畢業(yè)論文14日

1、南京大學(xué)金陵學(xué)院本科畢業(yè)論文南 京 大 學(xué) 金 陵 學(xué) 院畢業(yè)論文融雪劑對(duì)土體的影響 年 級(jí): 12級(jí) 學(xué) 號(hào): 2012041600027 姓 名: 康志委 專 業(yè): 城市水務(wù) 指導(dǎo)老師: 王寶軍 二零壹六年四院 系 城市與資源學(xué)院 專 業(yè) 土木工程 年 級(jí) 12級(jí) 姓 名 康志委 題 目 融雪劑對(duì)土體的影響 指導(dǎo)教師評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師 (簽章)評(píng) 閱 人評(píng) 語(yǔ) 評(píng) 閱 人 (簽章)成 績(jī) 答辯委員會(huì)主任 (簽章) 年 月 日 摘 要融雪劑顧名思義,作用就是 融雪化冰。融雪劑的原理是通過(guò) 降低冰雪融化溫度來(lái)融化道路上 的積雪,因?yàn)辂}水的凝固點(diǎn)比水 的凝固點(diǎn)低,在雪水中溶入了鹽 之后就難以再形成

2、冰塊。此外, 融雪劑溶于水后,水中離子濃度 上升,使水的液相蒸氣壓下降, 但冰的固態(tài)蒸氣壓不變,達(dá)到冰 水混和物固液蒸氣壓等的狀態(tài), 冰便融化了,這一原理也能很好 地解釋了鹽水不易結(jié)冰的現(xiàn)象。 簡(jiǎn)單地說(shuō),融雪劑有效降低了水 的冰點(diǎn),使其更容易融化。 而且壓強(qiáng)越大,水的冰點(diǎn)也 越低,車(chē)輪碾過(guò)地方的雪往往更 易于融化就是這個(gè)道理。積雪的 路面上灑上融雪劑后,再經(jīng)車(chē)輛 的碾壓就更易使雪融化。所以融 雪劑多在城市道路、高速公路、 機(jī)場(chǎng)、港口、橋梁等位置和設(shè)施 使用,有的融雪劑還可用作建筑 工程冬季施工是融化冰雪的速融劑和防凍外加劑等。 早些時(shí)候,普遍常見(jiàn)的融雪劑成份主要是醋酸鉀和氯鹽,如 氯化鈉、氯化

3、鈣、氯化鎂、氯化 鉀等,通稱作“化冰鹽”。其優(yōu) 點(diǎn)是價(jià)格便宜,僅相當(dāng)于有機(jī)類 融雪劑的1/10,原料易得,播撒 處效果明顯。但研究發(fā)現(xiàn),富含 鹽類的融雪劑殘留物可腐蝕路面 和汽車(chē)橡膠輪胎,融化后的雪或 冰變成液體,流入下水設(shè)施、綠化帶和農(nóng)田等地,會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大危害。關(guān)鍵詞： 融雪劑；土壤；成本；環(huán)保AbstractSnowmelt agent, as the name implies, is melting ice. Principle of snow melt agent by lower melting temperature melting of snow on the road, b

4、ecause of the brine freezing point is lower than the freezing point of water, salt dissolved in water After it will be difficult to form ice. In addition, after the snow melt agent soluble in water, the water concentration to rise, make the liquid vapor pressure of water drops, but the solid ice vap

5、or pressure constant, achieve ice water mixture vapor pressure of solid and liquid state, such as the ice melts, this principle can also explains the brine well is not easy to freeze. In a nutshell, snowmelt agent effectively lower the freezing point of water, making it easier to melt. And the great

6、er the pressure, the lower the freezing point of water also, where the wheels run over the snow tend to be more easy to melt it is for this reason. Doused the pavement of snow melting agent, then through the vehicle's rolling is more easily melted the snow. So much snow melting agent in urban ro

7、ads, highways, airports, ports, Bridges, location and facilities such as the use of some snow melt agent also can be used as a construction project is winter construction melting speed of ice and snow melting agent and anti-freezing admixtures, etc. Earlier, common snowmelt agent composition is main

