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对电石灰材料做路面结构层的分析摘要 沧州是一座化_城市，电石灰是其化上行业排放的一种工业废渣。这种固体废弃物对环境造成很人污染，另外，它的存储问题也制约着企业的发展.解决电石灰问题已势在必行。 本文主要阐述电石灰在公路工程中的应用，为说明问题，全文共分五个部分，即一、石灰土在公路工程中的应用;二、二灰土的应用;三、石灰粉煤灰稳定级配碎石;四、电石灰应用;五、对沧州地区柔性路面结构组合的建议。 经研究分析发现，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。如果利用电石灰来替代石灰应用于公路工程中，不仅解决了当地的因“废”之忧，给沧州一片净土，也给沧州的化I行业带来了生机，同时，用电石灰代替石灰，大大降低了工程成本。因此，在公路_程中利用电石灰不仅具有明显的经济效益，还有更为显著的社会效益和环境效益。 经过室内的大量试验和试验路的试验数据分析，电石灰完全可以替代石灰。我们可以利用电石灰来稳定细粒土，利用电石灰和粉煤灰来稳定细粒土。通过数据分析，这种电石灰稳实土和电石灰二灰土完全可以用于高等级公路的高级路面的底基层，也可以用于低等级公路的路面基层，同时推断，用电石灰和粉煤灰来稳定的级配碎石，可用于高等级公路的路面基层。 对于电石灰稳定土、电石灰二灰土和电石灰二灰稳定级配碎石的配合比以及电石灰的掺和剂量、控制方法、施工操作工艺等都做了大量的室内、室外试验，得出比较科学的数据和方法。 按照沧州的经济条件和气候条件，提出沧州地区既符合各种规范要求又经济可行并符合当地情况的路面结构组合和路面厚度是十分必要的。作者根据不同的道路等级进行了不同的结构组合，并选用了不同的结构层厚度，同时拟定了一条二级公路进行验算。 总之，用电石灰来替代石灰是可行的，而且具有现实的重要意义。关键词:电石灰，基层，材料，分析对电石灰材料傲路面结构层的分析STUDY OF FEASIBILITY OF UTILIZING CALCIUM CARBIDE DUST AS BASE MATERIAL IN HIGHWAY BUILDINGABSTRACT CangZhou is a chemical engineering city. Calcium carbide dust is a sort of indutrial solid wastesdischarged from chemical industry. Calcium carbide dust pollutes environment seriously and in addition,thequestion of storage restricted the development of the corporation.To settle the question about calcium carbidedust is imperative under the situations. The text expatiated the application of calcium carbide ash in highway building.The article includes fiveaspects: 1 .Application of lime soil.2. Application of lime-flyash mixture.3. Lime-flyash stabilization with grading gravel.4. Application of calcium carbide dust.5. Proposal about road way structure of CangZhou. By studing and analyzing,we can discover that calcium carbide dust and lime have the same primarycomponent -Ca(OH).If we can use calcium carbide dust instead of lime as the base material in roadconstruction,not only solve the question of environment pollution,but also bright great vital force to thechemical industry of CangZhou.At