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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 云南天然火山灰混凝土在大瑞鐵路工程中的應(yīng)用技術(shù)研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡介：
- 將粉煤灰作為活性摻合料摻入混凝土中，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約部分水泥的目的。是我國現(xiàn)階段使用最為普遍及成熟的一種手段。 本課題結(jié)合云南大瑞鐵路在建工程實(shí)際，根據(jù)當(dāng)?shù)厝鄙俜勖夯叶鹕交屹Y源豐富的特點(diǎn)，首次嘗試將天然火山灰作為礦物摻合料應(yīng)用于鐵路混凝土中。 本研究通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證天然火山灰應(yīng)用于鐵路混凝土的技術(shù)可行性，并根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范的要求，提出優(yōu)化配合比。
- 詳細(xì)介紹：
- 本課題首先對天然火山灰的基本成分以及化學(xué)活性進(jìn)行系統(tǒng)分析，開展天然火山灰的工程應(yīng)用可行性研究。其次，對混凝土材料的全性能要求，依據(jù)“鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定”（鐵建設(shè)[2005]157號）配制摻加天然火山灰的混凝土，進(jìn)行混凝土室內(nèi)試驗(yàn)——力學(xué)性能和耐久性試驗(yàn)（電通量實(shí)驗(yàn)）。 抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中采用C30和C35兩種試件強(qiáng)度，通過摻加不同配合比的材料，對試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果表明無論是那種都能符合強(qiáng)度的要求。電通量試驗(yàn)中通過控制火山灰的摻加量以及嘗試復(fù)摻少量硅灰的措施，最終使試件滿足《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》的要求。 本課題研究的目的在于促進(jìn)天然火山灰資源在鐵路工程中的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)天然火山灰資源豐富地區(qū)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)、以及新興產(chǎn)業(yè)的形成，拉動區(qū)域內(nèi)需的綜合角度來完善天然火山混凝土的應(yīng)用技術(shù)，從而達(dá)到天然能源可持續(xù)性利用的環(huán)保效應(yīng)和社會效應(yīng)，促進(jìn)我國天然火山灰作為混凝土摻合料應(yīng)用規(guī)范的編制。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：驗(yàn)證天然火山灰應(yīng)用于鐵路混凝土的技術(shù)可行性，并提出優(yōu)化配合比。 基本思路：按照課題實(shí)驗(yàn)設(shè)計及實(shí)際進(jìn)程撰寫。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.首次嘗試將天然火山灰作為礦物摻合料應(yīng)用于鐵路混凝土中。 2.嘗試通過摻入天然火山灰作為礦物摻合料使混凝土滿足《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》中抗環(huán)境侵蝕的要求。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1.該研究有望實(shí)際應(yīng)用于大瑞鐵路保山至瑞麗段路基工程中，優(yōu)化工程造價； 2.該研究若實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用，能有效利用云南省騰沖地區(qū)豐富的天然火山灰資源，達(dá)到拉動區(qū)域內(nèi)需的經(jīng)濟(jì)效益； 3.完善天然火山混凝土的應(yīng)用技術(shù)，從而達(dá)到天然能源可持續(xù)性利用的環(huán)保效應(yīng)和社會效應(yīng)。 4.為推進(jìn)我國天然火山灰工程應(yīng)用規(guī)程的出臺做出基礎(chǔ)性的貢獻(xiàn)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 近年來，天然火山灰越來越多的被應(yīng)用于道路工程混凝土，水利工程混凝土中。然而，一直未實(shí)現(xiàn)在鐵路工程中的應(yīng)用。 本文大膽提出將天然火山灰應(yīng)用于鐵路工程混凝土中。通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證天然火山灰應(yīng)用于鐵路混凝土的技術(shù)可行性，并根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》中抗環(huán)境侵蝕的要求，提出優(yōu)化配合比。 實(shí)驗(yàn)階段首先對當(dāng)?shù)卦牧线M(jìn)行了性能分析，研究天然火山灰作為混凝土摻合料的可行性。實(shí)驗(yàn)第二階段在保證一定塌落度的條件下制備混凝土試件，并對保準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28d的試件進(jìn)行混凝土力學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究摻合了火山灰的混凝土的強(qiáng)度變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)第三階段對保證養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)56d的試件進(jìn)行電通量實(shí)驗(yàn)，從而研究天然火山灰摻合料對混凝土耐久性能的影響規(guī)律，并在電通量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出天然火山灰混凝土的優(yōu)化配合比。