8、ly of acetic acid, potassium and chlorine salt such as sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, potassium chloride, etc., known as the "deicing salt". The optimal point is cheap, only equivalent to 1/10 of the organic type of snowmelt agent, reactants, seeding effect is obvio

9、us. But the study found that snowmelt agent residues that are rich in salt corrosion road and automobile rubber tyre, snow or ice melted into liquid, into the water facilities, green belts, and farmland, can cause great harm to the environment.Keywords: snow melting agent、soil、cost、environmental pro

10、tection、目 錄第1章 緒論1.1 本論文的背景和意義隨著我國(guó)交通事業(yè)的不斷發(fā)展，四通八達(dá)的交通在給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，冬季降雪導(dǎo)致的路面積雪成冰，嚴(yán)重的影響著人們的出行安全，因此，雪后的除雪工作成了一個(gè)十分重要的問(wèn)題。人力，機(jī)械除雪等方式，效率低，消耗的人力物力大，使用融雪劑除雪可以大大提高除雪的效率，且效果快。但是大量的使用除雪劑的同時(shí)也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題。這其中包含了對(duì)動(dòng)植物的影響，對(duì)大氣的影響，對(duì)地表徑流的影響，對(duì)混凝土的破壞，等等。然而這一系列的問(wèn)題都可以歸結(jié)于除雪劑對(duì)土壤的影響。融雪劑，是一種化學(xué)品。普通融雪劑原料易得，價(jià)格低廉，其成份主要是醋酸鉀和氯鹽，并以這兩種進(jìn)行分

11、類。融雪劑通過(guò)降低冰雪融化溫度融化道路上的積雪，便于道路疏通，播撒處效果明顯，但其具有危害性，研究發(fā)現(xiàn)，融雪劑殘留物可腐蝕路面和汽車(chē)橡膠輪胎。目前北方在常冬下仍采用沙土和鏟雪車(chē)為主，融雪劑為輔的方式清除路面冰雪，保證交通通暢。目前融雪劑的大量使用給人們出行帶來(lái)便利的同時(shí)其產(chǎn)生各種環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，醋酸鈣鎂作為一種新型環(huán)保型融雪劑其對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。融雪劑隨融化的雪水或雨水可進(jìn)入土壤環(huán)境或隨地表徑流進(jìn)入地表水，對(duì)土壤中重金屬和地表水造成不同程度的影響。進(jìn)入土壤環(huán)境的融雪劑，一部分可滯留在土壤中，影響土壤理化性質(zhì)，置換和釋放出土壤中部分重金屬，從而影響土壤重金屬的存在形態(tài)和

12、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。CMA 融雪劑隨地表徑流進(jìn)入水體后可被生物降解，降解過(guò)程可能提高水體 BOD 并使溶解氧降低，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，從而對(duì)水質(zhì)及水生生物的生長(zhǎng)造成影響。因此研究氯化鈉和醋酸鈣鎂融雪劑對(duì)土壤重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響以及醋酸鈣鎂在水體中的降解情況具有著重要意義。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國(guó)是一個(gè)鹽業(yè)資源十分豐富的國(guó)家,鹽及其相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量也十分巨大。我國(guó)的高速公路總里程目前居世界第三位,發(fā)展速度居世界第一位,僅北方城市已達(dá)幾萬(wàn)公里,按每公里使用融雪劑一噸來(lái)計(jì)算,不難看出,我國(guó)每年融雪劑的需求量就達(dá)上百萬(wàn)噸(去年北京市場(chǎng)使用融雪劑近兩萬(wàn)噸)。國(guó)際市場(chǎng)也有巨大的潛力,光日、美、韓三國(guó)每年在中國(guó)訂購(gòu)

