（道路與鐵道工程專業(yè)論文）工業(yè)廢渣赤泥在公路中的應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

摘要赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中排放量很大的廢渣，赤泥在堆放過(guò)程中除占用大量土地外，還對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)赤泥的綜合利用則成為了煉鋁工業(yè)一項(xiàng)急待解決的難題。本文提出了赤泥在公路中的兩項(xiàng)應(yīng)用措施技術(shù)：水泥石灰赤泥穩(wěn)定土底基層和水泥赤泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層。通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，掌握有關(guān)該問(wèn)題的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，進(jìn)行大量的試驗(yàn)，研究了材料組成及配合比對(duì)水泥石灰赤泥穩(wěn)定土底基層、水泥赤泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層路用性能的影響，分析了強(qiáng)度形成機(jī)理，提出了原材料技術(shù)性能要求、推薦配合比組成、施工工藝等，并對(duì)赤泥應(yīng)用于公路不同結(jié)構(gòu)層的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了對(duì)比分析。研究認(rèn)為，對(duì)于水泥石灰赤泥穩(wěn)定土混合料，赤泥的摻入提高了混合料早期抗壓強(qiáng)度，并能有效減少混合料的干縮變形；赤泥最佳摻量為1 0 - - 2 0 ，水泥、石灰宜采用等比例，且總摻量不應(yīng)少于1 0 。對(duì)水泥赤泥穩(wěn)定級(jí)配碎石，赤泥的摻入后混合料早期抗壓強(qiáng)度發(fā)展較快，后期抗壓強(qiáng)度增幅逐步減緩；赤泥最佳摻量為水泥摻量的1 2 倍。在材料性能滿足規(guī)范要求的情況下，與傳統(tǒng)的材料相比，水泥石灰赤泥穩(wěn)定土底基層和水泥赤泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。赤泥做為道路材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，對(duì)工業(yè)廢渣利用，保護(hù)環(huán)境具有重要的意義，對(duì)推動(dòng)我國(guó)公路建設(shè)的發(fā)展起著積極的作用。關(guān)鍵詞：赤泥；水泥石灰赤泥穩(wěn)定土底基層；水泥赤泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層；路用性能；強(qiáng)度形成機(jī)理；經(jīng)濟(jì)性a b s t r a c tr e dm u di st h el a r g e s tw a s t eo fa l u m i n u mp r o d u c t i o n , i tt a k e st h em a s s i v e1 a n d si nt h es t a c kp r o c e s s ，b u ta l s oh a sc a u s e dt h es e r i o u sp o l l u t i o nt ot h en a t u r a le n v i r o n m e n t 1 f 1 1 ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fr e dm u di sa nu r g e n t l yd i f f i c u l tp r o b l e mt ot h ea l u m i n u mm e t a l l u r g yi n d u s t r y t i l i sp r o j e c tp r o p o s e dt w oa p p l i c a t i o nm e a s u r et e c h n o l o g i e sa b o u tt h eu t i l i z a t i o no fr e dm u do nh i g h w a y , t h e r ea r en a m e dc e m e n tl i m ea n dr e dm u ds t a b i l i z e dc l a ys u bb a s e ，c e m e n ta n dr e dm u ds t a b i l i z e dc r u s h e da o n eb a s ec o u r s e t h r o u g hal a r g en u m b e ro fr e f e r e n c e ，t h i sp a p e rh a sg r a s p e dt h ed o m e s t i ca n do v e r s e ar e s e a r c h i n gs i t u a t i o n b ym a s s i v ee x p e r i m e n t sa n da n a l y s i so ft h e o r y , t h em a t e r i a lc o m p o s i t i o na n dt h em i x t u r er a t i ot ot h er o a dp e r f o r m a n c eh a ss t u d i e dw h e nr e dm u du t i l i z e di nt h es u bb a s e ，i nt h eb a s ec o u r s e t h es t r e n g t hm e c h a n i s m sa r ea n a l y z e da tt h es a m et i m e b a s e do nt h ea b o v ea n a l y s i s ，t h er a wm a t e r i a lt e c h n i c a lp e r f o r m a n c er e q u e s t , t h er e c o m m e n d a t i o nm i x t u r er a t i oc o m p o s i t i o na n dt h ec o n s l r u c t i o nt e c h n i q u ea r ep r o p o s e d , a n dt h ee c o n o m i ca n a l y s i sa r ea c q u i r e dw h e nt h er e dm u da p p l yi nd i f f e r e n tp a v e m e n ts t r u c t u r el e v e l n ef o l l o w i n gr e s u l t sa r eg a i n e dt h o u g ht h i sp r o j e c t ( 1 ) r e g a r d i n gt h ec e m e n tl i m ea n dr e dm u ds t a b i l i z e dc l a ys u bb a s e ，t h