉粘土的物理性能指标 表3 2 粉粘土颗分结果 永 1 0 0 衄 墨8 0 蓬姜6 0 爨磊4 0 球2 0 0 粉粘土颗分曲线 0 502 50 0 7 50 0 50 0 】0 0 0 50 0 0 2 粒释( m i l l ) 图3 2粉粘土级配曲线 与粉士的颗粒绢成媚比，此种土粘粒含量较多，颗粒不均匀，级配较好 适寅工程应用。 3 4 粘土的物理性能指标 选取低液限粘土做了颗分试验。颗分结果见表，数配曲线见图。 山东大学硕士学位论文 表3 3 粘土颗分结果 好。 术 u 瓤 求 船 鞋 鹾 墨 搿 舞 球 “ 乓 粘i ：颗分曲线 o5o 2 5 o ，0 7 400 5oo lo0 0 5o0 0 2 图3 3 粘土级配曲线 与粉土的颗粒组成相比，含砂量较少，粘粒含量多，颗粒不均匀级配较 山东大学硕士学位论文 第四章电石渣稳定土的力学性质研究 室内实验的过程中对德州市公路局的土样进行翻晒晾干，清除其中的可 见有机物以及石块儿等杂物，制备出一定含水量的实验用土装入带盖儿塑料桶 内备用。对不同的剂量稳定土进行击实实验，确定最佳含水量和最大干密度， 为强度测试做准备。根据击实实验所获得的不同剂量稳定七的最侍含水量柳最 尺干密度，配制强度试件所需的稳定土结合料，密封塑料袋中闷料12 小时， 然后制备预定干密度的试件，制备的5 0 5 0 m m 小试件脱模并称量后放入养护 室内坟不同的龄期进行保温保湿养生，在养生期的最后一天，将试件浸在水中， 浸水静称量试件质量。2 4 小时后取出试件用软行吸去表面自出水分，称量试” 质量，测量试件高度，然后进行强度实验，测得试件的的无侧限抗几i 强度和劈 裂强度。 4 1 电石渣稳定土的最佳含水量和最大干密度 4 1 1 试验方法以及击实仪主要参数 按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程中无机结合料稳定上的 击实试验方法”1 的要求。击实试验采用甲法，试验方法和设备的年要参数见 表。 表4 1击实仪的技术性能指标 锤 试筒尺寸 每 锤 的 落锤 层平均容许 内 试验击面 质 高 高 击锤单位 最大 径容积 方法直径 量 ( c m ( c m 层击 击实 粒径 ( c m( c m ) ( c m )( k g ) ) 数 击功( j ) ( m m ) ) ) 数 l2 2 5 甲法54 54 5 1o 9 9 7b2 72 6 8 7 7 4 1 2 电石渣稳定土的击实实验 对不同配比的电石渣稳定粉粘土、粘l 二进行击实实验以及相同棚晕的“版 稳定粉粘土、幸f ，上击实实验，获得不同配比的稳定材料的最大r 密度和最仕符 水量如下表： 山东大学硕士学位论文 4 1 2 1电石渣稳定粉粘土击实实验 1 7 5 1 1 赵1 阳h - l 7 3 引1 1 6 5 矿 b v 例 排 h _ 8 电铂渣稳定粉粘十击实曲线 8gl o “1 21 31 41 51 61 71 81 92 02 l 含水最( ) 图4 18 电石渣稳定粉粘土击实曲线 1 0 电石渣稳定粉粘二e 击实曲线 令 u 划 翱 h _ 1 0 一一一一一l 一一 1 21 41 61 82 02 2 音水量( ) 图4 21 0 电石渣稳定粉粘土击实曲线 1 2 电石渣稳定粉粘土击实i i f 线 01 21 41 61 82 02 2 含水爵( ) ；_ 系列 一系列 他陀儿，曲船盯 儿o盯s龉翩 山东大学硕士学位论文 16 9 裔16 8 b 高l6 7 。 型i6 6 黼 h - l6 5 图4 31 2 电石渣稳定粉粘土击实曲线 l6 4 _ _ 。 1 00 0 1 4 电石渣粉煤扶稳定粉粘 ：击丈曲线 1 20 01 4 0 0 1 60 01 8 0 02 00 02 2o o 含水壁( ) 一系则 图4 41 4 电石渣粉煤灰稳定粉粘土击实曲线 出以上击实曲线获得电石渣稳定粉粘土的最佳含水量和最大干密度入表所示 表4 一l电石渣稳定粉粘土击实实验结果 4 1 2 2电石渣稳定粘土击实实验 g 高 v 蟛 酾 十 8 电石渣稳定粘土击实曲线 71 92 含水量( ) 图4 58 电石渣稳定粘土击实曲线 鹋盯：吕钻“眈毗撕的鹋 山东大学硕士学位论文 p u 蜊 扫 m 。 