13、的融雪劑就達(dá)幾十萬(wàn)噸,而溶雪劑的研制、生產(chǎn)在我國(guó)還不具規(guī)模,全國(guó)的生產(chǎn)廠家也不過(guò)五六家,供貨量只有幾萬(wàn)噸,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)的需求。融雪劑的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)擁有巨大的商機(jī)3。所以積極開(kāi)發(fā)高效環(huán)保型融雪劑不僅可以滿足本國(guó)需求,而且可以打入歐洲市場(chǎng),形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。目前，我國(guó)各地普遍使用的融雪劑主要成份是鹽，主要包擴(kuò)氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀、氯化鎂等氯鹽，其中氯鹽類融雪劑的除雪作用表現(xiàn)在：除了鹽類的溶解吸熱以外，就是鹽水的凝固點(diǎn)較低，因此在雪水中溶解了鹽之后就難以再形成冰塊，從而有利于排雪；當(dāng)雪融劑溶于水后，水中離子濃度上升，使水的液相蒸氣壓下降，但冰的固態(tài)蒸氣壓不變，為達(dá)到冰水混和物固液蒸氣壓等的狀態(tài)，

14、冰便溶化了。這一原理也很好的解釋了鹽水不易結(jié)冰的道理。醋酸鈣鎂融雪劑（CMA）是以醋酸鈣鎂鹽為主要成分的有機(jī)類融雪劑，是19 世紀(jì) 80 年代美國(guó)等國(guó)家為取代傳統(tǒng)的氯鹽融雪劑而研制開(kāi)發(fā)的一種新型環(huán)保融雪劑。與傳統(tǒng)的氯鹽融雪劑相比，其融雪效果達(dá)到氯化鈉的 90%，同樣具有快速持久的融雪效果和解凍功能。同時(shí)，CMA 作為環(huán)境友好型融雪劑，它具有腐蝕性低、生態(tài)毒性低、可生物降解等環(huán)境優(yōu)勢(shì)，因此有人提出可以用 CMA 取代氯化鈉型融雪劑，但是現(xiàn)階段對(duì) CMA 的環(huán)境影響基本上建立在實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)，對(duì)于道路實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境影響的研究依然不足。 CMA 外觀顆粒均勻、表面光潔便于機(jī)械拋灑。通常是由石灰石或白云

15、石與醋酸反應(yīng)制得的，但由于醋酸成本較高導(dǎo)致其價(jià)格達(dá)到氯化鈉融雪劑的 5-8 倍，從而制約了其廣泛應(yīng)用9。目前，一些學(xué)者開(kāi)始從降低 CMA 成本和回收再利用的角度，利用含醋酸的生產(chǎn)廢水制備 CMA，并取得了一定成功。 目前,各廠家生產(chǎn)的融雪劑品種單一,融雪能力差,融雪速度慢,性能不穩(wěn)定,環(huán)保能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)能力又不具規(guī)模。因各廠家基本都是小規(guī)模生產(chǎn),可融雪劑市場(chǎng)需求量又非常巨大,使每年到下雪時(shí)各廠家的融雪劑呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,一些廠家,因不愁融雪劑的銷售,忽略了對(duì)質(zhì)量上的把關(guān)和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制。本研究為了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)融雪劑的缺點(diǎn),擬改進(jìn)市面上的傳統(tǒng)型型融雪劑,該融雪劑以傳統(tǒng)氯鹽

16、為突破口,同時(shí)考慮到人們?cè)絹?lái)越重視的環(huán)保問(wèn)題,主物料采用含有鈣、鎂、鉀等氯鹽的復(fù)合成分以減少對(duì)環(huán)境的危害。這種融雪劑不含Na+,而Cl一相對(duì)于傳統(tǒng)的氯化鈉融雪劑來(lái)說(shuō)也少得多,同時(shí)還添加了含有氮、硫、磷等大量作物營(yíng)養(yǎng)元素的緩蝕添加劑。故其對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、作物及環(huán)境損害較小。1.3研究的內(nèi)容、目的和意義本研究旨在揭示氯化鈉、氯化鈣和氯化鎂為主要成分的除雪劑對(duì)城市的土體，尤其是路面土體中，對(duì)城市路面土體抗剪強(qiáng)度、壓實(shí)性、分散性等的影響。在研究的過(guò)程中，我會(huì)購(gòu)買(mǎi)不同品牌的除雪劑，并且將土壤和不同的物質(zhì)按不同的比例進(jìn)行配比，進(jìn)行相應(yīng)的組合實(shí)驗(yàn)，其中包括土壤的物理性質(zhì)，水理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)等各個(gè)方面。同時(shí)，我會(huì)