ec o m p r e s s i v es t r e n g t hd e v e l o p m e n ti sq u i c k e ra tt h ee a r l ys t a g e ，l a t e rp e r i o dt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t hi n c r e a s e dr a n g eg r a d u a l l ys l o w sd o w n t h eb e s td o s a g eo fr e dm u di s10 2 0 ，a n dt h ec e m e n t , t h el i m es h o u l db e t t e ri n t e r m i n g l ea tt h es a m ep r o p o r t i o n ( 2 ) 1 0t h ec e m e n tr e dm u ds t a b l ec r u s h e ds t o n eb a s ec o u r s e ，a f t e rt h er e dm u dm i x e si n t ot h eb l e n dc o m p r e s s i v es t r e n g t hd e v e l o p m e n tt ob eq u i c k e ra te a r l yt i m e , l a t e rp e r i o dt h ec o m p r e s s i v es t r e n g t hi n c r e a s e dm n g eg r a d u a l l ys l o w sd o w n n l eb e s td o s a g eo f r e dm u di sl 2t i m e so fc e m e n t s a t i s f i e st h es t a n d a r dr e q u e s ti nt h em a t e r i a lp e r f o r m a n c ei nt h es i t u a t i o n , c o m p a r e s晰t ht h et r a d i t i o n a lm a t e r i a l ，t h ec e m e n tl i m ea n dr e dm u ds t a b i l i z e dc l a ys u bb a s ea n dt h ec e m e n tr e dm u ds t a b l ec r u s h e ds t o n eb a s ec o u r s ec e m e n tr e dm u dc o n c r e t eh a v et h eo b v i o u se c o n o m i ce f f i c i e n c ya n dt h es o c i a le f f i c i e n c y i na d d i t i o n ，i t sv e r yi m p o r t a n tt os t u d yr e dm u d 嬲r o a dm a t e r i a l sf o rr e u s i n gt h ei n d u s t r yw a s t er e s i d u ea n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n t h i sr e s e a r c hw i l lb eh e l p f u li nf o r w a r d i n gt h ed e v e l o p m e n to fh i g h w a yi no u rc o u n t r y k e yw o r d s ：r e dm u d ；c e m e n tl i m ea n dr e dm u ds t a b i l i z e dc l a ys u bb a s e ；c e m e n ta n dr e dm u ds t a b i l i z e dc r u s h e ds t o n eb a s ec o u r s e ；r o a dp e r f o r m a n c e ；f o r m a t i o nm e c h a n i s mo fi n t e n s i t y ；e c o n o m i c a le f f i c i e n c y重慶交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：夕彳年幺月z ，日重慶交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)重慶交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所將本人學(xué)位論文收錄到中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行信息服務(wù)( 包括但不限于匯編、復(fù)制、發(fā)行、信息網(wǎng)絡(luò)傳播等) ，同時(shí)本人保留在其他媒體發(fā)表論文的權(quán)利。學(xué)位論文作者簽名：敝日期：2 考年乒月1 2 日指導(dǎo)教師簽名日期：2 o l q 三日本人同意將本學(xué)位論文提交至中國(guó)學(xué)術(shù)期刊( 光盤(pán)版) 電子雜志社c n k i 系列數(shù)據(jù)庫(kù)中全文發(fā)布，并按中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。學(xué)位論文作者簽名：泐日期：中弘月2 日指導(dǎo)教師簽名：日期：2 ，u 。年夠月己日第一章概述1 1 研究背景1 1 1 赤泥第一章概述赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中排放量很大的廢渣，由于赤泥結(jié)合的化學(xué)堿難以脫除且含量大，又含有氟、鋁及其他多種雜質(zhì)等原因，對(duì)于赤泥的無(wú)害化利用一直難以進(jìn)行。多年來(lái)世界各國(guó)專家對(duì)赤泥的綜合利用進(jìn)行了大量的科學(xué)研究，但此類研究進(jìn)展不大。因此，赤泥廢渣的處理和綜合利用成為一個(gè)世界性的大難題。而目前對(duì)赤泥主要采取海底或陸地堆放處置的方法，但隨著鋁工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)氧化鋁排出的赤泥量也日益增加，堆存處置所帶來(lái)盼一系列問(wèn)題隨之而出，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。全世界每年排放赤泥約6 0 0 0 萬(wàn)噸，我國(guó)每年排出的赤泥量就達(dá)6 0 0 萬(wàn)噸，累積赤泥堆存量高達(dá)5 0 0 0 萬(wàn)噸，而其利用率僅為1 5 左右。赤泥堆存不但需要一定的基建費(fèi)用，而且占用大量土地，污染環(huán)境，并使赤泥中的許多可利用成分得不到合理利用，造成資源的二次浪費(fèi)，嚴(yán)重的阻礙了鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外氧化鋁廠大都將赤泥輸?shù)蕉褕?chǎng)，筑壩濕法堆存，靠自然沉降分離使部分堿液回收利用。