论文中文题名: | 水泥稳定镁渣-风积沙路面基层材料性能研究 |
姓名: | |
学号: | 19204053040 |
保密级别: | 保密(1年后开放) |
论文语种: | chi |
学科代码: | 081401 |
学科名称: | 工学 - 土木工程 - 岩土工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2022 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 道路工程 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2022-06-15 |
论文答辩日期: | 2022-06-05 |
论文外文题名: | Research on the Performance of Cement-Stabilized Magnesium Slag-Aeolian Sand Base Material |
论文中文关键词: | 道路工程 ; 水泥稳定镁渣-风积沙 ; 半刚性基层 ; 路用性能 ; 施工工艺 |
论文外文关键词: | Road engineering ; Cement-stabilized magnesium slag–aeolian sand ; Semi-rigid base ; Road performance ; Construction technology |
论文中文摘要: |
随着我国交通运输业快速发展和西部大开发战略深入推进,榆林市公路建设需求日益增长,而当地筑路材料匮乏,外运土石会大幅增加施工成本且破坏生态环境。榆林市镁产业集聚,镁渣大量排放严重污染环境且阻碍镁产业发展,另一方面该市境内风积沙资源丰富,若能将镁渣和风积沙作为路面基层材料,可实现变废为宝、就地取材,解决筑路材料短缺问题。目前鲜有关于镁渣-风积沙路用技术性能和施工工艺的研究,因此论文将榆林镁渣和风积沙作为水泥稳定基层材料,在测定材料特性的基础上,对基层材料组成、强度形成机理、路用性能及施工工艺等方面开展了以下工作: (1)测试了镁渣和风积沙的基本技术特性,结果表明其适合用于水泥稳定类材料。 (2)开展了风积沙掺配前后的水泥镁渣胶砂试验,证明了风积沙对掺镁渣水泥基材料力学性能具有良好配伍性。拟定9组水泥稳定镁渣-风积沙混合料配合比,进行了击实试验和7d无侧限抗压强度试验,结果表明混合料的击实特性、7d抗压强度与镁渣含量呈正相关性,其7d抗压强度可满足各类交通和公路等级路面(底)基层的强度要求。最后通过XRD和SEM技术,进一步分析和验证了混合料的强度形成机理。 (3)选取5组试验配合比,试验研究了镁渣含量、水泥剂量和养护龄期对无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗压回弹模量、弹性模量、水稳定性和抗冻性能的影响,结果表明混合料力学性能、水稳定性和抗冻性能良好,增加镁渣含量和水泥剂量对各项路用性能具有积极作用,且各力学性能随水泥剂量和养护龄期的变化规律符合水泥稳定类基层材料特点。 (4)采用ABAQUS有限元软件建立三维道路模型,通过上-下-底基层层间接触状态模拟水泥稳定镁渣-风积沙基层连续状态和三种施工工艺,分析了在行车荷载作用下层间接触状态对路面各结构层力学响应的影响以及各指标受影响程度,结果表明层间接触状态改变对各结构层力学响应的分布和数值均有一定程度的影响,上、下基层最为显著;综合路面性能和施工成本,推荐采用分层连续施工。 (5)结合室内试验和数值模拟研究结果,提出了水泥稳定镁渣-风积沙基层施工关键技术,依托实体工程进行试验段铺筑、现场质量检测、跟踪观测和效益分析,结果表明水泥稳定镁渣-风积沙混合料和施工工艺用于重载交通路面基层和底基层具有工程适用性,社会效益和经济效益十分显著。 论文研究成果可为镁渣、风积沙作为基层材料的应用与推广提供理论依据和技术指导,为类似工业废渣资源化利用和沙漠地区筑路提供新思路,对于推动我国沙漠和矿产资源集中地区的经济可持续、均衡发展及环境保护等方面具有现实意义。 |
论文外文摘要: |
With the rapid development of China’s transportation industry and the in-depth promotion of the Western Development Strategy, the demand for highway construction in Yulin City is growing, while the local road construction materials are scarce, and the transportation of foreign soil and stone will greatly increase the construction cost and destroy the ecological environment. The magnesium industry in Yulin City is concentrated, and a large number of magnesium slag discharge seriously pollutes the environment and hinders the development of magnesium industry. On the other hand, the city is rich in aeolian sand resources. If magnesium slag and aeolian sand are used as pavement base materials, waste can be changed into treasure, local materials can be obtained, and the shortage of road construction materials can be solved. At present, there are few studies on the road performance and construction technology of magnesium slag and aeolian sand. Therefore, Yulin magnesium slag and aeolian sand are used as cement stabilized base materials in this study. Based on the determination of material properties, for the composition of base material, strength formation mechanism, road performance and construction technology, the following works have been done: (1) The basic technical characteristics of magnesium slag and aeolian sand were tested and analyzed. The results show that magnesium slag and aeolian sand are suitable for cement stabilized materials. (2) The test of cement magnesium slag mortar before and after mixing with aeolian sand shows that aeolian sand has good compatibility on the mechanical properties of magnesium slag cement-based materials. The compaction test and 7 d unconfined compressive strength test of 9 groups of cement stabilized magnesium slag- aeolian sand mixture were carried out. The results show that the compaction characteristics and 7 d compressive strength of the mixture are positively correlated with the content of magnesium slag, and the 7 d compressive strength can meet the strength requirements of various traffic and highway grade pavement (sub) base. Finally, the strength formation mechanism of the mixture was further analyzed and verified by XRD and SEM techniques. (3) The effects of magnesium slag content, cement dosage and curing age on unconfined compressive strength, splitting strength, compressive modulus of resilience, elastic modulus, water stability and frost resistance were studied by selecting five groups of test mix proportions. The results show that the mechanical properties, water stability and frost resistance of the mixture are good. Increasing the magnesium slag content and cement dosage have a positive effect on the road performance, and the variation of mechanical properties with cement dosage and curing age conforms to the characteristics of cement stabilized base materials. (4) The three-dimensional road model is established by ABAQUS, and the continuous state and three construction technologies of cement stabilized magnesium slag and aeolian sand base are simulated by the interlayer contact state of upper-lower-subbase. The influence of the interlayer contact state on the mechanical response of each structural layer of the pavement under traffic load is analyzed, and the influence degree of each index is calculated by grey correlation degree method. The results show that the change of interlayer contact state has a certain degree of influence on the distribution and numerical value of the mechanical response of each structural layer, and the upper and lower base layers are the most obvious. Considering pavement performance and construction cost, layered continuous construction is recommended. (5) Combined with the results of laboratory test and numerical simulation, the key construction technology of cement stabilized magnesium slag- aeolian sand base is put forward. The paving of test section, field quality inspection, tracking observation and benefit analysis are carried out based on entity engineering. The results show that the mixture and construction technology have engineering applicability for heavy traffic pavement base and bottom base, and the social and economic benefits are very obvious. The research results of this study can provide theoretical basis and technical guidance for the application and promotion of magnesium slag and aeolian sand as basic materials, and provide new ideas for the resource utilization of similar industrial waste slag and road construction in desert areas. It has practical significance for promoting the sustainable and balanced economic development and environmental protection in desert and mineral resource concentrated areas in China. |
参考文献: |
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中图分类号: | U416.2 |
开放日期: | 2023-06-15 |