填料方案论文

填料方案论文（共9篇）

填料方案论文 篇1

1 工程概况

新建H铁路位于河北省东南部,全长约375 km,单线电气化铁路,根据设计,路基地段长约315 km,占全线长度的84%。全线路基段基床表层共需A组填料约330万m3。沿线A组填料严重匮乏,全线A组填料主要集中在距设计起点约20 km处的河套内,如运至全线路基段,平均运距较大,运输成本过高,从而加大了工程总投资。

在填料满足设计规范要求的前提下,本着节省投资的原则,笔者对该铁路全线可行的三个基床表层填料方案结合单双层道、运杂费、大临设施、施工工艺等方面进行了经济技术比较,并最终推荐较为经济合理的基床表层填料方案。

2 方案Ⅰ——A组土方案

本方案全线0.5 m厚基床表层均采用A组填料,A组土需火车或汽车运输至工地。

根据对H铁路沿线现场勘测调查,全线自设计起点K0+000～设计终点K375+000只有一处A组料源点T,距离设计起点约20 km的汽车运距,自T料源点取A组土,运至H铁路沿线工地有两种运输方式:1)全部用汽车自T料源点运至工地,全线平均运距约240 km;2)新建H铁路沿线与既有铁路在Z站、D站、S站接轨,可考虑用火车运输至Z站、D站、S站,然后再用汽车倒运至工地。每立方米A组土分别用两种方式运至工地的单价见表1。

故全线A组土运输采用较为经济的火车和汽车相结合的运输方式。采用全线A组土方案需分别在Z站、D站、S站设置存料场,共计3处,设场费用约3×60=180万元,折合每立方米土为180/330=0.6元/m3;购土单价5元/m3。故全线A组土综合单价181.6元/m3,全线A组土总费用约181.6×330×104=59 928.0万元。

3 方案Ⅱ——全线级配碎石方案

本方案全线基床表层采用级配碎石代替A组土,级配碎石取自铁路沿线所经地区及其附近的采石场,先汽运至铁路沿线的级配碎石拌合站,然后再汽运至工地。

全线0.5 m厚基床表层采用级配碎石代替A组土,结合桥涵分布,级配碎石至工点平均运距控制在7 km以内,全线需设置15处级配碎石拌合站,设场费用合计485万元;根据沿线地区所经线路长度及当地造价信息碎石价格,计算得全线碎石综合单价85.2元/m3;级配碎石拌合费用折合28.2元/m3;采用级配碎石方案可以采用单层道砟铺砟,全线共减少底道砟约27.5万m3,减少投资约2 997.5万元。每立方米级配碎石至工地的平均单价见表2。

全线基床表层填筑级配碎石总费用为58 522.7万元。费用计算见表3。

4 方案Ⅲ——A组土和级配碎石相结合方案

本方案针对全线不同地区碎石单价不同的特点,结合A组土运距,进行经济比选,通过比选确定不同地区采用不同的基床表层填料方案。H铁路自设计起点分别经过X,H,C三个地区级市,本方案对线路所经的三个地区分别进行A组土和级配碎石填料经济比选,以确定线路经过的每个地区所采取的基床表层填料方案的经济合理性。

首先确定线位所经X,H,C地区A组土和级配碎石的经济分界点,在确定其经济分界点时,需考虑单双层道砟、运杂费、大临设施、施工工艺以及沿线碎石的单价等因素,通过计算得在X地区自CK0+000～CK54+000采用填筑A组土、CK54+000～CK123+000采用填筑级配碎石较为经济;H地区自CK123+000～CK237+000采用填筑A组土较为经济;C地区CK237+000～CK375+000采用填筑级配碎石较为经济。其比较结果见表4。

经计算本方案全线基床表层填料费用约56 855.1万元,见表5。

5 结语

三个填料方案优缺点见表6。

经过以上技术经济比选可知,方案Ⅲ较方案Ⅰ、方案Ⅱ更为经济合理可行,故推荐方案Ⅲ。在进行路基填料设计时,不仅考虑其填料要满足设计规范要求,更要考虑其经济合理性,并对多种填料方案进行技术经济比选,从而可以节省大量工程投资。

摘要：针对新建H铁路沿线基床表层填料十分匮乏的问题,对H铁路路基表层填筑A组土和级配碎石比选进行了技术经济分析比较,并针对全线不同地段选择了不同的填料方案,从而节省了工程投资。

关键词：路基填料,A组土,级配碎石

参考文献

[1]周术明,李丽民.沥青稳定碎石基层研究综述[J].山西建筑,2008,34(11):285-286.

填料方案论文 篇2

1.1 炭黑

炭黑是一种用途广泛的化工产品，可用于橡胶、树脂、印刷油墨、涂料、电线电缆、电池、纸张、铅笔、颜料等产品。炭黑最主要的用途是用于制造轮胎及各种橡胶制品。全球炭黑约有70%用于轮胎，20%用于其他橡胶制品，其余不到10%用于塑料添加剂、染料、印刷油墨等工业。而在橡胶制品的分额中，一半用于制造汽车零部件，如V带和减震橡胶等。因此，大约有80%的炭黑是消耗在汽车工业上的。

从总体上讲，世界炭黑工业已进入成熟期，其生产技术主要朝着单炉能力/规模、炭黑产品专用化、综合节能降耗和环保安全等几个方向发展。

(1)高性能和低滞后损失炭黑

为了适应轮胎产品的发展，特别是高性能轮胎和绿色轮胎的需求，国外各大炭黑公司开发了许多高性能和低滞后损失炭黑新品种。所谓高性能炭黑，其共同的特征是：粒径小、结构适宜、聚集体分布尺寸较窄、表面活性高。而低滞后损失炭黑共同的特征是：结构高、聚集体尺寸分布较宽、表面活性高。其中，有些开发较早的品种，如N134和N358已经纳入ASTMD1765标准，并已被轮胎厂广泛采用。近几年研究开发的新品种，既未纳入ASTM标准，也未公布其化学指标，只有部分产品在生产厂家的产品目录中，可以看到其应用性能方面的说明，这些新品种目前正在推广应用。

(2)纳米结构炭黑

低滞后损失炭黑是开发的重点，这是由炭黑的下游产业——轮胎工业开发“绿色轮胎”的发展趋势所决定的。只要炭黑企业和轮胎企业紧密合作，低滞后损失炭黑将进入规模化应用阶段。

纳米级炭黑用经过改进的炉法工艺制造。与传统的ASTM炭黑相比，纳米级炭黑具有更高的表面粗糙度和更大的表面活性。较大表面活性主要与高度无序交联的较小结晶粒子有关。这种结晶粒子具有大量的棱边，使其成为具有特别高表面能的活性场，活性场会使炭黑与聚合物之间产生很强的机械/物理化学作用。提高填充剂与聚合物的相互作用可降低动态变形下的滞后损失和生热。填充52份ASTMN356炭黑和相应的E-1670纳米级炭黑的载重汽车轮胎天然橡胶胎面胶可大幅度降低滞后损失和生热，从而降低滚动阻力。由于纳米级炭黑的DBP值较低，所以，硫化胶的300%定伸应力稍低。

(3)导电炭黑

由于导电/静电特性是众多橡胶制品所要求的基本性能，因此，导电炭黑的开发前景不容忽视。导电炭黑的开发主要沿橡胶用导电炭黑和塑料用导电炭黑两大系列方向发展。

(4)色素炭黑

色素炭黑开发相对稳定，塑料用炭黑开发较为活跃。

1.2 白炭黑

白炭黑又称水合二氧化硅、活性二氧化硅和沉淀二氧化硅，分子式SiO2·nH2O。它为高度分散状的无定形粉末或絮状粉末，质轻，具有很高的电绝缘性、多孔性和吸水性。其原始颗粒粒径小于3μm，故表面积大，具有很好的补强和增粘作用以及良好的分散、悬浮和振动液化特性，已广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、染料和油墨等十几个领域，尤其在橡胶行业，白炭黑以其优越的补强性和透明性居于首位。但是，由于白炭黑表面存在着活性硅羟基、吸附水及由制备工艺导致其表面出现的酸区，使白炭黑呈亲水性，在有机相中难以浸润和分散，在橡胶硫化体系中不能与聚合物很好地相容，从而降低了硫化效率和补强性能，使其在某些特殊领域无法使用。改性后的白炭黑因提高了表面活性，改善了在有机相中的分散性和相容性，从而大大拓宽了产品的应用领域，提高了白炭黑的高附加值。