另一種方法是將赤泥干燥脫水后堆存，我國(guó)的平果鋁業(yè)公司主要采用干法堆存，雖然減少了堆存量及可增加堆存的高度，但處理成本增加，并仍需占用土地，同時(shí)南方雨水充足，也容易造成土地堿化及水系的污染。赤泥在堆放過(guò)程中除了占用大量土地外，還由于赤泥中的化學(xué)成分入滲土地易造成土地堿化、地下水污染，人們長(zhǎng)期攝取這些物質(zhì)，必然會(huì)影響身體健康。赤泥的主要污染物為堿、氟化物、鈉及鋁等，其含量較高，超過(guò)了國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。由于赤泥中含有大量的強(qiáng)堿性化學(xué)物質(zhì)，稀釋l o 倍后其p h 值仍為1 1 2 5 1 1 5 0 ( 原赤泥為1 2 以上) ，極高的p h 值決定了赤泥對(duì)生物和金屬、硅質(zhì)材料的強(qiáng)烈腐蝕性。高堿度的污水滲入地下或進(jìn)入地表水，使水體p h 值升高，以致超出國(guó)家規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)由于p h 值的高低常常影響水中化合物的毒性，因此還會(huì)造成更為嚴(yán)重的水污染。如此高堿度的赤泥附液進(jìn)入水體，其污染不言而喻，赤泥對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響必須給予高度的重視和認(rèn)真的研究。1 1 2 赤泥綜合利用的概況堆存量不斷增大的赤泥所造成的越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境污染，已使赤泥綜合利用2第一章概述成為了煉鋁工業(yè)一項(xiàng)急需解決的難題?？萍脊ぷ髡邆儗?duì)此進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究和探索，并一直延續(xù)至今，先后取得了一系列成果。對(duì)赤泥的綜合利用，主要包括兩個(gè)方面的工作：一是提取赤泥中的有用組分，回收有價(jià)金屬。二是將赤泥作為一般礦物原料，整體加以利用。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保問(wèn)題的日益重視，近年來(lái)關(guān)于赤泥綜合利用的研究再次成為熱點(diǎn)。在前人試驗(yàn)探索的基礎(chǔ)上，有關(guān)鋁廠進(jìn)一步完善以工業(yè)應(yīng)用為主的生產(chǎn)工藝，各高等院校也紛紛開(kāi)展這方面的基礎(chǔ)技術(shù)研究與理論探討，在赤泥應(yīng)用上取得了可喜的進(jìn)展。用脫堿赤泥生產(chǎn)水泥，赤泥生產(chǎn)粉煤灰磚、赤泥釉面磚、赤泥作礦井填充料，以及赤泥在塑料行業(yè)的應(yīng)用都有了較大的進(jìn)展。但是，由于赤泥用量較小而且由于成本及工藝的問(wèn)題一直沒(méi)有大規(guī)模的用于生產(chǎn)實(shí)踐。將大量堆棄無(wú)用的工業(yè)廢渣制備成高價(jià)值的道路材料，關(guān)鍵是研究和采用相適應(yīng)的固化技術(shù)與筑路工藝，使之滿足道路設(shè)計(jì)所要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景，是環(huán)保與基礎(chǔ)建設(shè)的完美結(jié)合，將使赤泥綜合利用達(dá)到一個(gè)新的階段。河南省交通科研所n 1 較早開(kāi)展了赤泥筑路的技術(shù)性能和綜合效益的研究，主要進(jìn)行了赤泥混合料基層和赤泥粉煤灰混凝土的室內(nèi)配合比實(shí)驗(yàn)和室外3 0 0 m 實(shí)驗(yàn)路段實(shí)驗(yàn)；北京礦冶研究總院瞳3 1 利用平果鋁拜耳法赤泥完成了3 0 0 m 長(zhǎng)的赤泥基層實(shí)驗(yàn)路段；此外，顏?zhàn)媾dh 1 和梁乃興瞄1 等人還開(kāi)展了用赤泥替代部分水泥作為水泥赤泥混凝土的開(kāi)發(fā)研究，對(duì)混凝土路面材料的開(kāi)發(fā)具有一定參考價(jià)值；華中科技大學(xué)的楊家寬、7 1 等人開(kāi)展赤泥用于道路基層的試驗(yàn)和工程應(yīng)用的研究。然而赤泥用作道路基層方面的研究目前仍處于起步階段，還沒(méi)有十分完善的技術(shù)工藝。t 2 研究目的鄭州繞城公路附近的上街鋁廠每年排放有大量的廢渣一赤泥，大部分都是設(shè)置堆場(chǎng)堆放，利用率很低，這樣既浪費(fèi)良田又污染環(huán)境。本課題研究目的主要是圍繞如何將廢渣赤泥用于鄭州繞城公路結(jié)構(gòu)層中，既有利于廢渣利用，又能降低公路工程造價(jià)。將大量堆棄無(wú)用的工業(yè)廢渣制備成高價(jià)值的道路材料，關(guān)鍵是研究和采用相適應(yīng)的固化技術(shù)與筑路工藝，使之滿足道路設(shè)計(jì)所要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。已有資料報(bào)道，赤泥與粉煤灰石灰混合形成的混合料，可作為道路基層材料使用，也有報(bào)道將赤泥用于水泥混凝土，這些報(bào)道均限于探索鋁工業(yè)廢渣赤泥的利用問(wèn)題。但如何能較好地將工業(yè)廢渣赤泥應(yīng)用于道路基層中，以獲得性能較好的筑路材料，降低公路修建費(fèi)用，還沒(méi)有完善的技術(shù)。為此，本課題通過(guò)水泥石灰赤泥穩(wěn)定土混合料底基層和水泥赤泥穩(wěn)定級(jí)配碎第一章概述石混合料基層材料配合比組成、強(qiáng)度形成機(jī)理及路用性能展開(kāi)研究，通過(guò)對(duì)赤泥在公路中的應(yīng)用，既達(dá)到固化鋁廠廢渣處理赤泥的目的，又獲取優(yōu)質(zhì)、低價(jià)的筑路材料。由于赤泥用作道路基層方面的研究目前仍處于起步階段，還沒(méi)有成型的技術(shù)工藝。因此，本課題進(jìn)行工業(yè)廢渣赤泥用于公路中的應(yīng)用技術(shù)研究，有重要的應(yīng)用價(jià)值及明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)對(duì)保護(hù)環(huán)境也具有重要的意義。該項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景，是環(huán)保與基礎(chǔ)建設(shè)的完美結(jié)合，將使赤泥綜合利用達(dá)到一個(gè)新的階段。1 3 研究的主要內(nèi)容和技術(shù)方案本課題采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析，并依托鄭州繞城公路鋪筑試驗(yàn)路相結(jié)合的研究方法，通過(guò)對(duì)水泥石灰赤泥土混合料底基層、水泥赤泥級(jí)配碎石混合料基層材料組成、承載力特性、施工控制方法，對(duì)水泥赤泥級(jí)配碎石混合料基層材料配合比組成、路用性能分析及經(jīng)濟(jì)性分析等方面的綜合分析研究，提出適合于鄭州繞城公路的合理的水泥石灰赤泥穩(wěn)定土底基層、水泥赤泥穩(wěn)定級(jí)配碎石混合料基層材料要求、配合比組成、施工質(zhì)量控制等路面設(shè)計(jì)施工技術(shù)指標(biāo)，以解決鄭州繞城附近上街鋁廠大量工業(yè)廢渣的利用問(wèn)題，使工業(yè)廢渣赤泥能很好的用于鄭州繞城公路中，既有利于廢渣利用，又能降低公路工程造價(jià)。