世 艄 卜 l o 电石渣稳定粘 ：击实曲线 9 2 l2 32 52 7 禽水量( ) 图4 61 0 电石渣稳定粘土击实曲线 1 41 6 1 2 电石渣稳定粘 ：击蛮曲线 一j 一一一一一一 1 82 02 22 2 6 含水量( ) 图4 71 2 电石渣稳定粘土击实曲线 1 4 电石渣稳定粘土击安曲线 82 0z 22 42 6 含水量( ) 图4 81 4 电石渣稳定粘土击实曲线 一系别 一系列 一系列 瞄“鸥雠h埔明驰卯 眈吼的鹃卯弱科 -一4 龀吼0的鹞盯踮弱轧船轮 一苎蟛妊中 山东大学硕士学位论文 由以上击实曲线获得电石渣稳定粉粘土的最佳含水量和最大干密度入表所示 表4 2电石渣稳定粘击实实验结果 4 1 3 石灰稳定土击实实验 为检验电石渣稳定土的性能，取同剂量的石灰稳定土作平行试验。 4 1 3 1石灰稳定粉粘土击实实验 。 巳 ； 蜊 街 m 8 石灰稳定粉粘：击实曲线 图4 98 石灰稳定粉粘土击实曲线 】o 石灰稳定粉粘| ：击实曲线 2l d1 6 1 82 02 2 含水缸( ) 图4 一l0 1o 石灰稳定粉粘土击实曲线 一系列 一系抑l i 饥他他n o 皓盯：g 晒 !_!、【l 0 陀 n 曲 铋 盯 明 山东大学硕士学位论文 a 粤 越 翱 h _ l6 9 i 6 8 1 6 7 l _ 6 6 1 6 5 1 - 6 4 l6 3 1 6 2 41 61 82 0 含水量( ) 图4 一1 1 l2 石灰稳定粉粘土击实曲线 1 4 石灰稳定粉粘i 击实龇线 6i 8 含水量( ) + 系列l 图4 一l21 4 石灰稳定粉粘土击实曲线 由以上击实曲线获得电石渣稳定粉粘土的最佳含水量和最大干密度入表所示 表4 3石狄稳定粉粘土击实实验结果 无机结合料剂量8 10 l2 1 4 最佳含水量( ) t7 8 1 8 11 8 018 7 最大干密度( g c m 3 ) 1 7 3j 7 21 7 l1 6 8 llilv 他儿，明盯晒矾 一掣皇j d 雠十 山东大学硕士学位论文 4 1 3 2 石灰稳定粘土击实实验 8 石灰稳定粘i ：击实曲线 31 51 71 92 12 32 5 禽水最( ) 图4 1 38 石灰稳定粘土击实曲线 1 0 石灰稳定粘土击实曲线 一一一一一l 1 51 71 92 l 含水量( ) 图4 一1 4t o 石灰稳定粘土击实曲线 1 2 石灰稳定粘士击安曲线 一l6 2 薯l6 墨，5 8 型i5 6 - 嚣，5 4 。 l5 2 21 41 61 82 0 2 22 l 2 6 含水_ ! | ：( ) 图4 151 2 石灰稳定粘土击实曲线 矾眈叭埔码鸭 一。8i一趟船卜 1ll；l 3 叫韶札鞠鼹卯 薯u暑)|世静扣 山东大学硕士学位论文 1 4 石耿稳定粘i 卉实曲线 2l d1 61 82 02 22 42 6 肯水鞲( ) 图4 一l614 石灰稳定粘土击实曲线 由以上击实曲线获得电石渣稳定粉粘土的最佳含水量和最大干密度入表所刁i 表4 4 石次稳定粘土击实实验结果 4 1 4 电石渣稳定土掺加2 水泥的击实实验 利用前述方法进行击实实验，特别注意的是，加有水泥的试样拌和后，j 扣 在l h 内完成击实实验。获得的数据如下： 电石渣稳定粉粘i 掺加2 水泥击实曲线 图4 17 电石渣稳定粉粘掺加2 水泥击实曲线 叭的聃卵晒眈 一g君)|魁箭巾 鹕盯窨曲雕叭0卯 一n暑?