白炭黑按其帝临方法可分为物理法和化学法。用物理法制备的白炭黑产品档次不高，而橡胶行业所需的白炭黑填料通常是采用化学法生产的。化学法可分为干法热解法(包括气相法和电弧法)和湿法，湿法按其生成特征又可分为沉淀法(包括硫酸沉淀法、盐酸沉淀法、硝酸沉淀法、二氧化碳沉淀法和水热法)和凝胶法(包括普通干燥类和气凝胶类)。目前，国内外白炭黑的生产工艺主要有两种，一种是以四氯化硅为原料的气相法，把四氯化硅气体置于氢气、氧气流中，于高温条件下水解，制得烟雾状的二氧化硅，再使其凝结成絮状，然后分离、脱酸，制得产品。用气相法生产的白炭黑是高纯度小粒径的高品质产品，一般用作精细填料。但由于其原料价格高、反应流程长、生产过程能耗大、产品价格高而受到限制。另一种是以水玻璃为原料的酸沉淀法，即由水玻璃通过酸化获得疏松、细分散、以絮状结构沉淀出来的Si2粉体。用酸沉淀法制备白炭黑，生产工艺简单、产品成本低，但产品粒径大、活性较低、产品品质低。

欧洲轮胎厂家于1992年提出了绿色轮胎概念，所以，填充剂的开发状况开始出现变化。通过使用特殊的聚合物和白炭黑/硅烷体系，可以获得高的湿路面牵引性能和湿路面刹车性能，通过降低滚动阻力使燃料消耗降低5%。在欧洲的原装胎市场(OEM)上用于轿车轮胎胎面胶配方的白炭黑/硅烷填充体系已经高达80%以上。现代冬季轮胎性能的大幅度提高主要也依赖于在胎面胶中使用了白炭黑/硅烷。

除了用白炭黑作为轿车轮胎胎面胶的主填充剂以外，将白炭黑用于胎体胶也可以进一步降低生热和滚动阻力。通过使用专用高分散性白炭黑，再配合高结构细粒子炭黑可扩大白炭黑的用途，将它们用于载重汽车轮胎。采用这种最佳的填充体系，可以满足载重汽车轮胎的主要性能要求，即降低轮胎的滞后损失，进而减少滚动阻力，同时，保持耐磨性能。

1.3 炭黑-白炭黑双相填充剂

炭黑-白炭黑双相填充剂是用卡博特公司开发的独特技术生产的。传统的炭黑由90%-99%碳元素组成，氧和氢是其他主要成分，而这种新型填充剂由炭黑相和分散在炭黑相中的白炭黑相构成。其主要特点是提高了烃类弹性体中橡胶与填充剂的相互作用，降低了填充剂与填充剂的相互作用。该填充剂可改善胶料性能，尤其是轮胎胎面胶的滞后损失与温度之间的关系，大大降低了滚动阻力，提高了牵引力，但并未降低传统炭黑的耐磨耗性能。

炭黑-白炭黑双相填充剂(CSDPF)已经以ECOBLACKTM、CRXTM2XXX系列的商品名在市场上销售，所以同时，还有CSDPF2000系列和CSDPF4000系列产品。CSDPF2000与4000的不同之处包括白炭黑的分布、白炭黑表面覆盖率和硅含量。CSDPF4000具有比CSDPF2000更高的白炭黑表面覆盖率和硅含量。这种情况可以从硅含量的变化和氢氟酸(HF)抽提时的表面积变化看出来。在HF抽提时，白炭黑被保持不变的炭黑相溶解。从进行CSDPF的HF抽提时仍有大量白炭黑存在，表面积急剧增加这一事实可知，CSDPF2000白炭黑遍布于聚集体中。与此相反，CSDPF4000表面积没有多大变化，且HF抽提后几乎没有留下白炭黑。这表明，CSDPF4000聚集体。中的白炭黑只停留在表面。

与传统炭黑和白炭黑相比，当与烃类聚合物混合时，CSDPF2000和4000均具有更高的填充剂-聚合物相互作用和更低的填充剂-填充剂相互作用。对于填充胶料来说，弹性模量随着应变振幅减小而减小，这被称为“佩恩效应(Payne Effect)”。主要通过填充剂-填充剂相互作用来控制的佩恩效应，通常被用作衡量填充剂网状结构的一种方法。虽然从化学复合材料观点看，CSDPF2000和4000的性能都处于炭黑与白炭黑之间，但这里实际观察到的是，这两种新填充剂都具有最低的佩恩效应。

采用CSDPF2000，可提高载重汽车轮胎胎面与公路路面的摩擦系数，进而提高轮胎的湿路面防滑性能。而CRX4000的高白炭黑覆盖率可以减小微弹性流体力学润滑，有利于提高轿车轮胎的湿路面防滑性能。因此，为了提高轮胎胎面的综合性能，可在轿车轮胎胎面胶配方中使用CSDPF4000，而在载重汽车轮胎胎面胶配方中采用CSDPF2000。

1.4 其他填充剂

(1)改性高岭土

中外合资山西金洋煅烧高岭土有限公司对煤系高岭土进行了特殊处理后，提高了比表面积，然后，再进行表面改性处理，可大大提高橡胶的补强效果，在汽车轮胎、EPDM等橡制品胶应用中，达到甚至在某些方面超过了炭黑或白炭黑的补强性能。

(2)粉煤灰型橡胶补强剂(XRF)

将从粉煤灰中分离出来的玻璃微珠填充到聚氯乙烯(PVC)中，改善性能并降低成本。北京化工大学研制的一种以粉煤灰为主体材料的新型橡胶补强剂(XRF)已在北京橡胶二厂得到应用。大量实验证明，新型橡胶补强剂(XRF)在天然橡胶、合成橡胶(丁苯橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶等)中的应用性能完全达到了同等替代半补强炭黑的水平。该技术不仅解决了大量粉煤灰堆积带来的环境公害，而且对节约资源作出了重大贡献。

(3)凹凸棒改性粘土

凹凸棒土的化学成分为硅、铝氧化物，含少量铁、钙、锰氧化物。白色纤维状结晶是半补强类填充剂，能使挤出压延胶料表面光滑。新型优质橡胶补强剂凹凸棒改性粘土可提高橡胶制品300%定伸应力，提高拉断伸长率，吃粉速度快，粉尘不易飞扬，具有高白度、高分散性、高遮盖力的特点。在橡胶制品中加入该产品，不但能改善其外观质量，延缓老化速度，而且

能耐酸碱腐蚀，降低成本，是一种优良的橡胶补强剂。可广泛应用于橡胶传动带、汽车内外轮胎及其它橡胶制品。

(4)改性硬质陶土

硬质陶土在橡胶中有半补强作用，能改善硫化胶的力学性能。软质陶土在橡胶中无补强作用。用硬脂酸、乙烯基硅烷、氢基硅烷及钛酸脂偶联剂对陶土进行改性，使其表面增加疏水性，可提高胶料的拉伸强度、定伸应力，降低生热和压缩永久变形，其补强性能与白炭黑相当，老化性能较好。新型补强剂——超细活性陶土SFAC在等量替代的情况下，效果与半补强炭黑相当。

(5)DSI橡胶补强剂

以稻壳为原料加工而成的超细微粉，通过偶联活化制成的橡胶补强剂，主要适用于玻璃、油漆、造纸、橡胶和塑料制品。

(6)塑料基橡胶补强填充剂

以聚烯烃塑料为基料，与重质CaCO3粉末、钙镁粉和多种高效能表面活性剂配合，采用多层包覆技术生产出高性能塑料基橡胶补强填充剂，这种补强填充剂具有良好的流动性，可以在较高的填充量下应用于以天然橡胶为主要胶料的多种橡胶杂件，如橡胶V带、橡胶密封件、橡胶辊、橡胶衬垫、橡胶管、橡胶板等。

(7)木质素型橡胶补强剂

木质素系通过在造纸制浆废液中直接改性而制得，采用新的橡胶加工工艺，使橡胶与木质素之间达到分子级的渗透与交联，从而使橡胶与天然高分子化合物(木质素)组成的合金具有优良的综合性能。其力学性质与高耐磨炉法炭黑相当，在橡胶中的配比可比炭黑高出一倍。

(8)纳米氧化锌

纳米氧化锌是一种白色或微带黄色的细微粉末，易分散在橡胶和乳胶中，是天然橡胶和合成橡胶的补强剂、活性剂及硫化剂，也是白色胶料的着色剂和填充剂。胶料中加入活性氧化锌后，能使橡胶具有良好的耐磨性、耐撕裂性和弹性。

(9)海泡石橡胶补强剂

海泡石的化学组成为氧化硅和氧化镁的水合物，含少量铝和铁氧化物。在浅色橡胶制品中用做补强剂，性能仅次子白炭黑。用硅烷处理海泡石粉，其补强性能接近白炭黑，价格仅为白炭黑的一半。它耐酸碱、耐化学腐蚀，在橡胶、塑料制品中分散性能好，是橡胶、塑料制品中理想的填充补强剂。在天然橡胶中使用效果更佳，可大幅度降低成本，提高产品质量和经济效益。

