Durability and microstructure analysis of the road base material prepared from red mud and flue gas desulfurization fly ash

The present study aimed to investigate the durability and microstructure evolution of road base materials(RBM)prepared from red mud and flue gas desulfurization fly ash.The durability testing showed that the strength of RBM with the blast furnace slag addition of 1wt%,3wt%and 5wt%reached 3.81,4.87,and 5.84 MPa after 5 freezing–thawing(F–T)cycles and reached 5.21,5.75,and 6.98 MPa after 20 weting–drying(W–D)cycles,respectively.The results also indicated that hydration products were continuously formed even during W–D and F–T exposures,resulting in an increase of the strength and durability of RBM.The observed increase of macropores(>1μm)after F–T and W–D exposures suggested that the mechanism of RBM deterioration is pore enlargement due to cracks that develop inside their matrix.Moreover,the F–T exposure showed a greater negative effect on the durability of RBM compared to the W–D exposure.The leaching tests showed that sodium and heavy metals were solidified below the minimum requirement,which indicates that these wastes are suitable for use as a natural material replacement in road base construction.

红层泥岩填料的力学特性及本构模型研究

在红层泥岩地区进行道路工程施工时,考虑到材料短缺和成本问题,常常采用就地取材的方式作为路基填料。为了研究红层泥岩填料的适用性,选取甘肃省永登县某工点的风化红层泥岩填料为研究对象,在室内开展一系列三轴CU剪切试验,探究含水率、围压和压实度对应力-应变曲线、峰值(残余)强度、抗剪强度指标的影响,并对不同类型的应力-应变曲线,分别采用相应的模型进行拟合。研究结果表明:含水率、围压和压实度对其物理力学特性具有显著影响;对符合应变软化型规律的曲线,采用沈珠江的双曲线模型拟合的规律一般;对符合应变硬化型规律的曲线,采用Duncan-Chang模型拟合的规律较好。研究结果可以为甘肃省红层泥岩路基的病害处治与维修提供参考依据。

赤泥基路用材料中主要金属的浸出行为及其路用固化效果

赤泥高碱高氟和多金属含量等污染特性会影响其资源化利用。针对赤泥路用存在潜在环境风险的主要金属,重点研究赤泥基路用材料制备过程对主要金属污染物的浸出环境行为与固化效果的影响。结果表明,不同赤泥基路用材料金属总量大小与浸出含量水平受铝土矿产地、氧化铝生产工艺以及制备过程添加的材料等的影响,赤泥基路用材料的制备过程对Al、As、V、Se、Mo有显著固化效果,使其浸出含量分别降低了10.97%~75.77%、97.84%~99.90%、98.16%~100.00%、90.62%~99.34%、61.60%~87.66%,但对Na、Fe、K、Ba、Cr的固化效果不明显反而会使其浸出含量增加,应注重材料制备过程的质量控制。在实际道路应用过程中长期风险评估应重点关注但不限于赤泥基路用材料中Na、总Cr、Cr^(6+)、V、Se、Mo的迁移转化等环境行为。

基于道路碎石底基层赤泥基胶凝材料应用研究

将赤泥基胶凝材料应用于道路碎石底基层是一项新兴的研究领域,旨在改善道路基础层的稳定性和耐久性。本文通过赤泥基胶凝材料在公路工程中应用,对其进行了研究和分析,通过改善赤泥在碎石底基层中的抗剪强度和抗水稳定性,添加适量的胶凝材料,提高了路基强度和稳定性,结果显示,该材料的使用提高了碎石底基层的抗冻融性能和耐久性,在路基工程中具有良好的应用前景。