the same time,it can reduce engineering cost.Therefore,using calciumcarbide dust have both economical benefit and social benefit. We analyse a mass of data of experiments and conclude that calcium carbide dust can be used in place oflime completely.We can use both calcium carbide dust and calcium carbide dust-flyash to stabilize fine-soil.Aswell as being used in subbase of high grade road, calcium carbide dust stabilization and calcium carbidedust-flyash stabilization can be used in basecourse of low grade road.So we can deduce that calcium carbidedust-flyash-gravel stabilization can be used in basecourse of high grade road. About mixture rate of calcium carbide dust stabilization and calcium carbide dust s mixingdose,controlling methodand construct technics,we conduct large number of indoor tests and outdoor tests andeduce scientific Batas and methods. According to economical condition and climate condition of CangZhou,it is necessary to mention thecombination and thickness of road construction that can accord the requestion of criterion,be economical andviable.Author carried through different structure combination and choosed different thickness of structure layerbasing on different road grade.ln this text,author elected a secondary road to checking computations. In conclusion,it is viable and significant to use calcium carbide dust instead of lime.KEY WORDS:calcium carbide dust,base layer,material,feasibility,study第一章石灰土在公路工程中的应用夸，一绪论 众所周知，我国在不少地区都缺乏天然砂砾如碎石材料，为铺筑道路路面基层和底基层，外运石料往往运量过大和造价过高，客观上难于实现。使用少量石灰稳定沿线的土用作道路路面的基层和底基层，可以大大减少外运材料的数量，大幅度降底工程造价。由于多数土都可以用石灰进行稳定和石灰土混合料能达到一定的强度水平，这个强度水平足以适应多数道路的需要，也由于我国很多地区都生产石灰，石灰是我国最普遍和最廉价的路面用结合料，它的价格比水泥低的多，因此，数十年来石灰稳定土不单在一般道路上使用很j一，发挥着重要作用，就是在当前我国的高等级公路建设中石灰稳定土也发挥着重要作用。在很多地区的高等级公路建设中，石灰稳定土被用作路面的底基层和路基改善层。 石灰处治土包括两类:一类是满足规定强度要求的石灰稳定土，我种石灰稳定土可以用做除高速公路和一级公路以外，其他各个等级的卜道路路面和机场道面的基层和底基层。对仅用少量石灰来降低原天然粒料土的塑性指数或稍增加其强度的石灰土叫做石灰改善土，这种石灰改善土只用于软土地基处理和道路路面垫层或低等级公路较少交通的路面基层。 