(10)碳酸镁

碳酸镁主要用作橡胶制品填充剂和补强剂，可增加光泽、白度，耐高温，是保温绝缘材料。

(11)改性膨润土

改性膨润土是由天然膨润土、改性剂及其他助剂配制而成，有较强的吸附性和阳离子交换能力，主要用作各种橡胶的填充剂和补强剂，可提高橡胶制品的性能，降低橡胶制品的成本，提高橡胶与帘线的粘合强度和胶料的加工性能。

(12)沸石粉

沸石粉是一种非金属矿物，由于其非常独特的矿物结构，可用作各种橡胶的填充剂和补强剂，提高橡胶制品的性能

(13)高活性硅石偶联剂481补强剂

高活性硅石偶联剂481补强剂是辽宁省海城市鑫利塑胶有限公司研制的新型橡胶工业用材料，无毒，无味，微观成片状体。该产品具有补强作用，活性较高，是橡胶工业良好的补强辅助材料。其产品性能具有强烈的憎水性，化学性能稳定，耐热、耐光。

(14)云母粉

绢云母有补强效能，可替代部分半补强炭黑使用，还可用作隔离剂。由于它属单斜晶系，其结晶呈薄片状，故能提高橡胶的阻尼性能。它有良好的耐热、耐酸性能和电绝缘性能，还有肪护紫外线和放射性辐射的功能，可用于特种橡胶制品。

(17)煤矸石粉

粉细砂填料的改良应用 篇3

关键词：粉细砂,物理改良,K30

1 工程概况

新建铁路伊敏至伊尔施线 (两伊线) 位于内蒙古东北部, 第Ⅰ标段DK14+500~DK124+0.00通过伊敏河冲积平原、高平原区, 除表层为薄层黏性土外, 其下均为粉细砂, 厚度大于10m。局部地段沙地牧草丛生, 沙丘、沙岗长有樟树、柳树、白杨林。目前已基本固化, 均属固定沙地、沙丘。

两伊铁路线路等级为Ⅱ级, 正线数目为单线, 考虑预留重型轨道类型标准设计。路基直线地段路基面标准宽度路堤7.8m, 路堑7.4m。路堤标准横断面见图1所示。

按照《铁路路基设计规范》TB10001-2005规定, 路基基床表层优先选用A组填料填筑, 其次为B组填料, 基床表层以下选用A、B或C组填料填筑。当采用砂类土填筑时, 基床底层相对密度Dr为0.75, 地基系数K30不小于100MPa/m, 基床以下相对密度Dr达到0.7, 地基系数K30不小于80MPa/m。

该段所在地区填料主要为粉细砂, 填料性质为均匀、级配不良细砂, 按铁路路基填料分类属于C组填料。其不均匀系数Cu为2.00, 曲率系数Cc为0.77。颗粒大小分布曲线见图2。细砂天然含水率3%, 最大干密度1.78g/m3, 最小干密度1.43g/m3。级配曲线见图2所示。

粉细砂填料填筑经过现场多次调整含水率、摊铺厚度、机具型号、碾压方式及碾压遍数, 其密实度和K30结果见表1, 当试验进行第二层填筑时, 自卸汽车开到路基面上部卸土, 轮胎多次陷入砂里, 不能前行, 只能用推土机将自卸汽车推出, 整平后将填料卸在两侧, 用推土机将填料推平, 但推平过程中, 已将第一层破坏, 而且履带印辙较深, 无法再进行试验。

采用粉细砂填料填筑存在以下问题: (1) 相对密度基本能满足规范要求, 但K30实验值仅在32~48MPa/m之间, 不仅达不到规范要求的基床底层K30为100 (MPa/m) 和路堤本体K30为80 (MPa/m) , 而且相差甚远。 (2) 重载自卸车存在陷车问题。施工中陷车严重, 自卸车基本不能进入作业区域, 卸料只能卸在边缘, 由推土机往中间推运, 不具备高强度机械作业的条件。 (3) 填高较高的路堤不具备上料条件。

2 改良方案

填料改良一般有物理改良和化学改良。物理改良是通过在土中掺入中、粗砂、卵石及砾石等粗颗粒土, 改变土的颗粒级配, 提高土的工程性能;化学改良是通过在土中掺入石灰、水泥等掺合料, 改变土的化学成分, 提高土体工程性能。

本线施工现场水泥来源较远, 并且确定改良的过程中, 由于施工工期紧张, 施工单位及建设单位已经在距离线位10km~30km的位置与地方政府确定了11处取土场并与地方签订了使用协议, 填料有砾砂、碎石土 (属于A或B组填料) 。经研究确定在路基DK35+768~DK35+835段及DK97+480~DK97+645段距离外运料比较近的地段开展不同配比的粉细砂物理改良填筑试验。分别做砾砂与细砂、碎石土与细砂掺拌, 掺入料与细砂体积比分别为6:4和7:3。

掺拌改良过程为将细砂置于路基外平坦段, 厚度分别为0.3m、0.4m和0.5m, 外运料铺于砂上0.7或0.6m, 摊平再用钩机装上车运到填方地段, 推平后用20t碾压机碾压。对比未掺配前的施工方法, 增加一次挖装、摊平工序, 运输设备自卸汽车增加一次装车的等候和调头;同时挖装设备液压反铲由于挖掘深度、回转角度等施工条件变化降低了工作效率。DK35+768~DK35+835段试验所得密实度、K30试验结果见表2~表3, DK97+480~DK97+645段试验结果见表4~表5。

3 改良后应达到的标准

粉细砂填料经过砾砂改良后, 仍然按照砂类土控制, 基床底层相对密度Dr达到0.75, 地基系数K30不小于100MPa/m;基床以下相对密度Dr达到0.7, 地基系数K30不小于80MPa/m。

粉细砂经过碎石土改良后, 由孔隙率n (%) 和地基系数K30控制, 其中基床底层孔隙率应小于31%, 地基系数K30不小于120MPa/m, 基床以下孔隙率应小于32%, 地基系数K30不小于110MPa/m。

4 物理改良试验结果

(1) 砾砂、细砂改良体积比7:3, 松铺厚度0.3~0.5m, 振动碾压机碾压6遍, 其相对密度达到0.81~0.86, K30达到100~160MPa/m, 均能满足基床底层及以下路堤压实标准。

(2) 砾砂、细砂改良体积比6:4, 松铺厚度0.3m, 振动碾压机碾压8遍, 其相对密度在0.76~0.84, K30达到71.2~84MPa/m, 相对密度能满足基床底层及以下路堤要求。K30得到显著提高均大于70MPa/m, 但仍未达到基床以下设计要求的最低值80MPa/m。

(3) 碎石土、细砂改良体积比7:3, 松铺厚度0.3~0.5m, 振动碾压机碾压6遍, 其孔隙率在26~31, K30达到112~144MPa/m, 均能满足基床底层及以下路堤压实标准。

(4) 碎石土与细砂改良体积比6:4, 松铺厚度0.3~0.5m, 碾压8遍, 孔隙率在25~30, K30达到71~112MPa/m, 孔隙率均能满足基床底层及以下路堤压实标准;K30得到显著提高均大于80MPa/m, 但仍未达到基床以下设计要求的最低值110MPa/m。

(5) 无论改良土体积比是6:4还是7:3, 施工过程中自卸汽车、推土机、压路机等大型机械都能上下自如, 不再陷车, 解决了施工困难, 提高了工效。

5 结束语

(1) 按照《铁路路基设计规范》TB10001-2005, 路堤填料压实标准采用双指标控制, 粉、细砂虽然属于C组填料, 但填筑后K30难以达到标准, 需进行填料改良。

(2) 目前铁路施工采用高工效的大型机械作业, 重载自卸车、压路机等难于在粉细砂填筑的路基上作业, 通过填料物理改良能得到有效解决。

(3) 铁路通过沙漠或粉细砂为主的地区, 根据粉细砂的成分可参考本试验段数据进行路基填料设计。

参考文献

[1]TB10001-2005 (J447-2005) [S].铁路路基设计规范.

[2]吴荣燕.风积砂填料在高等级铁路中的改良应用[J].甘肃科技纵横, 2009. (3) .