17、加入一些以醋酸鈣鎂鹽為主要成分的有機(jī)類融雪劑作對(duì)比試驗(yàn)，比較有機(jī)融雪劑和氯鹽類融雪劑在相同的條件下對(duì)土體的影響作用。另一方面，由于除雪劑對(duì)環(huán)境的影響是多方面的，我還會(huì)加入其他的一些影響因素，包括對(duì)植物的影響，對(duì)建筑物的影響，以及對(duì)地下水的一系列影響。在整個(gè)研究過(guò)程中，我具體的會(huì)做到以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括：1.土體的固結(jié)試驗(yàn)，本試驗(yàn)用于測(cè)定土的壓縮性指標(biāo)，主要包括土的壓縮系數(shù)av、壓縮指數(shù)Cc及固結(jié)系數(shù)Cv 。2.土體的直剪試驗(yàn)，測(cè)定土樣在不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。3.土體的無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，測(cè)定土樣在無(wú)側(cè)向壓力的情況下，抵抗軸向壓力的極限強(qiáng)度。第2章 融雪劑的原理2.1 對(duì)融雪劑的理解融雪劑與目前

18、所使用的除雪劑，無(wú)論是固態(tài)還是液態(tài)，都是為了降低水的冰點(diǎn)作用，其工作機(jī)理屬于表面化學(xué)范疇，為復(fù)合鹽技術(shù)領(lǐng)域。其利用融雪劑的吸水性及其融化時(shí)大量放出的熱，使雪中的結(jié)構(gòu)晶格錯(cuò)位，導(dǎo)致冰雪融化；冰雪融化時(shí)吸熱，使周?chē)臏囟认陆?，這時(shí)溶液的蒸氣壓小于冰雪的蒸汽壓，為了達(dá)到新的平衡，促使冰雪不斷融化而形成溶液，從而降低冰雪的凝固點(diǎn)。在低溫條件下，上述周而復(fù)始的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)平衡過(guò)程就是融雪劑的融冰化雪的工作機(jī)理。融雪劑在研制的過(guò)程中，不但注重其融冰除雪的使用范疇和效果，而且重點(diǎn)解決國(guó)內(nèi)目前所使用的除雪劑，對(duì)金屬和水泥混凝土的腐蝕以及危害植物的生長(zhǎng)等問(wèn)題。2.2 融雪劑所選用的主要原料目前融雪劑主要分為兩大類，

19、一類是以醋酸鉀為主要成分的有機(jī)融雪劑，雖然這一類融雪劑融雪效果好，沒(méi)有什么腐蝕損害，但它的價(jià)格太高，一般只適用于機(jī)場(chǎng)等地。而另一類則是氯鹽類融雪劑，包括氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等，通稱作化冰鹽。它的優(yōu)點(diǎn)是便宜，價(jià)格僅相當(dāng)于有機(jī)類融雪劑的1/10，但它對(duì)大型公共基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕是很?chē)?yán)重的對(duì)于傳統(tǒng)的融雪劑而言，其包含氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉、硝酸鈣、尿素、氯化磷酸三鈉六中化工原料中的兩種、三種、四種和五種與具有凈化水質(zhì)、漂白拖黑、殺菌消毒、去垢除污及緩蝕作用的次氯酸鈣或漂白粉、次氯酸鈉、過(guò)氧化酸硫鈉、氯化鋁等。而對(duì)于新型的融雪劑而言，2.3 新型溶雪劑第3章 融雪劑對(duì)土體的影響3.1土體的固結(jié)試