将粉碎的土中掺入适量的石灰，这种石灰土按照一定的技术要求，将拌匀摊铺的混合料在最佳含水量时压实，经养生成型的路面基层、底基层结构称为石灰稳定土基层、底基层。本章主要叙述石灰稳定细粒土。 石灰稳定细粒土，可用做高速公路和一级公路的底基层。也可用做二级和二级以下各等级公路的基层。但石灰土不得用做二级公路的基层和二级以下公路高级路面的基层。 这种石灰稳定土，具有较高的抗压强度和一定的抗拉强度，有较好的板体性，水稳性和冰冻稳定性，并且多数土都可以用石灰进行稳定，同时使于施，比较经济，使用效果也好。虽然石灰稳定土的强度和水泥稳定土等其它半刚性材料相比是最低的，但它的刚性和分布荷截能力仍然较传统的级配碎石和级配砾石人得很多，使路面结构能够承受较大的交通量。在十基强度较差的路段上，使用石灰十结构层与其他半刚性材料层一样，更明显优越于使用级配集料结构层。 影响石灰稳定细料土物理力学性质因素很多，例如:材料，水分，拌和均匀性、压实、养生等。为使石灰稳定土达到满意效果，必须严加控制。 1-2石灰对石灰稳定细料土物理力学性质的影响i-2-i :灰的生产过程 石灰是由石灰石、白云石、方解石等原材料锻烧而得到的，石灰石的土要成分是碳酸钙(caco:)，仅含很少量的碳酸镁(Mgco: .因此用石灰石烧制成的石灰其主要成分是氧化钙Ca0，通常还含有少量的氧化镁Mg0和残渣。而白云石的成分是碳酸钙碳酸镁，经缎烧后，分别分解为氧化钙和氧化镁。当氧化镁对电石灰材料做路面结构层的分析含童超过5%时，即称做镁石灰，否则称做钙石灰。生石灰迂水就开始消解，同时放出大量热:MgC03一CaC03700C 900CMg0+Ca0+2C02 tCa0+Mg0+2H_0一Ca (OH) +Mg (OH):+热星1-2-2 f i灰与土的反应 将消石灰加到土中或将生石灰粉加到土中，并加水拌和后，土的性质和结构很快开始变化。开始是絮凝和絮聚，随后粘士颗料就形成粗粉粒状的较大的颗粒。这种变化将依次地改变土的液限，塑限、塑性指数和压实性能。絮凝作用往往为因T离子交换，一般是游离钙离子占据其他吸附在粘十矿物络合物周围的离子(如钠离子)。在碳化过程中，还会产生某些能发挥轻微胶结作用的碳酸钙。石灰与土的另一种反应是火山灰反应，这种反应会再次引起密实的土一钙混合物缓慢的胶结，在火山灰反应中，硅酸盐和铝酸盐元素从粘土矿物中分离，它们的溶解度取决于PH值。石灰可以增加土的PH值，并导致硅酸盐和铝酸盐的溶解度增加，从粘土矿物的晶体结构中获得硅、铝离子，而发生一系列火山灰反应，这种反应是长期进行了，断地减少，石灰土的离解成Cap和OH离子PH值也逐渐降低。随着反应时间增长，参加反应的石灰不 -a灰与土拌和后，初始阶段是Ca(OH):，这些离子改变着粘土矿物的电表面力，因此，添加Ca(OH)使土的结晶结构大部分损失了，这阶段进展的较快，它是造成凝胶相转化的过渡时期。凝胶物质能将矿物颗粒连接和胶结起来，从而改变整个孔隙结构，凝胶相可能是减少消石灰稳定土水分吸收和增加其抗水性的原因。 总之，根据化学分析和微观结构分析，通常认为，石灰加入土中后，发生一系列的化学反应和物理化学反应，主要有离子交换反应，Ca (OH)，的结品反应和碳酸化反应以及火山灰反应，这些反应的结果使枯土颗粒絮凝，生成品体氢氧化钙、碳酸钙和含水硅铝酸钙等胶结物，这些胶结物逐渐由凝胶状态向品体状态转化，致使石灰土的刚度不断增大，强度和水稳性不断提高。 石灰能明显地降低土的塑性指数。石灰加入土中后，土的塑限急剧增加，使塑性指数显著降低。这种塑性指数降低和强度增加是随时间进行的，但其作用却是立即发生的。同时，石灰加入土中后，可使土的体积变化明显减小，如果石灰的数量足够，还可以完全消除土的膨胀作用。用石灰稳定粘性十和粉性十时，石灰对十的物理力学性质的影响是:改善了十的结构，使其液限先增后减，而塑限明显增人，塑性指数明显减小，最佳含水量随剂量增加，最人干密度随剂L减小，无侧限抗压强度明显增加，抗压模量明显增人，吸水性减小，水稳性明显增加，体积变化明显减小和易性明显改善。1-2-3石灰的最佳剂星 用石灰稳定+.时，一般都存在一个最佳剂量，根据犬津市政研究所著名学者干立柱先生多年来的专题研究石灰稳定细粒土的最低齐i量应控制在6 96 a再低就影响了石灰与土的相互反应，达不到理想效果，而最高剂耸为2596,再高即不经济，反而对石灰移定土有害。石灰稳定细粒土的最佳剂童为896- 1896。可视不同的结构层和不同的土质，综合考虑而选用。 用石灰稳定塑性指数为15左右的枯性土时，垫层可选用8%石灰剂量，底基层和基层可选用12%石灰剂量。浏北工业人学硕i学位论文用不:灰稳定塑性指数为to左右的低塑性十时，垫层可选用log石灰剂量。