浅谈循环水泵填料密封的改进 篇4

随着石油化工和密封技术的发展，对流体动密封的密封性和可靠性要求更高、更严，而水泵的填料（盘根）密封系统存在着泄漏、磨损轴套，使用寿命短和能耗大等问题，水泵的密封对整个设备运转来说起着重要的作用，如水泵的密封系统泄漏将会严重影响到设备的正常运转。如何选择合适的水泵填料，减少泄漏率，降低成本呢？我车间有循环水泵8台，均采用普通盘根密封，经常出现泄漏，每年维护成本较大，我们利用5#，6# 循环水泵做试验，采用一种新型软填料（CMS-2000），通过多年来运行，确实做到了无泄漏，低维护量，并且能耗明显降低，取得了显著成效，现在我们在进一步探讨如何将此软填料推广运用到所有循环水泵上。

一、填料密封的工作机理

在机械行业中填料密封主要用作动密封，常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机的转轴密封。在填料密封的设计选择上，我们主要以机械设备的工作条件作为主要考虑因素。选择填料时我们主要看是否具备这几个条件：有一定的塑性，在压紧力作用下能否产生一定的径向力并与紧密轴接触；是否有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面；填料是否自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小；轴存在少量偏移时，填料是否有足够的浮动弹性；制造是否简单、填装方便。

因此，我们需要经常对填料的压紧程度进行调节，使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。当然这样经常挤压填料，最后将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。

二、盘根填料在水泵使用中存在的问题

水泵的轴封一般采用油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。

我们在用盘根填料，发现其具有3个缺点：

1、盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。

2、为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。

3、盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时甚至达到5％－10％的惊人比例。也就是说：从填料密封的原理来看，流体在密封腔内可泄漏的通道有三处：其一是流体穿透纤维材料造成泄漏；其二是从填料与填料箱体之间泄漏；其三是从填料与轴表面之间泄漏。因此防止水泵泄漏最为关键的措施是：合理选择密封填料，设计合理的密封腔体，调整适当的密封压紧力。

三、组合软填料密封的设计

CMS2000填料填补了这些缺点，有着盘根无法比拟的优势，填料腔体内填充的是一种优良的密封软材料，它耐热－18℃－200℃，最大压力0.7Mpa，最大线速度8m/s，耐腐蚀性强，适用介质PH值范围4－13，主要适用于水介质。这种软填料状态为胶泥状，摩擦系数低、混合体之间分子吸引力小。

1、材料组成

黑色CMS2000由纯合成的KEVLAR纤维、高纯度的石墨、PTFE、有机密封剂四种不同的材料混合组成。其中，KEVLAR纤维是美国杜邦公司的产品，主要用于生产防弹衣的一种人工合成的特种纤维材料，这种材料的最大特点是具有极高的抗冲击强度和抗拉强度；高纯度的石墨是美国赤士盾公司在特殊的生产条件下，如真空状态下，生产出来的产品，能减小其内部的摩擦，其含有的高分子硅脂主要是为了增加CMS2000的抗磨蚀能力；PTFE为聚四氟乙烯的英文缩写;而有机密封剂是由美国赤士盾公司的专业工程技术人员研制的，专门用于CMS2000的一种获得专利的纯合成液体，能有效保证CMS2000良好的密封性能。

2、工作原理

CMS2000利用该产品分子之间极小的吸引力和产品与轴或填料腔内壁的磨擦力形成剪切分层面。在轴的运动过程中，其中部分产品中的纤维缠绕在轴上并随轴同步旋转，形成一个“旋转层”，随着旋转层的逐步增大，轴对纤维的缠绕能力逐步减小，没有与轴缠绕的部分材料将与填料内壁保持相对静止，从而形成一个“不动层”，这样就形成了动密封的两个基本组成部分。密封面形成在材料之间，而不在材料与轴之间，从而达到消除轴套磨损及节能的效果。

3、与传统密封形式比较

1）不会对轴套造成磨损，不需要更换轴套。普通的填料密封,因为轴套与填料之间有相对运动产生，所以轴套会被磨损，需要我们经常更换轴套，同时填料也因为磨损造成泄漏，也需要更换，一般来说填料被磨损了10%-15%就需我们进行更换了。以5＃泵为例，该泵以前使用盘根，由于轴套磨损严重，每年大修两次，维护工作量较大,使用该填料一年后，检修时发现轴套无明显磨损。同时，由于取消冷却水管，无冷却水泄露。使用该填料多年来，未发现明显泄露。减少检修工作次数。

2）不需要对设备进行更改即可安装。我们可以利用原设备上原有的压盖、原有的轴套（已磨损的轴套亦可）、原有的冲洗或不冷却水注入通道即可。安装简单，不需要对维修人员进行复杂的技术培训。

3）可在线修复，维修劳动强度低。普通的填料密封在失效时，需要维修人员将设备停机，将填料取出后再进行安装, 这样会造成停机损失。CMS2000在维修时可在设备的运动状态下，将注入口打开，接上注入系统后，将材料注入即可重新实现有效的密封，避免了停机损失的产生。

4）避免电力的无谓损耗。普通的填料密封的密封力的来源于压盖将填料的轴向压力而造成的填料的径向扩张力（即填料对轴的抱紧力），这就使得轴必须要克服这种密封力（抱紧力）才能进行运动，轴就必须消耗较大的功率，造成无谓的电力消耗。CMS2000材料的组成为摩擦系数极低的非金属和液体，再加上材料为混合体，分子之间的吸引力很小，轴在运动时不需要克服较大的密封力即可，这就意味着轴功率不会有无谓的消耗。

5）不需要冲洗或冷却。普通的填料密封因为填料与轴套之间产生较大的磨擦热，所以需要采用冷却水来冷却,这样就造成了冷却水的消耗。CMS2000因为磨损区域在材料之间，可以产生的磨擦热较小，不需要采用冷却水系统来冷却，避免了冷却水的流失，也减少了污水处理装置的工作压力。

6）无规格的限制，可大大减少库存。CMS2000为胶泥状物，可根据填料腔容积的大小来决定CMS2000的装填量，作为维修备件库存量可以大大地降低,节约了企业的备件库存，即降低了资金的占用量。

四、经济性分析

以5号泵6sh-9型为例

轴套外径ф60，盘根规格10mm*10mm，填料腔长度L=75mm，原用碳纤维盘根，每年检修两次，原因为轴套磨损（有时伴有轴磨损），每年大概更换盘根四次。

1、从节省能耗考虑

以5号泵为例，该泵为6SH-9型。运行参数为：电机额定功率37KW，运行电流203A~204A。改造后运行电流为198A~200A，下降幅度约为2.5%。

每月节电费用：37*2.5%*720*0.5=333元 则一年为3996元。

而一年所用填料金额为（该填料设计寿命为5年，可反复使用）

CMS2000价格：3.00元/ml

密封腔容积为：π/4 *（802-602）*(0.075-0.02)=120ml

故一次安装CMS2000的价值为:120ml*3 元/ml*2=720元

考虑使用CMS2000填料对电能的节约，安装成本较为经济。

2、从降低检修成本考虑

每年由于轴套磨损检修两次，其中轴套，盘根更换及人工费用约为400元/次，则一年费用为800元。

利用废弃织物制作填料的研究 篇5

关键词：废旧织物,填料,拉伸强力,扫描电镜,污水处理

随着人民生活水平的提高,纺织品消耗量也越来越大,每年产生的固体废物也日渐增多,对城市的垃圾处理系统提出了一个新的难题。因此本实验考虑将废旧衣服等织物制成污水处理设备的填料,替代现有的填料,这样不仅能缓解处理负荷,减轻垃圾处理造成的二次污染,而且为废旧织物重复利用找到一条新的出路,还能减少碳消耗和碳排放量。

1 实验装置与方法

1.1 实验装置

本实验在污水处理的中试装置中进行,接触氧化池规格为1 300 mm×1 300 mm×200 cm,将织物裁成130 mm×50 mm,绑于尼龙绳上悬挂于水中即可,填料容积率为40%;如图1所示。

1.2 实验仪器

所需测试仪器有:YG141N数字式织物厚度仪、电子天平、取样器、YG461D型透气量测试仪、KES-FB4织物表面性能测试仪、PC68型数字高阻仪、C201自动接触角仪、YG065电子强力测试仪、水分仪等。

1.3 实验材料

本实验选定绸缎、棉布、绒布、涤纶与棉混纺布(以下简称混纺布)四种常用织物作为实验材料,材料特征参数见表1。

2 填料的挂膜性能实验

2.1 装置启动阶段

接种污泥取自松江污水处理厂。初始阶段采用闷曝,不排水以增加生物量,必要时加适量营养物质。当污泥浓度达到3 g/L时,可开始挂膜实验。将填料放入水中第二天,镜检可看到填料表面有丝状菌及游泳性钟虫、红斑瓢体虫等后生动物,显示挂膜完成。说明所选织物对微生物有很好的附着性。

2.2 填料特性与挂膜量的关系

将四种填料裁成等面积大小(100 cm2)烘干称重,进行挂膜实验,挂膜后取出烘干至恒重称量,挂膜前后重量差即可认为是挂膜量,单位为g/cm2。实验材料特性与实验结果见表1。

从表1可以看出,材料的粗糙度和挂膜量有直接的关系,材料粗糙度越大,挂膜量就越大,当粗糙度过小时,挂膜量为零(如绸缎);棉布的粗糙度比混纺布小,但是挂膜量比混纺布多,因为棉布的透气率大,缝隙中也有微生物,所以挂膜量比混纺布多,说明粗糙度过小、织物密度大的材料不适合作为填料使用。