技術(shù)方案1 ) 調(diào)研a 科技文獻(xiàn)檢索查閱文獻(xiàn)，對(duì)相關(guān)進(jìn)展進(jìn)行檢索，通過(guò)分析整理，了解國(guó)內(nèi)外在赤泥應(yīng)用于道路工程方面的最新研究成果及動(dòng)態(tài)，以指導(dǎo)研究工作。b 收集國(guó)內(nèi)開(kāi)展此類研究工作的有關(guān)的研究報(bào)告及研究資料，完善研究?jī)?nèi)容。2 ) 室內(nèi)試驗(yàn)研究a 水泥一石灰一赤泥一土混合料和水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料配合比研究。b 水泥一石灰一赤泥一土混合料和水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料的力學(xué)性能研究。c 水泥一石灰一赤泥一土混合料和水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料的各項(xiàng)路用性能研究。3 ) 作用機(jī)理分析根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，分析水泥一石灰一赤泥一土混合料、水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料的作用機(jī)理，從而指導(dǎo)赤泥在公路工程中的應(yīng)用。4第一章概述4 ) 編寫(xiě)研究報(bào)告主要研究?jī)?nèi)容1 ) 赤泥在公路水泥石灰穩(wěn)定土中的應(yīng)用技術(shù)研究a 水泥一石灰一赤泥一土混合料配合比研究。b 水泥一石灰一赤泥一土混合料路用工程性能研究。c 水泥一石灰一赤泥一土作用機(jī)理分析。2 ) 赤泥在公路水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石中的應(yīng)用技術(shù)研究a 水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料配合比研究。b 水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料路用工程性能研究。c 水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料施工控制研究。d 水泥一赤泥一級(jí)配碎石混合料作用機(jī)理分析。3 ) 赤泥用于公路中的經(jīng)濟(jì)性分析第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀赤泥是冶煉氧化鋁的工業(yè)廢渣，數(shù)量很大，每冶煉一噸氧化鋁將排放出1 5 1 7 噸赤泥。據(jù)調(diào)查全世界年排放赤泥估計(jì)在6 0 0 0 千萬(wàn)噸以上。如長(zhǎng)期堆放而不加以利用，不僅占用大量土地和農(nóng)田，耗費(fèi)較多的堆場(chǎng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，而且存在于赤泥中的剩余堿能向地下滲透，造成地下水污染。此外，曬干的赤泥形成的粉塵到處飛揚(yáng)，破壞生態(tài)環(huán)境，造成嚴(yán)重污染。國(guó)外有研究學(xué)者指出：“鋁生產(chǎn)工程最重要的問(wèn)題是赤泥的處理，赤泥處理問(wèn)題解決得如何，將關(guān)系到鋁工業(yè)的存亡，這種說(shuō)法一點(diǎn)也不為過(guò) 。赤泥的綜合利用問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外都已成為急待解決的重要問(wèn)題。+上世紀(jì)五十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)展了對(duì)赤泥的綜合利用。目前已經(jīng)在以下方面得以應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。用赤泥生產(chǎn)赤泥硅酸鹽水泥一、油井水泥n 0 兒1 、赤泥硫酸鹽水泥n 1 刪。據(jù)文獻(xiàn)h 1 報(bào)道，原西德鋁業(yè)公司從6 0 年代末用赤泥作瀝青填料；日本和美國(guó)用赤泥制造人工輕骨料混凝土，比天然河卵石混凝土強(qiáng)度還高；德國(guó)用赤泥生產(chǎn)輕型結(jié)構(gòu)體；英國(guó)應(yīng)用赤泥于陶瓷工業(yè)；美國(guó)用赤泥生產(chǎn)磚；英國(guó)應(yīng)用赤泥制造氯化鈉、鹽水苛性鈉和工業(yè)磚。日本n 3 3 摻赤泥于瀝青混合料路面，改善了瀝青路面的使用性能。蘇聯(lián)乜3 用赤泥鋪筑了道路基層。赤泥筑路是赤泥綜合利用的重要一環(huán)，用量大，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。國(guó)內(nèi)外對(duì)赤泥的研究進(jìn)展可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述。2 1 赤泥的物理化學(xué)性質(zhì)研究南京工業(yè)大學(xué)的潘志華等人n 4 1 5 3 采用山東鋁業(yè)公司燒結(jié)法氧化鋁冶煉過(guò)程中排出的固體廢渣一赤泥為原材料，對(duì)赤泥的物理化學(xué)性質(zhì)及其在加熱處理中的變化進(jìn)行了研究。試驗(yàn)主要采用露天堆場(chǎng)長(zhǎng)期放置后的赤泥( 稱之為陳赤泥) 為主要的研究對(duì)象，陳赤泥外觀均為板結(jié)塊狀，呈棕黃色，赤泥經(jīng)1 1 0 烘干4 小時(shí)( 充分干燥)之后，再磨細(xì)至0 0 8 0 m m 方孔篩干法篩余為3 0 9 6 ，分別封裝備用。試驗(yàn)通過(guò)以下幾種方法分析：( d t m s g c 分析t m s g c 分析即為三甲基硅烷化、氣相色譜聯(lián)合測(cè)定方法，主要用于測(cè)定硅酸鹽物質(zhì)中硅酸鹽陰離子的結(jié)構(gòu)，在該試驗(yàn)中用來(lái)測(cè)定赤泥中硅酸鹽陰離子的聚合程度。x 一射線衍射分析( x r d )6第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀x 一射線衍射分析采用日本理學(xué)公司出產(chǎn)的d m a x - r b 型x 一射線衍射儀。試驗(yàn)方法為粉末樣衍射法，儀器工作條件為c u 靶k a 射線，管電壓4 0 k v ，管電流l o o m a 。綜合熱分析( t g - d t a )綜合熱分析，即差熱一失重分析，采用德國(guó)n e t z s c h 公司制造的s t a 4 4 9 c 6 f差熱一熱重分析儀。最高溫度1 6 5 0 ，重量靈敏度0 1l ag ，氮?dú)鈿夥?。紅外光譜分析( i r )紅外光譜分析采用美國(guó)n i c o l e t 公司出產(chǎn)的n e x u s 6 7 0 富氏變換紅外、拉曼光譜儀，分辨率優(yōu)于0 0 9 c m - 1 ，光譜范圍：1 2 5 0 0 - - - 5 0 c m - 1 。