QQ自矛七0 nU nU 00.d盆侧事缓层而底基层和基层可选用14 90- 15 96石灰齐UL。 使用石灰时，国内通常将生石灰块加水，使之消解为消石灰，并过筛后使用，消解要不过湿成团为度。为了消除欠火石灰和过火石灰的危害，一般应提前7d- lOd消解，而对镁石灰要提前10d- 15d消解。消解后的石灰，运到现场应尽快使用，如需堆放较长时间，应将石灰堆放在地势较高处.井用十将石灰堆覆盖封存。如用磨细生石灰时，与土拌匀后闷料3h再成型效果最佳。用生石灰粉处理湿软土基和过湿土，特别有利。0.o.o.2 9 6 8 10 12 19 16 18 石灰剂,%图1-1石灰剂量与抗压强度之间的关系 Fig.l.l The relation between compression and lime dose不同石灰剂量，塑性指数为8的低塑性土7天的抗压强度见图 1-3土质对石灰稳定细粒土物理力学性质的影响 石灰稳定土不同于水泥稳定土，其强度将随土中粘粒含量增加和塑性指数增加而增加。这说明土中粘土矿物增加或塑性指数增大，使得土的化学活动性增强，有利于石灰与土相互作用。石灰土的强度随土的PH值增大而增大，说明土中溶液的碱性较大时，有利于土中硅铝矿物等的解离，从而促进石灰与土之间的火山灰反应以及其他化学反应的进行。石灰土的强度有随土中CaCo:。含量增大而增大的趋势，其原因是CaCo,是一种难溶盐，具有一定的胶结性，可使土的粘聚力得到加强。此外，CaCo:。多，说明土的吸附综合体中Ca离子浓度加人，对其用石灰稳定是有利的。然而，石灰土的强度随土中有机质含量的增多而减小，这是因为有机质一般呈酸性反应，使土的PH值降低，再者有机质本身的水稳性差，遇水激烈膨胀，致使土体的强度降低。土中硅铝率的增人，石灰十强度也有减小的趋势，说明硅铝率增大，士中扩张性品格的粘土矿物(如蒙脱石)增多，因而其水稳性降低。 石灰稳定细粒土通常也由固相土颗粒、液相土溶液以及气相空气三相组成。士溶液是稳定土中各种化学作用的主要媒介，其组成与性质变化影响着稳定土的历程。稳定土的酸碱性来源于土、石灰及其相互作用的结果，石灰对石灰稳定十的酸碱性起控制作用，十的缓冲作用保证了稳定十结构形成过程中介质酸碱性的相对稳定性。 增人溶液的酸性或提高溶液的碱性是促进硅酸盐中硅、铝物质溶解的两种途径，提高碱性更有利于稳定土的硬化，且易于实现。稳定土强碱性不仅增大了土中硅、铝物质的溶解度，而且促成了硅、铝离子单体形态的多样化及其聚合体的形成。 十溶液中离子形态关联着稳定+-的硬化反应产物类型。硅、铝物质在溶液中以多种形态的离子存在，这决定了稳定十硬化产物的多样性。 稳定土的PH值随龄期，组成以及石灰的变化是其结构形成过程中内部碱消耗程度的反映。土的缓冲作用趋向于缩小碱的实际消耗幅度o PH值通过改变粘土颗粒电荷、溶液中离子形态，离子吸附能等方式影响稳定土过程中土的凝聚对电石灰材料做路ha结构层的分析硬化过程。 国内外研究均证明，石灰适宜T-稳定粘性土，而不适宜稳定塑性指数10以卜的低塑性土。就稳定细粒土而言，用石灰稳定塑性指数15左右以上的枯性十效果最好。 在公路路面基层施I;技术规范中规定.石灰稳定细粒土的塑性指数为15-20a 塑性指数在15以上的粘性土，更适宜用石灰稳定。 塑性指数在10以下的低塑性土，不适宜用石灰稳定。 塑性指数偏大的粘性土，应加强粉碎，否则会成十团影响石灰稳定土的质量。为使十块最人尺寸小于15mm，不采用两次拌合法。 用石灰稳定低塑性土时，不宜成型，如必须用塑性指数为10左右的亚砂十时，在春季可采用加人含量碾压，特殊养护的方法。在秋季可采用加覆土碾压，特殊养护的方法。 不同塑性指数的土，与不同的石灰剂量之抗压强度见图1. 2怕d芝侧燕遥绍l)二12a 石灰剂量%不同土质与抗压强度的关系2 The relation between .00 .且;三2图Fcompression strength and different soil 1-4施工工艺对石灰稳定细粒土物理力学性质的影响三。锄侧栩户 1.石灰土只有在最仕含水量卜才能经碾压成型达到最人干密度。不同的含水量W和不同的干密度rd的关系曲线为卜图1. 3 2.土的粉碎程度和拌和的均匀性对石灰稳定十的强度影响很大。土即要粉碎，颗粒小于1. 5cm,拌和又要均匀。 3.压实对石灰土强度的影响很关键，压实一定要按要求的机械和程序碾压。 4.养生条件和龄期也严重影响着石灰土的强度，高温和一定的湿度对石灰十强度的形成很重要。5 12 14 16 18 20 22 24 含水量% 图1. 3干密度与含水量关系Fig. 