填料的粗糙度与表面电阻有一定相关性,粗糙度越大,电阻就越小,说明导电性就越好。微生物一般带负电,表面电性决定了微生物附着难易程度,从挂膜情况可以看出,绸缎的电阻最大,其表面没有挂膜。所以选择材料时可以根据表面粗糙度与表面电阻选择;表面光滑、表面电阻过大的材料不宜作为填料。

亲水性与挂膜情况没有明显的关系。绒布属于亲水性材料,其挂膜量最大,而绸缎的接触角<90°,但是并不适于挂膜;棉布和混纺布等疏水性材料,却都可以挂膜,因此亲水性不易单独作为选择填料的指标。

综上分析可知,填料的粗糙度与表面电阻、润湿角对填料的挂膜量都有影响,填料与微生物之间的结合力并不是由单一因素决定的,疏水性材料也可以作为填料使用,微生物与填料之间有特殊的结合力存在。

2.3 填料使用寿命分析

实验的填料都来源于废旧织物或者生产中废弃的边角料,因此耐水力冲击能力差,需对其使用寿命进行测试,选定拉伸强力为测试指标。

从图2~图4可以看出,在投入使用五个月之后,棉布拉伸强力变化趋势很明显,拉伸强力由330N下降至47 N,强力保持率仅为10%;混纺布在第一个月时下降显著,之后变化趋势减缓,经向强力下降为原始的35%,纬向强力下降不大;绒布的拉伸强力未受到影响,仍保持在450 N,说明绒布耐水力冲击,可长期作为填料使用。处理过程中需对出水水质进行监控,水质指标如有明显下降,需投加填料,以保证出水水质。

2.4 填料扫描电镜对比分析

对使用五个月之后的填料表面形态,做了扫描电镜实验,与使用前的填料进行了对比分析。图5(a,b)为初始态棉布与使用之后的表面扫描电镜对比分析图;图5(c,d)为初始态绒布与使用之后的表面扫描电镜对比分析图;图5(e,f)为混纺布使用前后表面扫描电镜对比分析图。

从图5可以看出,a、b图入水前后有明显差异,初始状态的棉布表面光滑,无破损,而使用之后表面破损严重,呈剥裂状;c、d图变化也极为明显,使用后的材料表面不大严重损坏;而e、f图变化,使用后材料表面没有损坏,仅在断面处有少量破裂。说明绒布有很强的耐水力冲击负荷能力。

实验期间对出水进行测定,COD、NH4+-N去除率分别达到97%和90%,出水水质均达到国家二级排放标准。说明废旧织物可以作为填料使用。

3 结论

通过废旧织物作为污水处理的填料试验研究,可以发现:

(1)填料表面粗糙度及孔隙率直接影响挂膜量的多少,可通过改性,增加微生物的附着量。

(2)对所选填料使用寿命进行测试后发现,随着使用时间的增长,棉布和混纺布的拉伸强力下降明显;绒布的拉伸强力几乎没有变化。

(3)对使用前后的填料表面形态进行电镜扫描观察,棉布与混纺布的表面有明显损坏;而绒布的表面没有变化,仅在断面处有微小损坏,说明绒布可以长期作为填料使用。

参考文献

[1]薛鹤龄.纤维填料在生物接触氧化中的应用[J].工业用水与废水,1984,4(4):42-45.

[2]金冬霞,田刚,施汉昌.悬浮填料的选取及其性能试验研究[J].环境科学学报,2002,5.(22):333-337.

[3]唐传祥.新型生物膜法废水处理中生物载体填料的研讨[J].化工给排水设计,1993,3(5):41-44.

[4]杜赦林.软性填料生物接触氧化法处理毛纺印染厂废水应用试验[J].金山石油化工化纤技术,1983(4):70-73.

[5] T.Y.Ji,Z.Lu,Q.H.Wu.Optimalsoftmorphological filterforperiodicnoise removal using a particle swarm optimiser with passivecongregation.Signal Processing 87(2007)2 799-2 809.

[6]马国平,何玉凤,杨宝芸,等.高分子填料在生物法处理废水中的应用进展[J].化学通报,2007(1):41-44.

[7]余序芬.纺织材料实验技术[M].北京:中国纺织出版社,2004.

路基基底处理与填料的选择 篇6

在公路路堤的基地范围内的植物, 如果在路堤填筑前未被彻底的清理, 一旦这些有机物被大面积的大荷载覆盖。植物的光合作用将被阻断, 而大荷载的土石混合料重量又加大了植物根系的毛细抽吸现象, 植物的根、茎、叶、果中的储水量大量被增加, 而增加了的水份和养料又得不到阳光的照射形成光合作用, 于是被大量聚集在植物株体中的水份和化学元素, 便开始发挥其反作用, 在厌养菌的作用下促使植物株体发生霉变和腐烂, 在与光、空气相对隔绝的环境中这些植物霉变和腐烂产生的热量被不断地屯集和加强, 最终使腐烂的植株在高温、高压、高含水量的小环境中渐变成液态形成, 而此液态物质又与土壤中的微量化学物质发生化学反应, 致使基底的土质结构被破坏, 土质变软、变稀, 土质的天然稠度、有机质含量被增大, 最终形成了腐植土。

腐植土, 按1942年卡萨格兰德教授 (A·casagrande) 提出的土塑性分类图判断已明显属于>50的高液限土, 腐植土的工程物理特性表明其土质的天然孔隙比一般大于4;天然含水量大于200%;快剪内摩擦角一般小于5°;其压缩系数大于0.5Mpa-1;不排水抗剪强度小于30 Mpa。上述工程物理指标已明显不符合公路工程对基底的要求。

研究表明, 有机质含量愈高, 而路堤填筑高度也高的情况下路堤受有机质腐烂后的沉陷影响愈大, 相反, 有机质含量为零时不论路堤填筑高如何变化, 只要其筑高在原基底允许承载力范围内其因有机质腐烂造成路堤沉陷的可能几乎为零。

因此, 《公路公路技术标准》 (JTGB001-2003) 及《公路工程国内招标文件范本》 (2003版) 均规定:“在路基用地范围内的垃圾、有机物残渣及原地表以下至少100~300mm内的草皮、农作物根系和表土应予清除……”以规范条文的形式明确规定了基底清表处理的重要性和不可忽略性。

大量的理论探讨和工程实践使我们明白:为保证公路路堤的填筑成型质量, 保证公路路堤具有足够的强度和稳定性必须注重基底的处理, 只有重视这个问题才是确保工程质量的关键因素之一。

实践中, 我们认为基底处理方法应按下述方案进行。

2 路堤基底的处理方案

路堤基底是指路堤填料与原地面的接触部分。为使两者结合紧密, 避免路堤沿基底产生滑动, 防止因草皮树要腐烂引起路堤沉陷, 需视基底的土质、水文、坡度和植被情况及填高采取相应的处理措施。

2.1 伐树、除根及表土处理

路堤填筑时如不清除结合面上的草木残株等有害于路堤稳定的杂物, 路堤成形后一旦杂物腐烂变质, 地基将会发生松软和不均匀沉陷等现象。为预防这种情况, 就必须在路堤填筑前做好伐树, 除根和表层土壤处理工作。特别当路基填筑高度小于1.0米时, 应注意将路基范围内的树根, 草丛全部挖除。

伐树, 除根和清除草丛作业可采用人工方法或机械方法, 应注意的是对草丛等不得使用燃烧方法处理。因为火烧法, 火不易控制, 稍有不慎, 即会造成烧山毁林等严重后果。且燃烧后的草木根系并未完全死亡, 其灰反而成有机肥料对路堤沉降的危险并未完全排除。

如基底的土系腐植土, 则须用挖掘机或人工将其表层土清除换填, 厚度视具体而定, 一般以不小于30CM为宜, 并予以分层压实, 压实度应符合规范要求。

如基底土发现草碳层, 鼠洞裂缝, 溶洞等, 都必须处理好, 以防造成日后塌陷。

有些清除物 (如腐植土) 在路堤修筑后, 可取回作为护坡保护层使用, 也可作为中央分隔带及绿化带的回填土, 这时应注意堆弃位置便于取回。

路堤通过耕地时, 筑填施工前, 必须预先填平压实, 如其中有机质含量和其它杂质较多时, 碾压时因弹性过大, 不易压实, 应换填干土。

2.2 坡面基底处理

填方路堤, 如基底为坡面时, 在荷载作用下, 粒料极易失稳而沿坡面产生滑移。因此在施工前必须注意对基底坡面处理后方能填筑。经验表明, 当坡度较小, 在1:0~1:5之间时, 只需清除坡面上的树、草、杂物后, 将翻松的表层压实后即可保证坡面稳定:当坡面坡度较大, 在1:5~1:2.5之间时, 应采取如图三所示的方法, 将坡面做成台阶形一般宽度不宜小于2.00M, 高度不宜小于1.00M, 且台阶顶面宜做成向堤内倾斜的4%6%的内坡, 如基底坡度大于1:2.5时, 则应采用修护面墙, 护脚等措施对坡脚进行特殊处理。