堆积型铝土矿赤泥混凝技术路用研究与应用

赤泥作为氧化铝生产过程中产生的工业固体废弃物,其堆存量的日益增长对环境造成了极大的威胁。目前赤泥作为路用耗材已成为赤泥资源化利用的重点领域。赤泥通过激发剂改性,可用于道路基层和面层。本文设计试验研究了堆积型一水硬铝石生产氧化铝所产赤泥的物理与力学性能、赤泥基稳定碎石和赤泥基混凝土各项工作性能。试验得出:赤泥中含铁量较大,颗粒极细易成团等;赤泥基稳定碎石在赤泥含量50%,激发剂掺量为10%,养护7 d后无侧限抗压强度可达到7.5 MPa,水稳性良好。赤泥基混凝土在赤泥掺入40%替代细集料时,养护28 d后无侧限抗压强度达到30 MPa以上,抗折强度达到6.5 MPa,同时抗渗等级达到P10,磨耗量小于2400 kg/m^(2)。以上均达到路用性能要求,为赤泥的路用研究与工程应用提供了依据。

烧结法赤泥道路材料工程应用实例及经济性分析

赤泥大规模综合利用是一项世界性的难题。赤泥作为道路材料是消耗赤泥量较大的一种综合利用方式。本文利用国内氧化铝厂烧结法赤泥、电厂粉煤灰为主要原料，系统进行了烧结法赤泥作为路面基层材料的室内实验．在此基础上，在山东淄博建造了第一条烧结法赤泥的示范性公路，全长约4km，共消耗干基赤泥约15kt。是近年来消耗赤泥量最大的应用工程。经过交通部门现场钻芯取样，赤泥基层强度达到了一级公路和高速公路的国家标准。经过经济性分析，赤泥混合基层的工程造价比传统基层材料单位压实方低10-20元。

水泥赤泥稳定级配碎石基层的性能研究

通过对水泥赤泥稳定级配碎石混合料原材料的物理性能、混合料最佳含水量的测定以及配合比设计，从室内无侧限抗压、劈裂强度、弹性模量、室内回弹模量、抗冻性及固化机理几个方面，分析研究了水泥赤泥稳定级配碎石的特性。研究结果表明：掺加赤泥的混合料的各种性能均优于未掺加的混合料，根据各室内试验结果最终确定了混合料中赤泥的最佳掺量范围为10％～16％。

高速公路路基加筋红层泥岩填料三轴试验研究

采用三轴试验主要从施工压实度方面对红层泥岩填料的物理力学特性进行研究。试验表明,压实度的提高虽然可以提高素土体的强度,但同时也降低其延性,加入土工化合物后可增加土颗粒的侧向约束、提高其围压达到改善土体路用性能的目的,同时加筋后不仅大幅提高了红层泥岩填料的峰值强度与残余强度,而且增大了峰值应变的区间并改变了土体的应力-应变模式。结合现行施工规范分别给出红层泥岩素填料及加筋填料合理的施工压实度,为确定高速公路施工压实度提供了可靠的数据支持。

赤泥高等级路面基层材料的工程应用

探讨了赤泥的大块率、混合料含水率、石灰剂量以及外加剂对路面基层强度的影响规律。结果表明,赤泥中粒径大于10mm的大块颗粒所占比例对试件的抗压强度有明显的影响,应该控制在10%以下;混合料含水率在45%左右时抗压试件强度最高;在实际的工程应用中推荐配合比为陈赤泥∶粉煤灰∶石灰=75∶15∶10;外加剂中石膏粉和造纸黑液最有利于提高基层初强度。采用路拌法施工工艺修建的一条全长约4km的烧结法赤泥路面基层示范公路,经过现场钻芯取样,强度达到了石灰工业废渣稳定土的一级和高速路的强度要求。

碱激发赤泥胶凝材料性能与其应用可行性研究

为探讨赤泥的再生利用问题,利用碱激发原理开展了碱激发赤泥胶凝材料研究。设计了不同碱激发材料和配合比,进行了碱激发胶凝材料宏观性能和微观机理研究,在此基础上,进行了碱激发赤泥稳定建筑垃圾集料的道路基层材料性能试验。结果表明:碱激发赤泥形成了新的化合物,水玻璃激发赤泥的强度高于石灰激发赤泥的强度,但前者干缩率较大,石灰稳定赤泥具有较好的综合性能。选择合适的配合比,以石灰赤泥为胶结料稳定废旧混凝土类建筑垃圾骨料制备的道路基层材料,可满足各级公路道路基层的强度要求。