1.3 The relation between dry density and water conent河北工业人学硕卜学位论文第二章二灰土的应用 2-1绪论 虽然，石灰稳定土具有较高的抗压强度和一定的抗拉强度。强度形成得好的石灰稳定土是一种整体性材料，具有板体作用。石灰稳定土还具有较好的水稳性和一定的冰冻稳定性。多数土都可以用石灰进行稳定。石灰特别可以用来稳定不适宜用其他结合料稳定的塑性指数高的粘性土。由于石灰稳定+.是一种缓凝慢硬材料，从加水拌合到完成压实的延迟时间对其压实度和强度没有明显影响，因此，石灰稳定土便于施_，即可以用就地拌和法施_，又可以用集中拌和法施_I几，甚至用人l几拌和。在缺乏优质粒料的地区，采用石灰稳定十做路面的基层(高速和一级公路除外)和底基层，经常是比较经济的。设计正确、施上质量好的石灰稳定十基层或底基层的使用效果经常是好的。 但是，就一般的土而言，石灰稳定土的强度有一定的限制，强度的可调竹范围不人，特别是它的抗拉强度较低。因此，将它用作重交通高等级道路路面的基层就不大适宜。同时，塑性指数小的土，即使用12%以人的石灰剂量进行石灰稳定，也达不到较高的强度。石灰稳定土的收缩系数常大于其他类半刚性材料的收缩系数，在相同条件下，石灰稳定土基层的收缩裂缝比较严重。石灰土基层的表层较其他类半刚性材料基层的表层更容易因水侵入而软化，在裂缝处的冲刷卿浆现象也更严重。石灰稳定土的早期强度低，在温度较低时，其强度随龄期增长缓慢，所以石灰稳定土的施工期也短。石灰稳定土的水稳性和冰冻稳定性较其他半刚性材料差。 总之，虽然在石料比较缺乏的平原区，石灰稳定土做为路面的一个结构层次是比较理想的，但石灰土的强度有一定的限制，强度可调节范围不大，特别是它的抗拉强度低，对土质要求过高，塑性指数必须大于10，收缩裂缝比较严重等缺点。尤其是干缩、冷缩，易于产生裂缝的缺陷，是很不理想的，严重的降低了路而的使用质量，不能适应现代化道路建一设的需要，因此，如何改善和提高石灰十的性能，无论是从满足各地的筑路技术需要，还是推)新型材料不说，都是十分必要的。 经多年研究，一定数量的石灰和1一业废渣或石灰土中加入一定数量的业废渣，其路用性能均优于石灰十。不但具有良好的力学性能，板体性，水稳性和一定的抗冻性，其抗冻性较石灰十高得多，而其收缩性小于石灰十。 !_业废渣包括粉煤灰、煤渣、高矿矿渣、钢渣、冶金矿渣、煤研石等。本文重点研究石灰粉煤灰稳定细粒土，简称二灰土。实践证明，二灰土比石灰十更容易施I，特别是它一口.碾压结束后，就不怕卜雨，可以较.早在上通行施车辆。 石灰粉煤灰可以用来稳定各种土，产生一种可用做基层和底基层的棍合料，石灰、粉煤灰和土本身的性质都明显影响混合料的性质。对电石灰材料做路面结构层的分析 2-2原材料2-2-石灰如前所叙，多数石灰都可用作二灰土。石灰中氧化钙(Ca0)和氧化镁(Mg0)的含量对二灰十的强度有明显影响有效钙含量小于20%时，对二灰土的强度明显下降.石灰用量的多少对灰土强度的影响很明显，特别在粉煤灰用量人时，影响更明显。2-2-2土 如前所叙，对二灰十而言，通常二灰的强度高T -=灰十的强度，一般高20%,但是，在二灰中加+.可便于碾压成型。土的类别对灰土的强度影响很人，十的塑性指数愈大，二灰土的强度就愈高，但土块也愈难粉碎，土的塑性指数愈小，二灰土的强度就愈低，但土块较容易粉碎。因此，一般选用亚粘土。2-2-3粉煤灰 粉煤灰是火力发电厂的副产品，它是磨细煤粉燃烧后从烟道排出的废品。它由机械装置或静电聚灰装置收集，再由输送管道，输送到集中、贮集区。沧州电厂的湿排灰即粉煤灰，已经成为一公害，人量的粉煤灰，污染环境，侵iii土地，它的贮存都己经成了问题。所以粉煤灰的利用，即有技术方面的原因，义有经济、社会、环保等方面的原因。 粉煤灰是一种火山灰材料，是一种硅质的或硅铝质材料。它本身很少或没有粘结性，但是，当它以细分散的状态与水和消石灰混合时，在常温下与氢氧化钙发生反应能形成一种具有粘结性的化合物。粉煤灰颗粒是实心的或空心的球状颗粒，玻璃含量(非品质材料).片71%88%，这种非品质成份是石灰粉煤灰火山灰反应中的土要成分。粉煤灰的土要成分是硅、铝、碳、铁、钙、镁、硫的氧化物，详见卜表: 表2.1沧州地区粉煤灰的化学成分和含量Table 2.1 chemical component and content of flvash in CansZhou 土要成分SiOz A1203 Fe203 Ca0 Mg0 S03烧失量比表面积 含量0，04257 2236 4一15 27 0.4一1.2 2500cm/g 沧州的粉煤灰氧化钙含量2%7%，属T硅铝粉煤灰。