特殊地段的基底当基底原状土天然稠度小于1.1, 液限大于40, 塑性指标大于18的粘质土基底, 当进行处治或采用重型压实确有困难时可采用轻型压实标准。

3 路堤填料的选择

由于公路沿线土石的性质和状态不同, 故路基的稳定性亦有很大的差异。为保证路堤的强度和稳定性, 需尽可能选用当地稳定性良好, 并具有一定强度的土石作填料。

3.1 最稳定的填料

最稳定的填料主要有石质土和工业矿渣两大类, 前者常含有漂石土, 卵石土, 砾石土, 中砂和粗砂等;后者常用的有:钢渣, 建筑废料等, 这两类材料摩擦系数大, 不易压缩 (层间压缩量小) , 透水性好, 水湿稳定性及强度受水影响很小, 是填筑路堤的最佳材料。

3.2 密实后可稳定材料

这类材料亦分为一般填土和工业废料两类, 前者通常指粉土质砂, 以及砂和粘土所组成的混合土, 后都主要有粉煤灰、电石灰等。这些材料经压实后能获得足够的强度和稳定性是较好的。

3.3 稳定性差的填料

稳定性差的填料主要有高液限粘土, 粉质土等。a.含砂高液限粘土, 高液限粘土。它的粘性高, 塑性指数大, 透水性极差, 干燥时很坚硬, 但浸湿后强度急剧下降, 不易干燥。干湿循环的胀缩所引起的体积变化很大, 过干时易成块, 且不易打碎和压实, 过湿时又易压成弹簧土, 属不理想填料。b.粉质土。它含有较多的粉土粒, 虽有一定的粘性和塑性但不易稳定, 水浸后易成流体状态 (泥浆) , 干旱时则尘土飞扬。毛细水上升高度大, 最大时可达0.8~1.5m, 在季节性冰冻地带会造成很大水份累积, 导致严重的冻胀和翻浆, 属最差的路堤填料, 黄土类, 黑土 (肥粘土) 多属于这类土。

上述稳定性较差的土一般属液限大于50, 塑性指数大于26的土, 不宜作为公路路基填土。在特殊情况下, 受工程作业现场条件限制, 必须使用时, 通常应作处理后, 方能使用。

结束语

公路工程是一个永久性的工程。只有消除施工中的模糊思想, 明确各工序对公路工程整体质量的作用机理和要求才能将我国公路工程的建设推上新的台阶。

参考文献

[1]JTGB001-2003.公路工程技术标准.

膨胀土路基填料施工技术 篇7

关键词：膨胀土,填料,路基,施工

0前言

云南省威信电厂进场公路二三标段沿线约70%的路基挖方是膨胀土, 约30%为石灰岩, 考虑到节约投资。拟用膨胀土做路基填料进行试验段施工, 并进行膨胀土和石料分层交叉回填处理。试验表明膨胀土路基在适当的稠度指标下, 路基压实度等各项指标能满足设计要求。

1膨胀土的特性

1.1 膨胀土的物理力学性质

作为填方材料的膨胀土, 其最重要的物理性质为渗透性、胀缩性、强度和变形性。

(1) 渗透性。

由于土的强度、变形和渗透性之间存在着密切的联系, 由有效应力联系在一起。路基变形的时间效应取决于土的渗透性。膨胀土的渗透系数K一般小于10-7cm/s, 有效封闭的膨胀土路基, 固结变形将十分缓慢, 路基的抗渗透破坏能力强。路基开裂后, 渗透性由裂缝控制, 固结变形加快, 路基的抗渗透破坏能力大大降低, 同时产生沉降;但水从裂缝渗入路基后, 路基膨胀, 沉降变形恢复, 同时路基强度大大降低。因此, 膨胀土路基采用延长时间使路基沉降稳定的方法是不可行的。

(2) 胀缩性。

膨胀土的胀缩性表现为吸水膨胀, 失水收缩。膨胀土吸水膨胀后, 路基的竖向变形表现为隆起, 可引起路面变形;路基的水平变形将导致路基的纵向开裂, 从而引起路面纵向开裂。吸水膨胀后, 膨胀土的强度大大降低, 其中CBR降低最多, 如果没有侧限约束, 现场CBR可降为0, 路基将失去对路面的支承作用;膨胀土的饱水抗剪强度只有峰值强度的1/2, 路基边坡的稳定性也大大降低。膨胀土失水收缩, 引起路基收缩开裂, 降低了路基的水稳定性。收缩变形还可能导致路面板底或半刚性基层底面脱空, 引起路面开裂。

本标段膨胀土的自由膨胀率为33～72%, 无荷载膨胀率为6～12%, 湿法重型标准的压实度为93%时CBR试验的膨胀率为2～7%。膨胀土的竖向收缩与水平收缩的比值约为0.32～0.65, 横向收缩大于竖向收缩, 因此由收缩引起的路基沉降问题较小;竖向膨胀与横向膨胀的比值约为0.17～0.27, 横向膨胀远远大于竖向膨胀, 路面隆起引起的问题不大, 路基侧向变形和纵向开裂是主要破坏形式。

(3) 强度和变形。

作为路基填料的膨胀土, 其强度指标可用CBR表示。由于CBR指标与含水量和密实度有很大关系, 应进行不同压实度和不同含水量状态时的CBR指标, 根据CBR值和膨胀土的可压实性, 确定膨胀土是否可以使用和适用范围。膨胀土路堤边坡的稳定性由抗剪强度控制, 膨胀土的有效凝聚力为24～37 kPa, 内摩擦角为16°左右, 残余强度为峰值的1/2左右。膨胀土的压缩系数较小, 压缩模量较大, 因此压缩变形不大。

1.2 膨胀土的压实特性

土的压实度与含水量有密切关系, 稠度是表示含水量的合适指标。土的稠度为:

WC= (WL-W) / (WL-WP)

式中, WC—稠度;WL—液限;WP—塑限;WP—含水量。

稠度指标能够较为全面表示相对含水状态。根据土的可分散性和击实试验发现膨胀土的压实性主要表现为以下四种状态:第一, 稠度达到湿法重型压实状态时比较容易达到压实度, 路基不出现软弹现象, 路基强度较高;第二, 在轻型压实稠度状态时, 压实比较困难, 压实度不易达到要求, 压实过程中出现软弹现象;第三, 达到较高的压实度时, 路基强度也可满足要求;第四, 重型压实稠度状态时, 膨胀土不易压实到规定的压实度要求, 压实后的膨胀土饱和度较低, 路基的稳定性较差。

2膨胀土路堤的封闭与加固措施

2.1 地基处理

路基基底应有足够的承载力, 以防止路基滑动破坏或产生过大的沉降变形。基地的承载力可由土工试验估计:

其中, e=[Gsρw (1+0.01W) /ρ]-1; aw=W/Wl

为增强路基基底排水、增加基底承载力并封闭路基基底。本标段基底清除表土和淤泥后, 回填80cm厚片石碾压, 片石顶部采用防水土工布封闭。

2.2 边坡处理方法

边坡封闭防水和加固。封闭处理的目的是防止水分变化, 以避免反复胀缩导致路基开裂。膨胀土路堤边坡区别于一般路堤边坡的特点是填土的侧压力系数大于1, 土的膨胀性越强, 侧压力系数越大, 这是由于膨胀土的各向异性膨胀造成的。膨胀土的各向异性膨胀使得封闭层要抵抗很大的水平推力和水平变形, 封闭层自身的稳定是成功的关键。本标段对边坡处理方法如下:

(1) 用土工隔栅加固膨胀土边坡, 约束路基横向变形, 防止路基水平位移和边脚破坏。由于边坡顶的变形较大, 路基易产生水平位移拉裂, 路基的水平位移还能导致附加沉降, 对路面极为不利。路基顶部1.5 m范围内铺设4层土工格栅, 横向长度6 m, 以防止路基水平位移产生的附加沉降导致路面开裂;

(2) 用土工膜封闭边坡, 土工膜应有足够的厚度, 且应有效地固定在边坡上, 土工膜的表面砌筑30 cm厚浆砌石, 防止土工膜老化。

2.3 路堤加固方法

本标段利用挖方石料, 采用膨胀土50 cm厚 (二层) 和石料40 cm厚 (一层) 分层交叉回填。

3膨胀土路基填土压实施工

3.1 填料的技术要求

主填区膨胀土填料的技术要求主要考虑其强度和可压实性。用湿法重型标准93%压实度时, CBR不低于3%, 膨胀量小于6%稠度为1.05～1.2的弱膨胀土可直接用于路基主填区。在使用膨胀土作为路基填料, 当CBR达不到要求时时, 应进行不同稠度和压实度时的CBR试验, 找到CBR符合要求的稠度和压实度范围, 根据其稠度和其可压实性确定是否可用和使用时的控制要求。

