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近年我国大量锰矿资源被陆续发现,电解锰行业得到长足发展,电解锰产量稳居世界第一。电解锰渣是生产电解锰过程中产生的一种工业固废材料,利用率低,堆存处理不仅占用大量土地资源,且锰渣中残留的可溶性锰(Mn)、氨氮(NH4+-N)等污染物,极易造成土壤、地表水、空气等污染。
本文以锰渣的无害化处理为出发点,通过对锰渣的物理化学性质和工程特性进行研究,分析不同固化剂对锰渣的稳定固化效果,结合道路工程技术要求,选择合适的稳定固化剂,采用单因素和正交试验方法分析水泥、石灰和粉煤灰对锰渣的稳定固化效果和机理,并依据路用性能要求得到水泥、石灰、粉煤灰最佳组合。
将稳定固化后的锰渣固结体替代部分集料,充分利用锰渣粒径较细能较均匀地分布填充骨架空隙的特性,通过合理的级配等级选择,使水泥锰渣稳定碎石混合料形成骨架密实型结构,获得具有较高强度、刚度和整体性较好的水泥锰渣稳定碎石基层材料。
通过对不同配比的水泥锰渣稳定碎石混合料进行无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、劈裂回弹模量等基本力学性能试验,得到水泥锰渣稳定碎石混合料强度和刚度随锰渣添加量、水泥剂量、期龄等因素变化而变化的规律,水泥剂量为4%和6%时锰渣添加量为20%,水泥锰渣稳定碎石具有良好力学性能。满足二级及以下等级公路大多数交通情况下道路路面基层材料力学性能要求。通过柱浸试验模拟30年锰渣经稳定固化后制成水泥锰渣稳定碎石混合料在雨水的长期冲刷、浸泡等作用下,可溶性锰和氨氮的淋溶特性,发现锰从第19年开始上升,而NH4+-N浓度一直缓慢下降,均低于相关环保指标要求。
在满足环保要求和力学性能要求基础上,研究了水泥锰渣稳定碎石混合料水稳定性、干燥收缩、温度收缩等路用性能。结果表明,水泥锰渣稳定碎石混合料水稳定性均超过70%,具有较好的水稳定性;4种水泥锰渣稳定碎石的干缩系数和温缩系数范围分别为44.3~67.3和7.3~8.8,干缩抗裂系数和温缩抗裂系数范围分别为7.6~11.3和56.0~68.0,干缩抗裂指数和温缩抗裂指数范围分别为0.27~0.56和0.74~0.89,经抗裂性能综合评价,水泥锰渣稳定碎石具有良好的抗裂性能。
本文以锰渣的无害化处理为出发点,通过对锰渣的物理化学性质和工程特性进行研究,分析不同固化剂对锰渣的稳定固化效果,结合道路工程技术要求,选择合适的稳定固化剂,采用单因素和正交试验方法分析水泥、石灰和粉煤灰对锰渣的稳定固化效果和机理,并依据路用性能要求得到水泥、石灰、粉煤灰最佳组合。
将稳定固化后的锰渣固结体替代部分集料,充分利用锰渣粒径较细能较均匀地分布填充骨架空隙的特性,通过合理的级配等级选择,使水泥锰渣稳定碎石混合料形成骨架密实型结构,获得具有较高强度、刚度和整体性较好的水泥锰渣稳定碎石基层材料。
通过对不同配比的水泥锰渣稳定碎石混合料进行无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、劈裂回弹模量等基本力学性能试验,得到水泥锰渣稳定碎石混合料强度和刚度随锰渣添加量、水泥剂量、期龄等因素变化而变化的规律,水泥剂量为4%和6%时锰渣添加量为20%,水泥锰渣稳定碎石具有良好力学性能。满足二级及以下等级公路大多数交通情况下道路路面基层材料力学性能要求。通过柱浸试验模拟30年锰渣经稳定固化后制成水泥锰渣稳定碎石混合料在雨水的长期冲刷、浸泡等作用下,可溶性锰和氨氮的淋溶特性,发现锰从第19年开始上升,而NH4+-N浓度一直缓慢下降,均低于相关环保指标要求。
在满足环保要求和力学性能要求基础上,研究了水泥锰渣稳定碎石混合料水稳定性、干燥收缩、温度收缩等路用性能。结果表明,水泥锰渣稳定碎石混合料水稳定性均超过70%,具有较好的水稳定性;4种水泥锰渣稳定碎石的干缩系数和温缩系数范围分别为44.3~67.3和7.3~8.8,干缩抗裂系数和温缩抗裂系数范围分别为7.6~11.3和56.0~68.0,干缩抗裂指数和温缩抗裂指数范围分别为0.27~0.56和0.74~0.89,经抗裂性能综合评价,水泥锰渣稳定碎石具有良好的抗裂性能。