粉煤灰的硅、铝、铁的氧化物即氧化硅、氧化铝、氧化铁的总含量人于70%，最人烧失晕低于20%,比表面积人于2500cm/g,是合乎规范要求的。 粉煤灰的含炭量即在8000C、 9000C温度下能烧失的量，含炭量即烧失量过人会影响其活性，当含炭量超过30%时，对混合料的强度会有明显影响，因此，要求烧失量不超过20%为好。 粉煤灰中氧化物的含量对二灰十的强度有明显影响.因此，规范规定氧化物即粉煤灰中Si0_, A1,0:, Fe:O:，的含量总和要大于70%0 粉煤灰颗粒的粗细直接影响与石灰混合后反应生成物的数量，从而影响混合料的强度，粉煤灰的颗粒愈细，比表面积愈大，粉煤灰的活性愈强，从而增加混合料的抗压强度。i1北工业)、学硕I学位论文 粉煤灰具有活性，也称粉煤灰火山灰活性，这是于旨火山灰物质所具有的与不:灰发生反应的性能。粉煤灰本身并不具有水硬性，与水拌合后也不能产生明显的强度，粉煤灰与石灰棍合后，再加水，则能与氢氧化2钙等发生反应，反应后生成.兔刘娜巴滚各种水化物。 石灰粉煤灰I合物的强度随其配合比而变。石灰粉煤灰的配合比在1:21:4范围内，棍合物强度最高。 石灰粉煤灰之配合比对混合料强度的影响见图2. 1 0 石灰粉煤灰水体系中，石灰粉煤灰发生反应并形成枯结性材料是很复杂的，在石灰粉煤灰混合料中形成的主要胶凝性化合物，主要是水化硅酸钙，水化铝酸钙和石灰剂泵10 15 20 25 30 35 40 45 图2.1石灰剂价与强度之问的关系Fig.2.1 The relaton between compression strength and lime dose水化硅铝酸钙，也可能生成硫铝酸盐.粉煤灰中的非晶质的玻璃质材料是形成复杂硅铝化合物的组成成分。石灰粉煤灰混合料的强度和耐久性直接取决于石灰与粉煤灰反应后形成的胶结性化合物的数量，因这些反应受时间和温度的影响，因此，养生条件即养生温度和养生时间对混合料的性质有很大影响。除石灰粉煤灰间的主要反应外，石灰与土也要起反应，这种反应是离子交换，聚凝团聚以及土与石灰的火山灰反应。而火山灰反应的产物有助T-发展稳定混合料中的枯结性基体。 二灰十棍合料，在压实成型后，系由固相即石灰、粉煤灰，土颗粒，液相即水溶液和气相空气二相组成。二相之间相互作用的结果，产生了二灰土的强度等I程性质。 在一灰十的强度形成过程中，二相间发生的基本作用土要是:石灰粉煤之间的火山灰反应，石灰与土之间的离子交换作用，絮凝团聚作用和火山灰作用。以及石灰白身的解离、结品作用和碳化作用等。这些作用的进行都是通过液相介质来完成的。从稳定土强度贡献的大小来说，石灰与粉煤灰之间的火山灰反应则是最主要的作用过程，同时，石灰的解离作用是所有过程的基础，而石灰与土之间的离子交换作用，絮凝团聚作用则为二灰土的强度形成提供了有利条件，石灰与十和粉煤灰中火山灰物质的反应以及石灰的结品作用和碳化作用又进一步增加了稳定土的强度。 二灰土组成二相体系后，先由石灰在液相中溶解解离，产生二价的Ca一 ,M g，以及提供较高PH值的碱性环境，在此前提下，最快发生的是石灰与土之间的离子交换作用和絮凝团聚作用。结果，使二灰十发生体态的变更，表现出十的塑性指数降低，和易性改善等程性质的改变。十的结构发生明显变化，出现较人粒径的“聚集体”，从而，使加I1土P.-有初期的稳定性。继而，由于粉煤灰硅铝玻璃体以及十中的活性Si0_, A1_0:成分在碱性环境卜被溶蚀，在液固界面上或液相中与Ca作用，发生火山灰反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等系列胶结性的物质。随着火山灰反应的进行，并伴随着石灰的白结品作用和吸收空气中CO:的碳化作用，以火山灰反应产物为土的胶结性物质，在稳定土固对电石灰材料做路面结构层的分析相间隙中形成结品体网状结构，联结固相成一雄体，发展成为具有很高强度和稳定性的二灰十材料。 有许多因素影响一灰土的性质，这些因素归纳起来土要还是材料，配合比，施I一和养生。 石灰的数量，粉煤灰中硅(SiO:)和铝(A1_0:,)的含量，密实度、粉煤灰细度、温度、龄期影响着火山灰反应，其数星数值越大，反应也越好。由抗压强度来看，了!灰的数量，粉煤灰中硅铝的含量，密实度和龄期影响火山灰反应的极限强度。还有水份，粉煤灰的含碳量等都影响着二灰土混合料。 材料，土要指石灰、粉煤灰和土，其数量与性质影响着二灰土棍合料的性质。 配合比也影响着二灰土棍合料的性质，正常的配合比选择是要达到二灰土有满意的质量，同时费用最低。 在二灰十lf合料中，粉煤灰用量越多，初期(7d)强度越低，三灰十的初期抗压强度常低于同一石灰剂量的石灰十的强度。