電子顯微分析( t e m e s ，s t e m e d s ，s e m e d s )電子顯微鏡觀察和分析采用日本日立( h i t a c h i ) 公司制造的h 一8 0 0 分析型掃描透射電子顯微鏡，配備美國(guó)k e v e x 公司制造的a n a l y s t - 8 0 0 0 能譜分析儀。在透射和掃描模式下觀察細(xì)小赤泥粒子的形貌特征，并與選區(qū)電子衍射分析( s a e d )與掃描透射環(huán)境下的能譜成分分析( s t e m e d s ) 相結(jié)合，確定選定區(qū)域物質(zhì)的相組成及結(jié)晶學(xué)特征。通過(guò)以上幾種方法的分析得出結(jié)論如下：1 ) 長(zhǎng)久露天堆放的陳赤泥中的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)主要為碳酸鈣( 方解石為主，少量霰石) 和鈣鈦礦，還含有相當(dāng)數(shù)量的無(wú)定形鋁硅酸鹽物質(zhì)。2 ) 赤泥屬于團(tuán)聚性物質(zhì)，其中的一次粒子尺寸極其細(xì)小( 大約為0 1u 數(shù)量級(jí)) 、外形極不規(guī)則、化學(xué)組成變化不定的顆粒。3 ) 赤泥在加熱處理過(guò)程中，大約于6 0 0 之前基本上脫除其中的吸附水和結(jié)晶水，6 2 0 7 6 0 之間發(fā)生碳酸鈣分解，7 0 0 開(kāi)始b - c 。s 的形成。4 ) 9 0 0 下加熱處理后的赤泥中的硅酸鹽物質(zhì)約有3 8 5 9 為單體，6 6 8 為二聚體，3 2 7 為環(huán)三聚體，其余為高聚體n4 1 5 1 。華中科技大學(xué)楊家寬等人隨7 3 根據(jù)x 射線衍射分析，認(rèn)為赤泥的主要礦物組成為b - - c ：s 、c a t i o 。、c a c o 。和少量的- - f e ：0 3 ，同時(shí)楊等還研究了堆放時(shí)間對(duì)赤泥物理化學(xué)成分的影響。研究了存放時(shí)間為一月、一年、三年和十年以上的赤泥物理化學(xué)成分的變化。研究結(jié)果認(rèn)為，赤泥隨著堆放時(shí)間的延長(zhǎng)各種成分的變化不大，新、陳赤泥的主要區(qū)別在于前者比后者含有較多的1 3 - - c ：s 和較少的c a c 0 3 。赤泥的活性表現(xiàn)在通常條件下弱的c a o 水溶性、堿性介質(zhì)激發(fā)下的水化、水解和大氣c o ：作用下的分解作用。經(jīng)1 0 0 烘干的赤泥，在水中隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，c a o 溶出量不斷增加，這表明赤泥自身具有微弱的水化活性。自然條件下堆存的赤泥，隨著風(fēng)化時(shí)間的延長(zhǎng)，活性礦物b - 2 c a o s i o 。的量越來(lái)越少，以至沒(méi)有，而被大量的c a c o 。和f e ：0 。所取代。灼失量顯著增加，有用成分下降。以高濃度的c o 。第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7作用于赤泥，反應(yīng)初期有少量的c s h 凝膠生成，而c - s - h 迅速又被炭化，最終生成物為文石和硅膠。1 3 2 c a o s i0 2 的炭化活化能為1 6 9 千卡克分子，反應(yīng)過(guò)程為放熱過(guò)程，表明赤泥中的b 一2 c a o s i 0 2 易于進(jìn)行炭化發(fā)應(yīng)。赤泥以上特性的表明：赤泥中存在大量的水化速度十分緩慢的而又易被炭化分解的硅酸二鈣，在利用其活性制備免燒磚時(shí)，應(yīng)盡量選擇高活性組成的工業(yè)廢棄新鮮赤泥7 1 。2 2 赤泥用于建筑材料方面的研究在建筑材料制品中的利用研究楊愛(ài)萍、蘇長(zhǎng)江等n 印利用赤泥和粉煤灰，并借助于激發(fā)劑的作用制備出性能相當(dāng)于符合g b i o i - 9 3 規(guī)定的1 0 0 號(hào)- 1 5 0 號(hào)粘土磚的免燒赤泥粉煤灰磚。文獻(xiàn)n 7 】報(bào)導(dǎo)利用赤泥、粉煤灰、煤矸石配料并在1 0 5 0 一i i 0 0 下煅燒后制得性能相當(dāng)于i 0 0 1 5 0 號(hào)粘土磚的燒結(jié)赤泥一粉煤灰一煤矸石磚。焦占忠、邢國(guó)等n 踟利用赤泥和粉煤灰為原料，采用加壓成型方法制得性能相當(dāng)于j c 2 3 9 9 1 規(guī)定的7 5 級(jí)粘土磚。有資料n 鯽報(bào)導(dǎo)采用赤泥、堿礦渣水泥和膨脹珍珠巖制備輕質(zhì)墻體材料，在適宜的配合比下抗折和抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到5 5 m p a 和2 9 m p a 。岳云龍啪3 等利用赤泥一堿礦渣水泥一粉煤灰研制免燒磚，原料配比為堿礦渣水泥：赤泥：粉煤灰= 6 0 ：3 0 ：i 0 ，實(shí)驗(yàn)測(cè)得這種免燒磚7 天后的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)1 5 級(jí)以上，與普通粘土磚性能相當(dāng)。文獻(xiàn)口u 介紹，利用赤泥具有顏色的特點(diǎn)，磨細(xì)通過(guò)2 0 0 目篩后作為筑路填料。還可以將赤泥在8 0 0 1 2 0 0 下煅燒破碎后摻入瀝青混合料中，用著色混合料作為鋪路材料蚴。文獻(xiàn)用磷石膏和0 5 5 的赤泥混合，然后在還原氣氛下煅燒制得添加劑，這種添加劑能夠在正常硬化條件下提高水泥質(zhì)量。利用赤泥生產(chǎn)多種水泥國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，用赤泥可生產(chǎn)出多種型號(hào)的水泥晗4 踟。如以燒結(jié)法赤泥為原料生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，生產(chǎn)該水泥工藝流程和技術(shù)條件與一般普通水泥廠基本相同，只是用赤泥代替了粘土，從生產(chǎn)氧化鋁工藝中排出的赤泥，經(jīng)過(guò)濾、脫水后，與砂巖、石灰石和鐵粉等共同磨制得到生料槳，使之達(dá)到技術(shù)指標(biāo)后，用流入法在蒸發(fā)機(jī)中除去大部分水分，而后在回轉(zhuǎn)窯中煅燒成熟料，加入適量的石膏和礦渣等活性物質(zhì)，磨至一定細(xì)度，即制成水泥產(chǎn)品。根據(jù)長(zhǎng)期實(shí)踐，每生產(chǎn)一噸水泥可利用赤泥4 0 0 k g ，采用濕法工藝生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量達(dá)到普通硅酸鹽水泥的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并具有早強(qiáng)、抗硫酸鹽等優(yōu)越性能洶3 。經(jīng)工業(yè)建筑、機(jī)器基礎(chǔ)、機(jī)場(chǎng)跑道、橋梁等處的使用證明，水泥質(zhì)量良好。據(jù)文獻(xiàn)雎釘介紹，由赤泥、消解石灰、致密化硅灰和石灰石配合磨細(xì)可制得建筑水泥，這種水泥不用波特蘭水泥作為膠結(jié)劑。