干法脱硫灰用作路基材料的应用分析.docx

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1、干法脱硫灰用作路基材料的应用分析为了评估干法脱硫灰用作路基材料的可行性，本研究通过室内击实、无侧限抗压强度试验，检测干法脱硫灰的最正确含水率、最大干密度及无侧限抗压强度，并建设脱硫灰不范工程道路。结果说明，脱硫灰28d、18Od无侧限抗压强度分别为4.3MPa,11.3MPa,道路路面弯沉值为59mm,可满足四级公路路面弯沉值设计要求。干法脱硫灰的成分及性质受煤种、脱硫剂和工况等的影响而有所不同。根据脱硫灰的特性，目前国内外已研究开发包括水泥、蒸压砖、加气混凝土砌块、砂浆等诸多干法脱硫灰产品。二灰土是由石灰、粉煤灰和土，经加水拌合、养生后形成的具有一定抗压强度的筑路材料，被广泛地用于公路路基施

2、工。脱硫灰是半水亚硫酸钙、消石灰、碳酸钙等钙基化合物及粉煤灰的混合物，含有二灰土的主要组分。脱硫灰中的消石灰与粉煤灰加水后，会发生类水泥的胶凝性反应生成水化硅酸钙，从而产生强度，具有路基材料应用的理论可行性。本文利用火电厂脱硫灰的理化特性，提出一种新型综合利用方式，尝试将干法脱硫灰用于公路等地基软弱土的换填,增强路基、地基的承载力。1原材料与试验方法Ll原材料脱硫灰：来自热电厂煤粉炉烟气干法脱硫工艺所产生的副产物。脱硫灰的元素组成通过X射线荧光光谱分析(XRF)获得，其元素组成以氧化物表示如下表1所示。表1脱硫灰的主要元素组成/%脱硫灰的矿物组成通过XRD分析、热重分析(TGA)、X射线荧光光

3、谱分析(XRF)和有效钙分析等方法联合测定，结果如下表2所示。表2脱硫灰的矿物成分组成/%由表2脱硫灰的矿物成分分析结果可知，干法脱硫灰是CaS03-1/2H20、Ca(OH)2等钙基化合物及粉煤灰的混合物。粉煤灰本身不具有胶凝性，但与脱硫灰中的Ca(OH)2作用，会发生类水泥的胶凝性反应生成水化硅酸钙，从而产生强度。L2试验方法最大干密度、最正确含水率、无侧限抗压强度的测定主要依据GB/T50123-1999士工试验方法标准开展。2结果与分析1.1 最大干密度和最正确含水率采用标准击实试验测定脱硫灰的最正确含水率及最大干密度。试验结果如图1所示，脱硫灰的最正确含水率wopt=29.87%,最

4、大干密度P=1.309gcm3图1脱硫灰含水率与干密度的关系2. 2无侧限抗压强度根据脱硫灰的最正确加水量，成型击实样品，测定各养护龄期的无侧限抗压强度。测定结果如图2所示，脱硫灰击实试块随着养护龄期增加，强度呈增长的趋势。养护120d后,无侧限抗压强度可到达7.51MPa图2脱硫灰各龄期无侧限抗压强度3脱硫灰道路示范工程基于试验研究结果可知，脱硫灰具有良好的胶凝特性，具有优质路基材料的特性，具有用于加固公路等路基、地基的承载力潜能，为了验证其实际应用效果，建设了干法脱硫灰沥青混凝土四级道路示范工程。3.1示范工程道路情况简介该试验段道路位于*石河子市，长550m,建设时间为20*年10月。原

5、道路土基为软弱土层，不能满足道路承载力要求，设计试验路段采用脱硫灰作为底基层和换填层材料,其路面构造设计示意图如图3所示。图3脱硫灰道路构造示意图3. 2脱硫灰道路施工流程脱硫灰用于道路换填层、底基层，使用施工机具及方法与传统二灰土、戈壁土基本一样，主要包括推土机、平地机、压路机等。道路施工工艺流程为：路基脱硫灰换填压实、脱硫灰底基层摊铺压实、级配料上基层摊铺压实、沥青混凝土面层摊铺压实。其中脱硫灰用作道路换填层或基层材料的主要试验和施工流程如图4所示。图4脱硫灰构造层主要施工流程3.3路面弯沉值检测脱硫灰沥青路面弯沉值检测采用贝克曼梁法，检测结果如下表3所示，弯沉试验检测的平均值为59m,满

6、足四级公路路面设计要求小于130.2mm的要求。表3脱硫灰沥青混凝土路面的弯沉检测结果rn3. 4构造强度跟踪检测为了解脱硫灰构造层强度发展状况，对试验路段的脱硫灰构造层开展钻芯取样检测强度。道路通行28d、半年、一年后分别开展钻芯取样检测强度，检测结果如下表4所示,28d强度为4.3MPa左右，180d后强度为11.6MPa左右,360d后强度为16.0MPa左右，脱硫灰道路构造层随着养护周期的增加，强度持续显著增长，可提高整体道路的承载力。表4试验道路脱硫灰构造层无侧限抗压强度检测结果/Mpa3. 5路面使用性能监测该试验路段通车一年半，经过2个冬季、1个夏季的交通运载负荷，路面使用性能良好，可经受冻融循环考验，未出现路面沉降、裂缝、坑洞、松散等不良现象。4结论(1)火电厂干法脱硫灰主要矿物成分为半水亚硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙和粉煤灰等，是优良的路基材料。(2)干法脱硫脱硫灰的最正确含水率WoPt=29.87%,最大干密度P=1.309g/Cm3。击实试样经过养护，无侧限抗压强度随龄期的增加而提高。(3)火电厂干法脱硫灰沥青混凝土公路示范工程建设，验证了干法脱硫灰用于路基材料的可行性，同时对于脱硫灰应用于公路路基、建筑物地坪垫层、矿区矿井回填等领域,变废为宝，具有借鉴意义。