基本信息
- 項目名稱：
- 云南天然火山灰混凝土在大瑞鐵路工程中的應用技術研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 將粉煤灰作為活性摻合料摻入混凝土中，以實現節(jié)約部分水泥的目的。是我國現階段使用最為普遍及成熟的一種手段。 本課題結合云南大瑞鐵路在建工程實際，根據當地缺少粉煤灰而火山灰資源豐富的特點，首次嘗試將天然火山灰作為礦物摻合料應用于鐵路混凝土中。 本研究通過系統(tǒng)的實驗來驗證天然火山灰應用于鐵路混凝土的技術可行性，并根據國家相關規(guī)范的要求，提出優(yōu)化配合比。
- 詳細介紹：
- 本課題首先對天然火山灰的基本成分以及化學活性進行系統(tǒng)分析，開展天然火山灰的工程應用可行性研究。其次，對混凝土材料的全性能要求，依據“鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定”（鐵建設[2005]157號）配制摻加天然火山灰的混凝土，進行混凝土室內試驗——力學性能和耐久性試驗（電通量實驗）。 抗壓強度實驗中采用C30和C35兩種試件強度，通過摻加不同配合比的材料，對試件進行抗壓強度試驗，結果表明無論是那種都能符合強度的要求。電通量試驗中通過控制火山灰的摻加量以及嘗試復摻少量硅灰的措施，最終使試件滿足《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》的要求。 本課題研究的目的在于促進天然火山灰資源在鐵路工程中的廣泛應用，促進天然火山灰資源豐富地區(qū)的區(qū)域經濟、以及新興產業(yè)的形成，拉動區(qū)域內需的綜合角度來完善天然火山混凝土的應用技術，從而達到天然能源可持續(xù)性利用的環(huán)保效應和社會效應，促進我國天然火山灰作為混凝土摻合料應用規(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：驗證天然火山灰應用于鐵路混凝土的技術可行性，并提出優(yōu)化配合比。 基本思路：按照課題實驗設計及實際進程撰寫。
科學性、先進性及獨特之處
- 1.首次嘗試將天然火山灰作為礦物摻合料應用于鐵路混凝土中。 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《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》中抗環(huán)境侵蝕的要求。
應用價值和現實意義
- 1.該研究有望實際應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.該研究若實現實際應用，能有效利用云南省騰沖地區(qū)豐富的天然火山灰資源，達到拉動區(qū)域內需的經濟效益； 3.完善天然火山混凝土的應用技術，從而達到天然能源可持續(xù)性利用的環(huán)保效應和社會效應。 4.為推進我國天然火山灰工程應用規(guī)程的出臺做出基礎性的貢獻。
學術論文摘要
- 近年來，天然火山灰越來越多的被應用于道路工程混凝土，水利工程混凝土中。然而，一直未實現在鐵路工程中的應用。 本文大膽提出將天然火山灰應用于鐵路工程混凝土中。通過系統(tǒng)的實驗來驗證天然火山灰應用于鐵路混凝土的技術可行性，并根據《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》中抗環(huán)境侵蝕的要求，提出優(yōu)化配合比。 實驗階段首先對當地原材料進行了性能分析，研究天然火山灰作為混凝土摻合料的可行性。實驗第二階段在保證一定塌落度的條件下制備混凝土試件，并對保準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28d的試件進行混凝土力學實驗，研究摻合了火山灰的混凝土的強度變化規(guī)律。實驗第三階段對保證養(yǎng)護條件下養(yǎng)護56d的試件進行電通量實驗，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，并在電通量實驗的基礎上提出天然火山灰混凝土的優(yōu)化配合比。最后，結合當地工程條件對天然火山灰混凝土進行經濟分析。 研究結果：單獨摻和火山灰的試件耐久性未能達到《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》中抗環(huán)境侵蝕的要求，但通過復摻少量硅灰可滿足要求（研究報告中給出了優(yōu)化配合）。結合當地條件天然火山灰摻合料較粉煤灰摻合料更經濟。
獲獎情況
- 2011年03月，被評選為校級“大學生科技創(chuàng)新活動”重點項目。 2011年05月，取得上海市“挑戰(zhàn)杯”市級復賽資格。 2011年06月，取得上海市“挑戰(zhàn)杯”市二等獎。
鑒定結果
- 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，順利進入復賽。
參考文獻
- 1. 文梓蕓, 尹茂. 天然火山質材料在水泥生產中的綜合利用[J]. 廣東建設，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理分析[J]. 公路交通科技，2008. 3. 《公路工程火山灰應用技術指南》, 吉林省交通科學研究所, 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水電工程試拌項目和全面試驗[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、燒結或天然的火山灰作為混凝土礦物摻和料的標準[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方法[S].
同類課題研究水平概述
- 1、國內研究：華東交通大學土木建筑學院的喻樂華針對天然火山灰質材料作混凝土摻合料的工程應用開展了系統(tǒng)研究。對用作混凝土摻合料的多種天然礦物材料，進行了成分的分析，微觀結構的研究，摻合料加工工藝方面的研究，及力學性能規(guī)律的分析研究。結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、經濟成本作比較，天然材料型摻合料具有技術性能和經濟效益的優(yōu)勢。華南理工大學文梓蕓、尹茂學者針對廣東天然火山灰質材料在水泥工業(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。由吉林省交通科學研究所聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學和長白縣交通局共同承擔。經過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鍵技術上取得了突破，并編制了《公路工程火山灰應用技術指南》。該項目研究成果已在吉林省輝南縣、撫松縣、長白山等地區(qū)道路建設中推廣應用近300公里，節(jié)約工程造價5505.9萬元，產生了顯著的經濟效益。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計研究院合作，研究火山灰應用于混凝土摻合料的可行方案，開發(fā)出適合本地建設電站大壩用的新型礦物摻合料——火山灰微粉?；疑交覔胶狭弦殉晒糜诔B(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)現天然火山灰存在一定的“促凝”作用。就此武漢水利電力大學的梁文泉、何真對天然火山灰引起碾壓混凝土快速凝結的原因進行了分析, 并通過試驗提出改善天然火山灰碾壓混凝土初始凝結性態(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，成功運用天然火山灰克服了緬甸自產粉煤灰的不足，避免了進口材料的大量資源投入，取得了巨大的經濟效益和社會效應。此外，美國對天然火山灰用于混凝土礦物摻和料的應用已經進入標準化生產階段。ASTM在2000年頒布了粉煤灰、燒結或天然的火山灰作為混凝土礦物摻和料的標準（ASTM C618-00）或相應的取樣及試驗方法（ASTM C311）。標準中就粉煤灰、火山灰的分類、定貨、化學成分、物理特性等等生產和使用環(huán)節(jié)進行了系統(tǒng)的規(guī)定。 我國在此方面的發(fā)展還遠未達到規(guī)范化的程度，關于推進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。