它的材料配比為，赤泥：石灰石：8第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀消石灰：硅灰= 3 9 5 ：3 9 5 - 1 4 7 ，2 8 天強(qiáng)度達(dá)到1 6 7 m p a ，1 2 2 天強(qiáng)度達(dá)到1 8 2 2 m p a ，此后強(qiáng)度還繼續(xù)增長(zhǎng)，據(jù)稱這種水泥的抗壓強(qiáng)度和耐久性可以和任何一種文獻(xiàn)所報(bào)道的由混合料所得水泥相媲美。據(jù)文獻(xiàn)口刀報(bào)道，前蘇聯(lián)利用第聶伯鋁廠的拜耳法赤泥生產(chǎn)水泥，生料中赤泥配比可達(dá)1 4 。日本三井氧化鋁公司與水泥廠合作，以赤泥為鐵質(zhì)原料配入水泥生料，水泥熟料可利用赤泥5 2 0 k g t ，拜耳法赤泥的利用水平比較低；前蘇聯(lián)以霞石為原料生產(chǎn)氧化鋁的沃爾霍夫、阿欽、及卡列夫氧化鋁廠已成功利用赤泥生產(chǎn)水泥，并進(jìn)行石灰石、赤泥兩組分配料試驗(yàn)，水泥可利用赤泥6 2 9 - - - 7 9 5 k g t ，為燒結(jié)法赤泥的綜合利用開(kāi)辟了有效途徑。燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁排出的赤泥，由于堿含量較拜耳法低，且含有大量的硅酸二鈣，可用來(lái)生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)水泥和其它建筑材料，這在山東鋁業(yè)公司和中國(guó)長(zhǎng)城鋁業(yè)公司已見(jiàn)成效。其工藝方法是將洗滌沉降后的赤泥過(guò)濾，將濾餅和石灰石、砂巖等原料混合，磨成水泥生料，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯燒成后，加入活性物質(zhì)，可制成5 0 0 號(hào)普通硅酸鹽水泥n7 1 。山東鋁業(yè)公司啪3 借鑒蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自己的研究，在6 0 年代初用赤泥配料生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，至1 9 9 7 年共生產(chǎn)水泥2 2 8 0 余萬(wàn)噸，利用赤泥6 1 0 萬(wàn)噸。水泥生料中赤泥配比，年平均為2 0 一- - 3 8 5 ，水泥的赤泥利用量2 0 0 4 2 0 k g t ，排出赤泥的綜合利用率3 0 5 5 。山東鋁業(yè)公司水泥采用濕法工藝，洗滌沉降的赤泥經(jīng)過(guò)濾后，由泥漿泵送入水泥廠，按預(yù)定的配料方案，與石灰石、砂巖等原料一起加入原料磨磨制成水泥生料。以赤泥配料的熟料和水泥與一般操作方法生產(chǎn)的熟料和水泥相比，除抗壓強(qiáng)度偏低外，其它性能皆等于或優(yōu)于一般水泥，特別是抗折強(qiáng)度、早期抗壓強(qiáng)度和抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)方面尤為明顯。張培新啪1 利用赤泥制備硫鋁酸鹽快硬水泥，1 7 4 8 的赤泥和鋁土礦等原料可燒制出4 2 5 號(hào)標(biāo)號(hào)的高鐵型硫鋁酸鹽水泥，具有高強(qiáng)、快硬、微膨脹、耐硫酸鹽腐蝕等特點(diǎn)。據(jù)資料洶1 介紹，利用高鐵型赤泥為原料，再配合適量石灰石，經(jīng)1 2 0 0 1 3 0 0 煅燒，可研制鐵鋁酸鹽水泥。低、高鐵型赤泥，都可以做為生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料。對(duì)低鐵型赤泥，配入石灰石和粘土，以使水泥生料中a 1 ：0 。和f e 。0 。的含量符合指標(biāo)。如果所用鋁土礦的鋁硅比為8 左右，則每生產(chǎn)一噸氧化鋁產(chǎn)生的赤泥可生產(chǎn)6 噸水泥，使氧化鋁廠成為一個(gè)“零排放 工廠，即工廠不排放赤泥。高鐵型赤泥，如果所用鋁土礦的鋁硅比為9 ，那么每生產(chǎn)1 噸氧化鋁所產(chǎn)生的赤泥將能生產(chǎn)7 噸水泥，從而避免排放赤泥。高鐵型的赤泥，可作為f e ：0 。的資源，調(diào)節(jié)水泥生料配料中的f e 。0 3 成分配比。第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀92 3 赤泥用于道路基層前蘇聯(lián)巴普洛達(dá)爾州啪1 的道路建設(shè)者為了彌補(bǔ)筑路材料的短缺，對(duì)鋁土礦雜渣鋁廠排出物利用的可能性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。其研究認(rèn)為，鋁土礦渣的礦物主要成分如下：硅酸二鈣，磁鐵礦、鋁酸鹽，硅酸鋁和其它化合物。鋁土礦渣中大量硅酸二鈣的存在決定著其粘結(jié)性能。在自然狀態(tài)下，鋁土礦渣沒(méi)有粘結(jié)力，也不會(huì)凝固。在加壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)某些液壓特性。細(xì)粉狀態(tài)壓實(shí)后，短時(shí)間內(nèi)很快達(dá)到一定的強(qiáng)度。巴普洛達(dá)爾州工程技術(shù)人員在應(yīng)用鋁土礦渣時(shí)利用以上特性鋪筑了路面基層。1 9 8 1 年建成了2 公里長(zhǎng)的第一段實(shí)驗(yàn)路。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為：石子一砂料基層整平層，厚l o c m ；貫入法施工的碎石基層，厚1 5 a m ：細(xì)粒式( 3 c m ) 和中粒式( 5 c m ) 瀝青混凝土路面。試驗(yàn)路段用1 5 c m 的鋁土礦渣基層代替碎石基層，其它結(jié)構(gòu)層不變。工程在1 0 月份完工，氣溫為5 1 0 ，施工工藝簡(jiǎn)單，用自卸汽車將濕渣運(yùn)到施工地點(diǎn)，攤平后用1 8 噸輪式壓路機(jī)碾壓1 0 1 2 遍，密實(shí)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)密實(shí)度的0 9 8 ，再用1 2 噸壓路機(jī)壓平，壓實(shí)完成后馬上攤鋪熱瀝青混凝土路面。試驗(yàn)路建成后6個(gè)月內(nèi)進(jìn)行了調(diào)查。路段目測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何路面缺陷，從基層取樣( 1 0 xl o c m 試件) 試驗(yàn)證明，抗壓強(qiáng)度為1 1 5 m p a 。在較低氣溫條件下，鋁土礦渣的硬化十分緩慢，因?yàn)榈V渣試件在壓實(shí)后強(qiáng)度隨即達(dá)到0 5 - - 0 8 m p a 。但是，只是用赤泥鋪筑基層，運(yùn)輸費(fèi)用很高，使赤泥的開(kāi)發(fā)利用受到了限制。為此，全蘇道路研究所哈薩克分所進(jìn)行了應(yīng)用赤泥粘結(jié)料的研究。赤泥粘結(jié)料是以赤泥為主，摻加其它活性成分經(jīng)加工而成?；钚猿煞直M量采用不缺乏的廉價(jià)材料，主要是工業(yè)廢渣。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，選擇了磷石膏作為活性成分，摻加量為1 0 - - - ,1 5 。