世酾土 j ”鲍 博啦坫排 q20 嬲 山东大学硕士学位论文 获得最佳含水量1 8 6 和最大干密度1 7 2g c m 3 石荻稳定粉粘十掺；b n 2 水泥击丈f | i 线 八 i 图4 1 8 石灰稳定粉粘土掺加2 水泥击实曲线 获得最佳含水量1 9 5 和最大干密度1 7 3g c m 3 4 2 电石渣稳定粉粘土的强度实验 4 2 1 强度实验方法 根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程( j t j 0 5 7 9 4 ) “规定，当 基层采用稳定细粒土时，应选择尺寸为：直径x 高= 5 0 m m x5 0 m m 的试模。做试 件前应先检查试模的尺寸及形状，为确保试验豹准确性，不合格的试模要重新 更换。试模内壁离度除两个压柱高度外还应有5 0 m m 的试件高。l 二下柱表面应 同试模口平，且应与试模内壁接触丽光滑平整、严密。试验方法采用静力j j ! 实 法制备，因此还需反力框、脱模器、液压千斤顶，其余均按试验规程t 0 8 0 59 4 配置。在试件制作前，应彻底清洗试模。试模与上下柱接触面不得有异物和浮 灰，要求干燥，然后用机油擦拭模壁和上下柱与试件试模接触而，但不应涮过 多机油，同时检查千斤顶有无漏油，压力是否符合试验要求。着重检查脱模赫 f 压板是否固定牢固，下压板平面是否与千斤顶轴线垂直。 在做试验的6 u 一天，取有代表性的土样测定其风干含水量。对j ：细粒一if i 样麻不少于lo o g 。然后根据l 述击实实验获得的无机结合料的最佳含水量和最 大干密度。同一剂量的混合料需制做8 个试件。由于试验采用5 0 m t x5 0 试 模，每个试件所需风干土约为1 8 0 9 一2 l o g ，放一次可称取6 个试件的上。在试 验中要确保试样量足，尽量多称取试料。然后向试料中按最佳含水量加水，将 试料和水拌和均匀后放在密闭塑料袋内备用，浸润时问为粘性土l2 2 ，精 陛士6 8 h 。 山东大学硕士学位论文 在浸润过的试料中加入预定数量的无机结合料，并拌和均匀，然后尽快制 取试件：若是无机结合料为水泥，则拌和均匀的试料应在1h 内制作试件，超 过1h 应视为废料。 然后进行试件制作，用反力框和液压千厅顶制件。制备一个预定干密度的 试件需要的混合料数量m ( g ) 按下列公式计算： m ，= pd v ( 1 十) v 一一试模体积； “，一一稳定土混合料的含水量( ) ； p 。一一稳定土试件的t 密度( g c m ) ： 制作试件时将试模的下压柱放入试模下部，试模筒壁用物体支撑平衡，使 下压柱外露2 - 3 c m 左右。将称量的规定数量m ：( g ) 的稳定土混合料分2 3 次 灌入试模中，为防外漏，可采用漏斗，每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实( 每夯 一层都将表面拉毛，以利与下一层结合) 。然后将上压柱放入试模内，其外部 也应外露2 3 c m 左右。 将整个试模( 连同上下压柱) 放在反力框内的千斤顶上，上压柱和千斤顶 面各放一大于试模外径的钢板和垫片( 硬纸片) ，注意应使试模、上下柱，千 斤顶柱中心线重合，均匀加压直到上下压柱都压入试模内为止( 制作试件时， 要特别注意两端的压柱是否均匀进入。如发现压柱一侧已进入试模内并已与试 模顶平而另一侧则尚未完全进入试模内，则应先解除压力后旋转试模筒，然后 荐继续加压，直到上下压柱完全进入筒内。如果加压过程中不注意，压力过火 会将试模筒压坏) ，维持压力ln l in 。取下试模，放到脱模器上，确保试模、丁， 斤顶中心线重合( 若压柱中心与千斤顶轴线发生偏移，会发生因受力不均而造 成下压柱侧面与试模面发生磨擦雨产生振动，从而影响试件的质量) ，缓慢加 压，先将上压柱顶出，待试件顶面离出试摸顶面2 - 3 c m 后水平轻轻旋f 上压牲， 注意应防止损伤试件。待试件全部压出舅下压柱高出试模顶面2 - 3 c m 时，水斗 轻轻旋下试件，称其质量m ：，准确至l g 。然后用游标蕾尺侧量试件的高度h ， 准确到0 1 m m 。用同样的方法制作其它几组试件。 经称量及测量过的试件应立即放到养护寰或养护箱进行不同龄期保温傈 湿养生。养生期问温度应控制在2 0 2 。养生期