赤泥的路用性能研究现状及其环境影响控制技术

为了更好促进赤泥固体废弃物的资源化利用,介绍了我国赤泥的主要分布区域及类别;详述了原生赤泥和改性赤泥的物理力学性质;主要处理处置技术和应用现状。对其作为路基路面材料的合理性进行了研判。从碱性调控、重金属污染以及放射性防控三个方面介绍了赤泥路用材料对黄河流域、南水北调沿线地下水和周边土体赋存环境的影响机制。指出了赤泥应用中需重视的问题,提出了赤泥在路用材料中应用应重点关注研究的方向。研究和分析可为赤泥作为路基路面材料的合理应用及其环境影响控制提供基础资料和技术依据。

赤泥路面基层材料性能对比研究

文章对不同年份赤泥基层材料的性能进行了对比分析,试验结果表明,1年、3年、10年赤泥混合料7天抗压强度均可达2.9 MPa以上,28天抗压强度达到3 MPa以上,远远超过路基标准;三种混合料的回弹模量基本相同,保持在580 MPa左右;抗冻性方面,3年和10年混合料要优于1年混合料;运用液塑限联合测定法测定液塑限,发现其值有随年份递减的趋势。

赤泥在土建工程中的应用与展望

赤泥的矿物成分,化学性质与水泥、粉煤灰、黏土等物质具有不少相似处。而水泥、粉煤灰、黏土等物质在土建中发挥了巨大的作用。

赤泥—煤矸石基公路路面基层材料的耐久与环境性能

以拜耳法赤泥、煤矸石和粉煤灰等工业固废为基本原料在实验室制备了一种公路路面基层材料,并研究了其力学性能、耐久性能和环境性能.通过开展干湿循环以及冻融循环试验研究了该公路路面基层材料的耐久性能,并利用ICP浸出试验和放射性检测研究其环境性能.结果表明,赤泥-煤矸石基路面基层材料赤泥和煤矸石掺量之和75%、固废总掺量97%时,7 d养护后无侧限抗压强度达到6 MPa以上;经过20个干湿循环后,矿渣掺量为5%的路面基层试块强度为5.98 MPa,满足国家标准;经过5个冻融循环后,路面基层材料的7 d抗压强度仍然达到6.89 MPa,具有良好的耐久性能.浸出试验结果显示,浸出液中Na＋浓度均符合国家饮用水标准,同时浸出液中Zn、Hg、Cu、Pb、Ni等重金属均未检测出;放射性试验结果表明,试验所用纯赤泥的放射性符合相应的国家标准.通过对该路面基层材料进行固碱分析以及能谱分析发现,硅铝体系能有效固结钠离子.此公路路面基层材料具有良好的环境效益和社会效益,拓宽了路面基层材料的选材范围.

赤泥基胶凝材料半柔性路面应用

针对目前半柔性路面胶凝材料(如水泥基等)易溶蚀、高收缩、低流态等问题,将矿渣粉引入赤泥体系中进行复合,构建了赤泥-矿渣粉二元体系胶凝材料。为明确该胶凝材料的灌注效果、路用性能及抗滑功能性,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)研究赤泥基胶凝材料在冻融循环下的重金属离子溶出情况;采用CT扫描和锥束滤波反投影重构的方式对灌浆养护7 d后的赤泥基半柔性路面进行效果评价;采用马歇尔稳定度试验、低温弯曲破坏试验和自主研发的轮式加速加载磨光机及配套试验,评价赤泥基半柔性路面的基本路用性能和抗滑功能。结果表明,赤泥和矿渣粉的掺量比为1∶1、水灰比为0.85时,赤泥基胶凝材料对基体沥青混合料灌浆效果最优;开发的赤泥基胶凝材料具有环境污染小、流动度好、力学强度高等优点;赤泥基胶凝材料灌注过后得到的半柔性沥青混合料灌浆效果良好,满足半柔性路面的各项技术标准,且适用于中国南方湿热多雨地区。在实际应用中,应在灌浆结束后对赤泥基半柔性路面进行表面处理以保证其抗滑性能。