研究結(jié)果證明，添加磷石膏的赤泥粘結(jié)料三個(gè)月硬化后抗壓強(qiáng)度為2 5 2 3 3 5 m p a ，而且隨所用磷石膏種類不同凝固或硬化期限也不同。同時(shí)，將鋁土礦渣磨成粉能大大提高其液壓活性( 強(qiáng)度達(dá)到1 0 2 0 m p a ) ，從而更有效地利用鋁土礦渣。在國(guó)內(nèi)，華中科技大學(xué)楊家寬1 等人對(duì)二灰穩(wěn)定赤泥基層的配合比設(shè)計(jì)，赤泥基層的各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行了研究，并鋪筑了位于淄博市淄川區(qū)，全長(zhǎng)4 k m ，寬約1 5 m的試驗(yàn)路驗(yàn)證了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。試驗(yàn)通過(guò)重型擊實(shí)試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)( 考慮到赤泥粒徑對(duì)混合料抗壓強(qiáng)度的影響) 、冰融穩(wěn)定性試驗(yàn)、室內(nèi)間接抗拉強(qiáng)度和抗壓回彈模量試驗(yàn)，以及大量的計(jì)算得出最佳配合比推薦為：赤泥：粉煤灰：石灰= 8 0 ：1 0 ：1 0 。最后得出結(jié)論：二灰穩(wěn)定赤泥基層之所以能具有較高的強(qiáng)度，是因?yàn)槎医Y(jié)構(gòu)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后形成膠結(jié)物，具有較高的強(qiáng)度穩(wěn)定性，是一種氣硬性及水硬性材料，需要較多的水分才能碾壓成型。二灰赤泥早期強(qiáng)度的形成是硅酸l o第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀化作用形成結(jié)晶縮合結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度的形成是化學(xué)反應(yīng)、物理一化學(xué)反應(yīng)及物理一力學(xué)過(guò)程的相互影響和交叉。二灰混合料主要依賴于良好的結(jié)晶一縮合結(jié)構(gòu)而獲得較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。2 4 水泥赤泥混凝土顏?zhàn)媾d、梁乃興口等研究的水泥赤泥混凝土是以赤泥代替1 4 水泥用量的赤泥水泥混凝土，強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)水泥混凝土強(qiáng)度基本相當(dāng)，特別是齡期較長(zhǎng)時(shí)，結(jié)果更為接近。2 8 天當(dāng)赤泥代替水泥量較多時(shí)( 代替1 3 水泥用量) ，形成的水泥赤泥混凝土與相應(yīng)水泥混凝土相比較，強(qiáng)度均有相當(dāng)程度的降低。這種水泥赤泥混凝土的剛度，即彈性模量略低于普通水泥混凝土。溫度脹縮系數(shù)與普通混凝土相差不大。水泥赤泥混凝土的耐磨性與普通水泥混凝土耐磨性基本相同，但抗?jié)B透性和抗凍性略差。在滲透性及抗凍性要求嚴(yán)格時(shí)，可以摻加減水劑改善水泥赤泥混凝土的滲透性與抗凍性。在鐘聲口2 1 所做的赤泥作為混凝土摻合料的研究中，也是以赤泥取代少量混凝土中的水泥，但同時(shí)還摻入部分磨細(xì)生石膏。采用細(xì)度為2 的成品赤泥取代混凝土中1 5 的水泥，摻入部分磨細(xì)生石膏粉，其摻入量分別為赤泥取代水泥量的0 2 ，o 3 和0 4 倍。結(jié)果表明，c a s o , 2 h ：0 的確激發(fā)了赤泥的潛在活性。首先在赤泥混凝土中摻入不同量的c a s o 。2 h ：0 以后，2 8 天齡期時(shí)，拜耳法赤泥及燒結(jié)法赤泥的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到了基準(zhǔn)混凝土的9 6 3 和9 3 ，到9 0 天齡期時(shí)，有的水泥赤泥混凝土的抗壓強(qiáng)度均超過(guò)了基準(zhǔn)混凝土，并且直至2 年齡期時(shí)，水泥赤泥混凝土強(qiáng)度也都在基準(zhǔn)混凝土之上，并未下降。文獻(xiàn)口2 1 研究了赤泥超量取代混凝土中水泥對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。采用赤泥超量取代混凝土中水泥的辦法來(lái)提高赤泥混凝土的抗壓強(qiáng)度，摻量系數(shù)分別為k = i 2 ，1 4 ，1 6 ，采用磨細(xì)的拜耳法赤泥及燒結(jié)法赤泥，細(xì)度為1 8 ( 8 0 目方孔篩篩余量) 。結(jié)果表明：用赤泥超量取代混凝土中的水泥比等量取代有一定效果，拜耳法赤泥混凝土的早期強(qiáng)度有所提高，但燒結(jié)法赤泥混凝土的7 d 齡期強(qiáng)度則幾乎沒(méi)有什么變化，到了后期也增加不大。得到結(jié)論是：在使用赤泥取代混凝土中的水泥時(shí)，應(yīng)采用添加劑激發(fā)劑或其它外加劑復(fù)合使用，若為了改善混凝土拌合物的性能，可采用超量取代法。如摻加激發(fā)劑，則赤泥的摻量可提高到1 5 。據(jù)資料嘲介紹，熱激發(fā)可使赤泥的活性大大提高。該原料條件下，赤泥的適宜煅燒溫度為6 0 0。將6 0 0 煅燒赤泥( 5 0 ) 配以礦渣、煤矸石、鋼渣以及自配的調(diào)節(jié)劑生產(chǎn)膠凝材料，可以達(dá)到4 2 5 # 水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的要求。張登良、梁乃興m ，等人用磨細(xì)赤泥代替部分水泥，形成水泥赤泥混凝土具有第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀較好的物理力學(xué)性能和路用性能。通過(guò)試驗(yàn)得出如下結(jié)論：磨細(xì)赤泥代替部分水泥，形成水泥細(xì)赤泥混凝土，當(dāng)細(xì)赤泥代替水泥用量較合適時(shí)，可獲得滿意的強(qiáng)度；而用粗赤泥( 未磨的原狀赤泥) 代替部分砂形成的水泥粗赤泥混凝土，其抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度與水泥混凝土對(duì)比試樣相比均有較為明顯的降低。用赤泥代替1 3 水泥形成的水泥赤泥砂漿的磨耗量與水泥砂漿的磨耗量相當(dāng)，甚至略低于水泥砂漿的磨耗量。說(shuō)明水泥赤泥砂漿的耐磨性與標(biāo)準(zhǔn)水泥砂漿的耐磨性相同，甚至略有提高。因而，水泥赤泥混凝土的耐磨性與水泥混凝土的相比也不會(huì)因?yàn)橛贸嗄啻娌糠炙喽档?。水泥赤泥混凝? 赤泥代替水泥1 3 ) 的滲透性要略大于水泥混凝土的滲透性。說(shuō)明水泥赤泥混凝土中的空隙率要略大于水泥混凝土的空隙率。用赤泥代替1 3 水泥形成的水泥赤泥混凝土，其抗凍性比水泥混凝土的抗凍性僅略有降低，說(shuō)明赤泥代替部分水泥對(duì)水泥混凝土的抗凍性影響不大。在美國(guó)和日本啪1 用赤泥制成球粒狀加熱至1 2 0 0 - - - 1 3 1 6 生成了人造密實(shí)骨料，并且發(fā)現(xiàn)用此骨料生產(chǎn)的混凝土，其抗壓強(qiáng)度比以河卵石為骨料的混凝土要高得多。