3.2 填筑控制要求

用膨胀土作为路基主填区填料时最主要的控制要求是在最佳稠度下压实到规定的压实度, 使得CBR得到最佳并符合设计要求。同时应控制压实达到的饱和度, 实验表明, 当饱和度低于90%时, 虽然压实度可达到要求, 但CBR并不高;当饱和度高于90%时, 随着压实度的增加, CBR值一般也增大。因此, 压实时应保证达到较高的饱和度和较高的压实度, 只有这样才能保证达到设计要求的CBR值。

3.3 施工工艺要求

膨胀土是一种工程性质较差的土, 工程施工过程中要采取一些相应的施工方法才能保证工程质量达到设计要求。

(1) 由于膨胀土的含水量一般较高, 直接压实难于达到要求的压实度, 且压实后的CBR值也不能达到最佳。因此, 在施工时需要适当翻晒, 使得稠度达到湿法重型标准可压实的要求。采用大型自卸车或产运机运输不利于稠度增加, 稠度较低时被重型机械压实, 含水量变化不大, 易产生结团和软弹, 因此运土时宜采用吨位较小的运输车辆运输。

(2) 膨胀土松浦层厚不得大于30 cm, 石料松浦层厚不得大于50 cm, 根据本标段土石比例, 按二层膨胀土夹一层石料, 交叉回填。

(3) 由于膨胀土的结构性强, 具有各向异性的特点, 要充分压实并使压实均匀, 应采用接触应力较大的压实设备, 以破坏膨胀土的结构性和各项异性;但膨胀土大多含水量较高, 压实过程中易产生软弹现象。为了解决接触应力和防止软弹的矛盾, 可以采用振动凸快碾或振动羊足碾进行压实。大吨位的振动凸快碾或振动羊足碾, 其凸快和羊足的接触面较小, 接触应力较大, 加上凸快和羊足陷入土中振动压实, 不易产生软弹现象。石料层采用压路机压实, 压实遍数由路基试验段确定。

(4) 施工中应防止路基开裂和积水, 施工时可通过尽快检验尽快覆盖的办法来解决。当碾压成型的路基出现裂缝时要进行处理, 防止水分沿裂缝进入路基。

4结语

威信电厂进场公路已建成通车两年, 用膨胀土填筑的路堤目前完好无损, 全线路面质量良好。实践证明, 利用膨胀土和石料分层交叉回填的路堤, 即可避免膨胀土碾压软弹现象, 又可以有效抑制膨胀土的涨缩性能。由此可以认为膨胀土虽然是一种工程性质较差的路基填料, 但是并非完全不能直接使用, 在适当的处理措施下, 在最佳稠度的CBR值符合设计要求时, 膨胀土是可以作为路基填料的。膨胀土的有效利用, 为本项目节约投资约1 500万元。 [ID:7262]

参考文献

[1]JTJ033-1995, 公路路基施工技术规范[S].

浅析如何提高路基填料工程进度 篇8

疏港路工程是我区备受瞩目的重点工程, 工程全长40公里, 工程涉及景观桥6座, 各类涵洞49道, 换填方量达123万立方米, 按照常规的作业方式, 完成此项工作至少需要一年的时间, 而区委区政府要求我们在100天完工。 (123万立方米的填方量是个什么概念, 如果每天送料车辆有500车次, 大家想象一下, 施工现场会是怎样的一种场景, 假定每辆车拉料30立方米, 仅换填方量这一项就得需要82天, 我们在这里考虑的只是理想状态, 可是现实的问题是这么大的换填方量, 所需换填的材料是不是充裕, 施工便道是不是满足需要, 便道是不是能承受得住重型车辆的反复辗压, 这么大的车流量行车会不会顺畅) 总工期共100天, 而换填方量就占去了82天, 剩余的还有路面底基层基层面层的施工, 而总工期只有100, 我们怎样才能圆满完成任务?

2 选题理由

受地理条件限制, 疏港路工程施工条件恶劣, 路基土质为软土, 换填方量达123万立方米, 按现场的施工环境, 每天平均填方量只能达到1万立方米, 而区委、区政府要求我们路基填筑60天内完工, 日均填方量必须达到2.05万立方米, 才能保证疏港路工程全线顺利竣工。我公司迅速成立了疏港路工程项目部, 进行调查研究方案。

3 现状调查

小组对我公司前两年施工的邱柳线、稻钱路、大李线三条道路路基填筑施工日均填方量统计如下

从表中可以看出, 在以往施工的工程项目中, 日均填方量都超过了1万立方米, 面现在施工的疏港路工程每天只能铺筑1万立方米, 是什么原因引起的工程进度如此缓慢。

经过现场分析, 专家论证, 找出影响路基填料日均填方量低的因素是材料供应不到位, 填料摊铺不及时, 施工机械不足、施工工艺不熟悉、资金不到位等五项因素。

我们又对这五项因素, 进行了一一分析。见下表:

从上面的现状调查可知, 影响防洪堤工程路基填料日均填方量低的主要原因在于材料供应不到位和材料摊铺不及时, 两者之和所占比例为78%, 为主要原因。

4 目标值的设定及可行性分析

我项目部找到了原因就设定目标值为日均填方量由现状的1万方米提高到2.05万立方米, 同时进行了可行性分析。

4.1 我单位自1996年开始, 每年均有大量的公路工程施工任务, 对于路基填筑工程的施工技术都非常熟悉, 所以我们有信心完成好此项工程任务。

4.2 先进的机械设备, 优秀的施工队伍为我们完成此项任务创造了有利条件。

5 制定对策

我项目部对路基填筑施工进度缓慢, 日均填方量低, 从材料供应不到位及材料摊铺不及时的原因进行了深入的分析, 得出了六条末端因素, 一是换填方量大、二是运输车辆少、三是路基施工设备不足、四是没有可供大型车辆行走的施工便道, 五是缺少教育培训六是施工方法不当, 七是精细管理不到位。

5.1 针对路基换填方量大, 我们通过现场调查发现路基换填方量达123万m3, 创历年之最, 我们项目部负责材料采购的人员多家联系, 择优选择, 提前预定路基填筑所需的泡渣、砂土及粉煤灰材料, 使材料到位。

5.2 针对运输车辆少, 我们项目部负责机械调度的人员对以往在公司拉料车辆登记表进行了查阅, 多方联系, 达到运输车辆充足。

5.3 针对路基施工设备不足, 公司加大机械投资力度, 先后购置HD130悍马压路机、YZ20压路机、YL28C压路机、随车起重运输车、工程钻井机、石灰消解机、柴油发动机、路基施工所用的挖掘机、推土机、铲运机和压实设备, 数量充足。

5.4 针对没有可供大型车辆行走的施工便道, 通过现场核查, 施工现场只有一条供小型车辆行走的施工便道。所以我项目部在运河两侧做了5条临时便道, 修筑5条过河便道, 同时利用高铁的临时便道。另外为了防止大型车辆的反复碾压, 造成二次破坏, 项目部临时组建了施工便道维护队伍, 由专人负责管理, 每天都要对施工便道进行维护, 并在各路口设安全疏导员, 从而来保证送料车辆的循环流动。

5.5 针对缺少教育培训, 我项目部做出决定, 每月培训一次, 对新技术新工艺方面随时进行技术培训, 培训结果, 通过现场考核验证, 施工现场技术管理人员培训并考核通过率达到100%, 公路施工人员工人技术操作考核率达100%方能上岗。

5.6 针对施工方法不当针对施工方法不当, 我项目部在施工方法上, 我们把顺序施工法改为平行施工法, 精心组织, 合理安排, 把施工人员分成两个项目部, 八个作业段, 充分利用工作面, 采用“多点并进, 双向合拢, 不留空档, 穿插作业”的施工方式, 在施工管理上采用增加拉料车辆, 每个项目部每天送料车辆均达到500车次以上, 施工人员轮流上岗, 24小时不间断施工, 做到人歇机不歇。

5.7 精细管理常抓不懈。在质量管理上, 对工程质量不断提出更高要求, 围绕质量、进度和效益, 不断改进施工工艺, 严格操作规程, 确保工程优质高效。在安全管理上, 强化安全意识和操作规程, 加强对施工人员、设备操作人员、驾驶员进行安全教育。去年5月份, 公司派21人参加省交通厅举办的“三类人员”安全生产培训班。同时, 加大安全投入, 设置各种安全标志标牌, 经常对安全生产工作进行检查, 真正让安全制度和措施落到实处, 见到实效。施工现场是施工管理的窗口, 公司制定印发《施工手册》, 按照规范标准认真抓好落实。在成本管理上, 加强财务管理, 加强审计监督, 引导职工树立过紧日子的思想, 在生产组织和施工管理过程中, 处处精打细算, 事事讲究节约, 定期进行成本分析和检查, 开源节流, 节能降耗, 杜绝不合理开支, 保证成本控制目标的实现。