龄期二个月时，二灰十强度的增长幅度，则随粉煤灰用量的增加而增大，其强度较同一石灰剂量的石灰十的强度高40%以上。而且，在石灰用量占混合料总重5%以上的情况下，粉煤灰用得越多，乙灰十的强度比石灰土的强度高出的百分率也越大，可高出I00%以上。当龄期三个月时，二灰土的抗压强度可超过4. 0- 5. OMpa，而石灰土的强度最高的也只有2. 4Mpa。通常取石灰与粉煤灰之比值为1:3。而二灰与细粒土的比例可以是10:90-30:70。即石灰与粉煤灰的比例为1:2-1:4，而石灰加粉煤灰与细粒十的比例为10 : 90- 30 : 70 0 2-3二灰土试验2-3-1备料 五月初进行备料 1,石家庄消石灰，钙镁含量为58. 7%; 2、沧州电厂粉煤灰，SIOa=43.25%, AL;:O:,=28.26%, FeO:,=7.87% 3、低液G粘1-，IP=13. 5%02-3-2击实试验五月十四日进行二灰十击实试验，结果如卜表2. 2: 表2. 2不同级配的最大干密度与含水量一览表 Table 2.2 Maximum dry density and water content of diterent grade石灰:粉煤杰:土最大干密度(g/cm)8: 16: 76 8: 20: 728: 24: 68:28: 648: 32: 60最佳含水量(%)21 .922. 7石灰:粉煤灰:土最大干密度(g/cm)10: 20: 7010: 25: 6510: 30: 6010: 35: 5510: 40: 50最佳含水量(%)21. 62 3. 524. 026. 3河北工业人学硕I学位论文石灰:粉煤灰:土最大干密度(g/cm)最佳含水量(g/cm)12: 24: 6412: 30: 5812: 36: 5212: 42: 4612: 48: 404943393530212325. 92 7. 3282-3-3强度试验五月三十一日进行无侧限抗压强度试验，结果如下表2. 3:表2. 3二灰土强度试验表Table 2.3 The strength of lime-flyash mixture in test石灰:粉煤灰:土7天强度MPa强度CV14天强度MP a强度CV28天强度MPa强度CV56天强度MPa强度CV8: 16:76 0.69 6.02 0.79 6.15 1.03 2.91 1.40 4.458: 20: 72 0.64 5.23 0.76 6.92 0.96 5.93 1.39 6.108: 24: 68 0.64 7.40 0.77 5.09 0.99 7.21 1.44 5.558:28:64 0.69 6.29 0.74 3.61 1.04 5.09 1.45 7.408:32:60 0.67 7.67 0.75 4.94 1.08 7.94、.1. 52 7. 8410:20:70 0.7 4.64 0.84 4.64 1.17 8.14 1.85 6.0410:25:65 0.73 6.35 0.91 3.83 1.23 6.62 1.93 5.3009-941010:30: 60:35: 550. 7 40. 8 0o. 870. 8 86. 262. 2 326213. 6 25. 985. 775. 0210:40:50 0.74 6.74 0.89 3.06 1.16 9.62 1.88 3.9412: 24: 6412: 30: 580. 7 80. 8 20. 8 21. 204. 695. 2718389562442. 385. 827. 21门扩了l口、2-3-4总结 从试验得知 1、在相同石灰剂量下，石灰与粉煤灰的配合比愈大，最大干密度星降小的趋势。 2、在石灰与粉煤灰的配合比相同的情况下，石灰剂量越大，最大干密度也卜降。 3、同一石灰剂量，石灰与粉煤灰的配合比愈大时，开始强度变化不大，但增长幅度愈来愈人，增长速度随粉煤灰的增多而加快。 4、相同的配合比、石灰剂量的增多强度增大。 5,灰土可以做底基层，如做基层时石灰剂量应大于12 96 0对电石灰材料做路面结构层的分析第三章石灰、粉煤灰稳定级配碎石 虽然二灰土较石灰土有很多优点，但石灰粉煤灰十的强度还是较低，尤其是早期强度低，结构层铺筑后不能及时通行重行车辆，而且，施时对气温有一定要求，施i;季节较晚时，混合料的强度得不到发展，所以，在高等级道路上，二灰十只能用作路面的基层，规范规定二灰土不应做止级和二级以上公路高级路面的基层。 如果用石灰和粉煤灰来稳定级配碎石，在压实机械碾压过程中是稳定的，并能压实到高的密度，即可增加混合料的强度，特别是早期强度，又可解决边施卜边通车的问题，同时，这种混合料有较好的力学稳定性，使用过程中，较少裂缝，也容易与沥青面层粘结牢固，这种二灰粒料适宜做高级沥青路面的基屑。 