日本對(duì)其強(qiáng)度值進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表2 - 9 所示。加納( c h a n a ) 建筑與道路研究啪1 所對(duì)用鋁土人工生產(chǎn)的火山灰水泥的使用性能進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這種水泥在高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用很有發(fā)展前途，而且隨著火山灰在水泥中的比例的增大，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度有所提高，大大縮短了其凝結(jié)時(shí)間。為了使鋁土( 磨細(xì)) 火山灰水泥得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)摻加緩凝劑，或采用石膏含量較高的水泥熟料。2 5 赤泥應(yīng)用于道路材料存在韻問(wèn)題將赤泥固結(jié)到道路路面所需要的強(qiáng)度存在以下技術(shù)困難：赤泥為細(xì)粒材料，固化表面積大，若用膠結(jié)料進(jìn)行固結(jié)，膠凝料所需量大，必然增加固化材料成本。赤泥集中在堆場(chǎng)長(zhǎng)期堆放固結(jié)成大塊狀顆粒，如何解決赤泥破碎問(wèn)題關(guān)系到赤泥大規(guī)模利用。赤泥顆粒為多孔狀結(jié)構(gòu)，吸水性強(qiáng)含水量不容易控制，需要找到一個(gè)便于赤泥利用的含水量范圍。赤泥中雖然含有較多的b 一硅酸二鈣，但是處于惰性狀態(tài)，如何激發(fā)赤泥的活性是關(guān)鍵問(wèn)題。根據(jù)赤泥的特性，需要根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況采用適合的施工工藝。此外，1 2第二章國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀因?yàn)槌嗄嗉性诙褕?chǎng)堆放，在堆場(chǎng)附近修路會(huì)增加運(yùn)輸成本，這也是制約赤泥用作道路基層材料的一個(gè)主要因素。赤泥有很強(qiáng)的富水性能，含水量一般較高，顆粒度細(xì)小不均，顆粒內(nèi)部毛細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)十分發(fā)達(dá)，具有較高的比表面積。干燥赤泥極易吸濕，并溶于水，且可被二氧化碳、低濃度聚合物酸分解。這些對(duì)于赤泥在道路基層中的應(yīng)用是極其不利的。第三章赤泥第三章赤泥赤泥是從鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業(yè)廢渣，一般含有較多的氧化鐵，其外觀與赤泥泥土相似，因而得名。但有的因氧化鐵較少而呈棕色，甚至灰白色。為掌握赤泥的材料特性，更好的將其應(yīng)用于工程中，需對(duì)赤泥的化學(xué)組成、礦物組成和物理性質(zhì)等特性進(jìn)行分析。3 1 赤泥的化學(xué)組成以提煉氧化鋁的方法來(lái)劃分，赤泥分為拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥、聯(lián)合法赤泥等，它們的化學(xué)成分對(duì)比見(jiàn)表3 1 。表3 1 各類型赤泥化學(xué)成分對(duì)比t a b l e3 1k i n d so f c h e m i c a lc o m p o s i t i o na b o u tr e dm u dc o n t r a s t赤泥成分名稱種類s i 0 2a 1 2 0 3f e 2 0 3c a om g on a 2 0k 2 0t i 0 2燒失量拜耳法3 2 0l o 之o3 0 - 6 02 82 1 0微量1 01 0 1 5燒結(jié)法2 0 一2 35 07 1 04 6 - - 4 91 2 1 62 0 之50 2 d 42 5 3 06 1 0聯(lián)合法2 0 2 0 55 4 7 56 1 7 54 3 7 4 6 82 8 0 o 0 5 o 76 1 7 7南京工業(yè)大學(xué)的潘志華等人鵬1 們對(duì)山東鋁廠露天堆場(chǎng)長(zhǎng)期放置的赤泥( 稱之為陳赤泥) 進(jìn)行了研究，通過(guò)常規(guī)化學(xué)分析，得赤泥的化學(xué)成分如表3 2 所示。表3 2 山東鋁廠赤泥化學(xué)成分( ) 8 , 1 0 3t a b l e3 2c h e m i c a lc o m p o s i t i o na b o u tr e dm u di ns h a n d o n ga l u m i n u mf a c t o r yc a os i 0 2a 1 2 0 3f e 2 0 3m g ot i 2 0n a 2 0k 2 0i g 1 0 s s3 5 4 61 7 17 16 1 71 5 21 ：9 33 2 10 52 59 7 9 9華中科技大學(xué)楊家寬等人階3 研究了堆放時(shí)間對(duì)赤泥化學(xué)成分的影響。分別測(cè)1 4第三章赤泥定了堆放時(shí)間為一月、一年、三年和十年以上的赤泥物理化學(xué)成分的變化，如表3 3 所示。研究結(jié)果表明，陳化赤泥的化學(xué)組成，隨著堆放時(shí)間的增加，赤泥灼失量顯著增加，有用成分下降。表3 3 赤泥物理化學(xué)成分隨存放時(shí)間的變化6 7 3t a b l e3 3p h y s i c a la n dc h e m i c a lc o m p o s i t i o na b o u tr e dm u d sc h a n gb yd e p o s i tt i m e成分s i 0 2c a of e 2 0 3a 1 2 0 3m g ot i 0 2k 2 0n a 2 0灼減新鮮赤泥2 0 1 23 6 4 01 0 8 89 0 02 1 43 5 5o 4 33 6 07 2 3一年赤泥1 7 3 93 3 0 0l o 1 01 2 5 02 0 03 2 40 4 73 o o1 1 7 5三年赤泥1 5 7 61 2 6 11 2 6 17 4 0o 2 93 6 l0 3 32 4 41 5 8 2十年赤泥1 6 1 13 3 2 07 3 88 3 00 4 32 0 00 8 42 9 32 6 5 0張登剮3 婦等人研究水泥赤泥混凝土?xí)r，用磨細(xì)赤泥代替部分水泥，對(duì)赤泥的化學(xué)組成進(jìn)行了研究，如表3 4 所示。表3 4 赤泥化學(xué)組成m 3t a b l e3 4c h e m i c a lc o m p o s i t i o na b o u tr e dm u d化學(xué)組成( )s i 0 2f e 2 0 3a 1 2 0 3c a om g o燒失量2 3 2 01 8 9 31 5 8 62 8 3 67 1 36 5 2河南省鄭州市上街鋁廠的赤泥，其原始狀態(tài)為顆粒狀態(tài)。經(jīng)磨細(xì)后，其化學(xué)組成如表3 5 所示。表3 5 鄭州上街鋁廠赤泥化學(xué)組成t a b l e3 5c h e m i c a lc o m p o s i t i o na b o u tr e dm