最后，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ虠l件對天然火山灰混凝土進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。 研究結(jié)果：單獨(dú)摻和火山灰的試件耐久性未能達(dá)到《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》中抗環(huán)境侵蝕的要求，但通過復(fù)摻少量硅灰可滿足要求（研究報告中給出了優(yōu)化配合）。結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件天然火山灰摻合料較粉煤灰摻合料更經(jīng)濟(jì)。
獲獎情況
- 2011年03月，被評選為校級“大學(xué)生科技創(chuàng)新活動”重點(diǎn)項(xiàng)目。 2011年05月，取得上海市“挑戰(zhàn)杯”市級復(fù)賽資格。 2011年06月，取得上海市“挑戰(zhàn)杯”市二等獎。
鑒定結(jié)果
- 2011年05月，上海市“挑戰(zhàn)杯”市級比賽中，以92分（滿分100分）的優(yōu)異成績，順利進(jìn)入復(fù)賽。
參考文獻(xiàn)
- 1. 文梓蕓, 尹茂. 天然火山質(zhì)材料在水泥生產(chǎn)中的綜合利用[J]. 廣東建設(shè)，1997. 2. 陳志國, 王哲人, 趙長虹. 火山灰路面基層路用性能研究及機(jī)理分析[J]. 公路交通科技，2008. 3. 《公路工程火山灰應(yīng)用技術(shù)指南》, 吉林省交通科學(xué)研究所, 2008. 4. U. Win Kyaw, U. Myint, A. Dredge. 緬甸yeywa水電工程開發(fā)概況[A]. 第五屆碾壓混凝土壩國際研討會，2008. 5. U. Win Kyaw, U. Myint, A. Dredge. 緬甸YEYWA水電工程試拌項(xiàng)目和全面試驗(yàn)[A]. 第五屆碾壓混凝土壩國際研討會，2008. 6. 何真, 梁文泉. 天然火山灰碾壓混凝土拌合物速凝原因分析和控制[J].工業(yè)建筑,1995.7. ASTM C618-00, 粉煤灰、燒結(jié)或天然的火山灰作為混凝土礦物摻和料的標(biāo)準(zhǔn)[S]. 8. ASTM C311, 用作混凝土礦物摻和料的粉煤灰或天然火山灰取樣及試驗(yàn)方法[S].
同類課題研究水平概述
- 1、國內(nèi)研究：華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院的喻樂華針對天然火山灰質(zhì)材料作混凝土摻合料的工程應(yīng)用開展了系統(tǒng)研究。對用作混凝土摻合料的多種天然礦物材料，進(jìn)行了成分的分析，微觀結(jié)構(gòu)的研究，摻合料加工工藝方面的研究，及力學(xué)性能規(guī)律的分析研究。結(jié)果表明與粉煤灰為代表的工業(yè)廢料型摻合料在對混凝土性能的摻合效果、經(jīng)濟(jì)成本作比較，天然材料型摻合料具有技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)勢。華南理工大學(xué)文梓蕓、尹茂學(xué)者針對廣東天然火山灰質(zhì)材料在水泥工業(yè)中利用價值的分析研究。研究表明廣東境內(nèi)的火山噴出物與各種金屬礦共生, 可能給水泥鍛燒帶來有利的影響。由吉林省交通科學(xué)研究所聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)和長白縣交通局共同承擔(dān)。經(jīng)過4年的研究，在火山灰材料用于道路工程中的施工工藝等關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，并編制了《公路工程火山灰應(yīng)用技術(shù)指南》。該項(xiàng)目研究成果已在吉林省輝南縣、撫松縣、長白山等地區(qū)道路建設(shè)中推廣應(yīng)用近300公里，節(jié)約工程造價5505.9萬元，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。云南龍陵－騰沖地區(qū)企業(yè)早于2005年初就與各大水利水電設(shè)計研究院合作，研究火山灰應(yīng)用于混凝土摻合料的可行方案，開發(fā)出適合本地建設(shè)電站大壩用的新型礦物摻合料——火山灰微粉。灰山灰摻合料已成功應(yīng)用于常態(tài)混凝土大壩、重力大壩、雙曲拱壩和碾壓混凝土大壩，取得較好的效果。海南省東方縣大廣壩水利水電工程中發(fā)現(xiàn)天然火山灰存在一定的“促凝”作用。就此武漢水利電力大學(xué)的梁文泉、何真對天然火山灰引起碾壓混凝土快速凝結(jié)的原因進(jìn)行了分析, 并通過試驗(yàn)提出改善天然火山灰碾壓混凝土初始凝結(jié)性態(tài)的措施。 2、國外研究：緬甸中部城市Mandalay東南約50公里處的79萬千瓦Yeywa水電工程中，成功運(yùn)用天然火山灰克服了緬甸自產(chǎn)粉煤灰的不足，避免了進(jìn)口材料的大量資源投入，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)。此外，美國對天然火山灰用于混凝土礦物摻和料的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)階段。ASTM在2000年頒布了粉煤灰、燒結(jié)或天然的火山灰作為混凝土礦物摻和料的標(biāo)準(zhǔn)（ASTM C618-00）或相應(yīng)的取樣及試驗(yàn)方法（ASTM C311）。標(biāo)準(zhǔn)中就粉煤灰、火山灰的分類、定貨、化學(xué)成分、物理特性等等生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)定。 我國在此方面的發(fā)展還遠(yuǎn)未達(dá)到規(guī)范化的程度，關(guān)于推進(jìn)我國天然火山灰資源的開發(fā)與利用還有很多工作要繼續(xù)開展。