6 效果检查

通过两项对策实施, 2011年6月22日, 小组成员对现记录如下: (1) 路基填料日均填方量达2.5万立方米, 路基填筑施工50天完工。 (2) 从施工组织、施工技术及施工管理都发挥出了一流的水平。

7 经济效益和社会效益。

唐津运河防洪堤路基填筑工程, 施工条件恶劣, 按常规的作业方式, 日均填方量只能达到1万立方米, 但是经过小组成员的共同努力, 日均填方量达到了2.5万立方米, 缩短了工期, 节约工程投资40万元, 取得了良好的经济效益。

社会效益:唐津运河防洪堤是区委、区政府打造生态水城的亮点工程, 我公司以科学的手段制定相应的推进计划, 在施工条件恶劣、填方材料用量大的情况下, 抢晴天, 战雨天, 提前10天完成路基填筑的施工任务, 为整体工程完工赢得了宝贵的时间, 展示了交通人的风采, 美化了丰南的条件, 得到上级主管部门和当地政府的认可, 得到社会各界的高度评价!

8 结语

在当今激烈的市场竞争条件下, 时间是企业的生命, 精心组织, 合理安排时间, 创建优质、高效的工程也是建筑企业赖以生存、发展的自身需求。疏港路工程路基填筑工程的顺利完工, 为我公司全线工程完工赢得了宝贵的时间, 为以后拓展市场、广揽任务、提高效益奠定了坚实的基础;在今后的施工中我们会将优质、高效工程作为每项工程的施工目标, 为企业发展赢得更广阔的市场空间!

摘要：本文通过实例, 针对所施工的工程建设项目疏港路工程路基填料日均填方量低, 从材料供应不到位, 填料摊铺不及时, 施工机械不足、施工工艺不熟悉、资金不到位等方面进行分析, 从而找出了好的方法。

填料方案论文 篇9

1 工程实例

某市在2014年5月建成污水处理站, 针对医院污水进行处理, 于2014年5月-2014年10月这5个月之间, 对某市的环境监测站进行连续的采样监测, 对污水处理效果进行监测。本工程所针对的医院位于该市的市中心位置, 该院对于污水处理的噪音、臭味以及成本都有着严格的要求。污水处理站在布置的时候, 布置的较为紧凑, 所占据的土地面积为0.5m2/ (m3·d) 。其设计的形式为地埋式, 能够有效的防止噪音和臭味, 同时也能够最大限度的节省成本, 对医院污水形成综合处理。

医院综合污水进行处理的工艺流程, 详见图1。

2 工程设计

2.1 格栅集水井

此井采用钢砼结构, 而钢砼的结构尺寸主要为高3m, 长1.5m, 宽为0.6m。此井的格栅集主要是由人工粗格栅以及机械细格栅所构成, 其中人工格栅间的距离在16mm。而细格栅间的距离为6mm, 其所采用的功率为0.14kw。

2.2 调节池

其采用的也是钢砼结构, 调节池在建设的过程中, 需要配合污泥消化池一起建设, 两者的总容量需要控制在210m3。其中调节池要占165m3, 而污泥消化池则占45m3。在调节池建设完成之后, 需要空置一段时间, 最好空置时间在8h。然后在池内部进行穿孔曝气管操作, 采用空气搅拌, 来将水质进行有效的调和, 调和过后, 再对污水进行预曝气处理。在池内部还需要设置两个提升泵, 而且提升泵的类型要是潜水式, 其中一台在实际的污水处理中需要正常的运行, 而另外一台则可以留作备用, 不需要运行。但是要注意对运行的提升泵进行流量的控制, 最好将流量控制在26m3/h, 功率也要控制在1.6kw。

2.3 A/O悬浮填料生物膜反应器

A/O悬浮填料生物膜反应器也采用的是钢砼结构, 这种反应器会同时设置两组, 两组反应器的总容量达到了180m3。其中包括缺氧池和好氧池。缺氧池与好氧池总容积的比例为1:3。在反应器中, 设置了专门的叠片展开式悬浮微生物载体。所采用的这种填料, 相比于普通的填料来说, 其在比表面积上相对较高, 一般为550m2/m3。利用这种填料进行填充工作, 可以有效节省填充空间, 这种填料所能达到的填充率高达40%, 同时在曝气阶段, 可以采用微孔进行处理, 在机械的选用上, 最好选择回转式风机, 在使用的时候, 需要和调节池风机共同使用, 只有这样, 这样就是三台风机, 而这三台风机中, 只需运行两台即可, 其中的一台可以留作备用。风机在运行的过程中, 其功率要尽可能的控制在7.5kw。

2.4 二沉池

该池所采用的结构也是钢砼结构, 而且这种池需要设置为两组, 这种池的形式为竖流沉淀池, 在对其表面进行处理时, 需要对其表面的负荷能力进行有效的控制, 表面的负荷需要控制在0.9m3/ (m2·h) 。在对其中的一个池进行设置的过程中, 需要对该池的尺寸进行有效的控制, 该池的高为4.8m, 长、宽都为3.7m, 这种二沉池主要是利用重力的原理来对污泥进行排除。

2.5 消毒池

该池采用的建设结构也为钢砼结构, 这种结构具有明显的折板反应, 其所能够达到的最大容积为25m3。在运行的过程中, 其水力需要一定的滞留时间, 而滞留的时间最好控制在1h。其与自动加药系统联合使用, 利用自动加药系统为其进行消毒药剂的添加, 并且对药量进行有效的控制, 使得处理过后的污水中的氯含量以及细菌的总量都符合相关排放标准的要求。

2.6 污泥消化池

该池在建设的时候, 所采用的结构也为钢砼结构, 并且污泥消化池在建设的时候, 其最大的容积量可以达到50m3。在其内部需要设置相应的曝气管来进行曝气处理, 在运行的过程中, 需要与风机、调节池配合使用, 在其内部需要设置两台提升泵, 两台提升泵只需要一台运行即可, 而另外的一台留作备用, 运行的提升泵需要对其流量进行控制, 一般流量需要控制在25m3/h, 而功率则需要控制在2kw。

3 运行结果

该医院污水经过所建污水处理站处理之后, 其中的氨氮、悬浮物以及各种微生物、有毒物质的浓度相应的减少, 出水的水质, 符合排放的标准, 经检测, 出水水质的PH值在6.5-6.9之间, 水质中的大肠菌群数量较少, 只有21MPN/L。出水指标达到了一级标准。

4 工程特点

4.1 悬浮填料生物膜的微生物生长在悬浮填料上, 悬浮填料在曝气搅拌下回旋移动, 既保证生物膜和污水中有机污染物的充分混合接触, 又可强化水流扰动, 提高曝气效率。

4.2 本工程采用的叠片展开式球形悬浮填料比表面积大, 表面有多个敞口并在载体内部形成网络状通道, 在填料的网络状通道中水流和气流畅通无阻, 水、气与微生物之间氧的传质速率大幅度提高。

4.3 处理站的污泥处理系统简单实用、处理成本低。工艺不设污泥回流, 好氧池出水悬浮物主要为更新脱落的生物膜, 并以有机成分为主, 可通过好氧消化减量。

5 结论

综上所述, 由工程实例研究可知, 在对医院污水进行处理的过程中, 采用新型叠片展开式生物载体的悬浮填料生物膜反应器, 可以使得污水处理的效果得到明显的提升, 同时采用这种污水处理技术, 也能够在很大程度上节省占地面积, 减少成本的投入, 在未来的医院综合污水处理中具有良好的应用前景。

摘要：本文主要对悬浮填料生物膜法工艺处理方式进行了详尽的探究, 针对医院综合污水的特点以及实际的污水处理状况来对悬浮填料生物膜法进行全面的分析和监测。通过监测结果可知, 悬浮填料生物膜法对于医院污水中的各种悬浮物以及微生物都有较强的治疗效果, 经过该工艺处理过后的污水, 其排放标准都符合相应规定标准, 本文就悬浮填料生物膜法处理医院综合污水进行了简要的探究, 仅供参考。

关键词：悬浮填料生物膜法,医院综合污水,治理

参考文献

[1]马云, 高艳玲, 陈丽春, 赵欣.中国医院污水处理现状及前景分析[J].环境科学与管理, 2007 (03) .

[2]龚云华, 高廷耀, 周增炎.好氧浮动床生物膜反应器运行参数的试验研究[J].工业用水与废水, 2003 (01) .