二灰稳定级配碎石，其可变因素是石灰与粉煤灰的比例和石灰加粉煤灰与级配碎石的比例。就抗冲刷能力和收缩性能而言，密实式混合料明显优于悬浮式混合料。也就是说二灰稳定级配碎石混合料其粒料含量为so96-ss%.石灰加粉煤灰含量为20- 1296，起填充粒料的孔隙和粘结作用。 不同的材料，不同的石灰，粉煤灰和不同的级配碎石，应做，室内材料组成设计，使其混合料具有合适的强度和耐久性，具有小的收缩性和强抗冲刷能力，容易摊铺和压实，而且，最经济。一般二灰稳定级配碎石混合料，粒料含量要人于8096，石灰加粉煤灰含量要小于2096，而石灰与粉煤灰含量比例为1:2-1:9为好。 二灰稳定级配碎石混合料的性质随石灰和粉煤灰的性质，混合料的比例，级配碎石材料及加，含水量、密度、养生条件而变。评价二灰稳定级配碎石混合料养生后质量的是无侧限抗压强度，这种混合料在标准养生后的抗压强度要人于1. 1MPa，在使用一年后其抗压强度可超过IOMPao灰稳定级配碎石混合料的弯拉强度明显低于其抗压强度，一般弯拉强度是抗压强度的2 0 96，而弯拉强度为劈裂强度的2. 5倍。在石灰、粉煤灰稳定级配碎石棍合料中，石灰与粉煤灰间的连续火山灰反应提供了白动愈合材料中的裂缝能力，愈合的程度取决于混合料发生破坏时的龄期，破坏面的接触程度和养生条件是否具有反应产物和含水最。白动愈合可以改善，这种混合料的耐久性和抗疲劳能力。配比合适，施I:和养生得好的止灰级配碎石混合料具有好的抗冻胀能力。 同样，一灰稳定级配碎石混合料的性质，土要取决于材料，配合比、施I:和养生。材料和配合比如前所述不再赘叙。 施I一中，灰稳定级配碎石混合料的拌和很重要，只有全部材料充分拌和，这种混合料才能达到最人的效果。一定配合比的二灰稳定级配碎石棍合料的压实密度明显影响混合料的强度和耐久性，增加密度会改善强度和稳定性。 合适的条件如水分、温度、时间等对二灰稳定级配碎石混合料的养生十分重要。因为二灰的火山灰反应需要水，必须保持混合料中的适宜水分。混合料的压实含水量要接近最佳含水量。止灰稳定级配碎石棍合料压实成型后，更适宜在潮湿条件卜养生，甚至在水中养生。再者，二灰的火山灰反应与时间和温度有关，养生时间和养生温度影响着混合料的抗压强度。在相同温度条件下，二灰稳定级配碎石混合料的强度随龄期而增长，前期增长较快逐渐减慢。 这种具有较好的力学稳定性的二灰稳定级配碎石是一个较好的高等级路面基层的结构层次。io河北T业人学倾I学位论文第四章电石灰的应用 4-1绪论 石灰是用含碳酸钙c caco)较多的石灰石经goo-iooo c高温缎烧而成的气硬性胶凝材料。 石灰石也是一种资源，为了节省资源，再者石灰石在缎烧过程中也造成环境污染，随着国家退耕还草，封山育林等措施的实施，采、烧石灰石将被控制，那么寻找一种能代替石灰的新材料将是当务之急，尤其是平原区。 环境保护是我国的一项基本国策，对此，国家相继制定了有关法律、法规和一系列方针、政策及与之相配套的实施措施，走出了一条具有中国特色的环境保护道路，强化环境执法监督，采取切实有力措施，检查环境保护法律、法规的贯彻落实，严厉打击那些造成严重污染和破坏生态环境影响极坏的违法行为。 近年来，由于工业“三废”大量排放，危害农业和农民利益方面的环境污染事故及污染纠纷逐年增加。国家明文规定，严格控制工业污染，绝不允许企业通过社会转嫁污染来换取自身的高效益。各级政府环保行政主管部门及各级工业主管部门要加强对重点工业污染源的监督检查，一经发现要严肃处理。国家规定:加强城市环境综合整治工作，要认真治理大气、水体、噪声和固体废弃物污染等，对一工业固体废弃物实行综合利用或做无害化处理。 目前一L业固体废弃物越来越多，堆积如山，不仅占去大片土地，还严重污染环境，必须治理，大力发展吃“废” “三废”的治理必须加强体废弃物的处理确是个难题， 废气、产业和综合利用。废水可通过控制和处理达标排放，而固必须想法综合利用和吃掉“它”。沧州是一座化卜城市，其化_行业排放的一种卜业废渣一一电石灰是固体废弃物，百万方，每年排放达25万方左右，由于多年的积累排放，电石灰的堆积如山，不但对环境造成很大污染， 现存电石灰己抵达儿而且侵iii了大片耕地，口前还在继续侵:f扩大存放面积。电石灰对四周居民人体和农田造成极人危害，它的:!，地、毁地也日益成为企业的一大负担，制约着企业的生产发展。同时，象这种环境污染一浸地、“吃”地、危害农田、危害人身安全，国家也是不许可的。 所以，电石灰的综合利用和“吃灰吃废”是解决环境污染、“退污还田”、给企