20、驗(yàn)3.1.1試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的壓縮變形h和荷載P的關(guān)系，以便計(jì)算土的單位沉降量S1、壓縮系數(shù)av和壓縮模量Es等。3.1.2試驗(yàn)原理土的壓縮性主要是由于孔隙體積減少而引起的。在飽和土中，水具有流動(dòng)性，在外力作用下沿著土中孔隙排出，從而引起土體積減少而發(fā)生壓縮，試驗(yàn)時(shí)由于金屬環(huán)刀及剛性護(hù)環(huán)所限，土樣在壓力作用下只能在豎向產(chǎn)生壓縮，而不可能產(chǎn)生側(cè)向變形，故稱為側(cè)限壓縮。3.1.3儀器設(shè)備1固結(jié)儀：如附圖81所示，試樣面積30cm2，高2cm。2量表：量程10mm，最小分度0.01mm。3其它：刮土刀、電子天平、秒表。3.1.4操作步驟（1）切取試樣：用環(huán)刀切取原狀土樣或制備所

21、需狀態(tài)的擾動(dòng)土樣。（2）測(cè)定試樣密度：取削下的余土測(cè)定含水率，需要時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行飽和。（3）安放試樣：將帶有環(huán)刀的試樣安放在壓縮容器的護(hù)環(huán)內(nèi)，并在容器內(nèi)順次放上底板、濕潤(rùn)的濾紙和透水石各一，然后放入加壓導(dǎo)環(huán)和傳壓板。（4）檢查設(shè)備：檢查加壓設(shè)備是否靈敏，調(diào)整杠桿使之水平。（5）安裝量表：將裝好試樣的壓縮容器放在加壓臺(tái)的正中，將傳壓鋼珠與加壓橫梁的凹穴相連接。然后裝上量表，調(diào)節(jié)量表?xiàng)U頭使其可伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度不小于8mm，并檢查量表是否靈活和垂直（在教學(xué)試驗(yàn)中，學(xué)生應(yīng)先練習(xí)量表讀數(shù)）。（6）施加預(yù)壓：為確保壓縮儀各部位接觸良好，施加1kPa的預(yù)壓荷重，然后調(diào)整量表讀數(shù)至零處。（7）加壓觀測(cè)：1）荷重等級(jí)一

22、般為50、100、200、400kPa。2）如系飽和試樣，應(yīng)在施加第一級(jí)荷重后，立即向壓縮容器注滿水。如系非飽和試樣，需用濕棉紗圍住加壓蓋板四周，避免水分蒸發(fā)。3）壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為每級(jí)荷重下壓縮24小時(shí)，或量表讀數(shù)每小時(shí)變化不大于0.005mm認(rèn)為穩(wěn)定（教學(xué)試驗(yàn)可另行假定穩(wěn)定時(shí)間）。測(cè)記壓縮穩(wěn)定讀數(shù)后，施加第二級(jí)荷重。依次逐級(jí)加荷至試驗(yàn)結(jié)束。 4）試驗(yàn)結(jié)束后迅速拆除儀器各部件，取出試樣，必要時(shí)測(cè)定試驗(yàn)后的含水率。3.1.5試驗(yàn)注意事項(xiàng)1首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過(guò)程中，小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，量表?xiàng)U頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2加荷時(shí)，應(yīng)按順序加砝碼；試驗(yàn)中不要

23、震動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以免指針產(chǎn)生移動(dòng)。3.1.6計(jì)算及制圖1按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比：2下式計(jì)算各級(jí)荷重下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比ei：式中：Gs土粒比重；w水的密度，g/cm3；o試樣起始含水率，；o試樣起始密度，g/cm3；hi在某一荷重下試樣ho試樣起始高度，即環(huán)刀高度（mm）。壓縮穩(wěn)定后的總變形量，其值等于該荷重下壓縮穩(wěn)定后的量表讀數(shù)減去儀器變形量（mm）；3繪制壓縮曲線以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線，如附圖82所示。并求出壓縮系數(shù)av與壓縮模量Es3.1.7試驗(yàn)記錄固結(jié)試驗(yàn)記錄表 （快速法）工程名稱 土樣面積 試驗(yàn)者 土樣編號(hào) 起始孔隙比 計(jì)算者 試驗(yàn)日期 起始高

24、度 校核者 加壓歷時(shí)壓力p量表讀數(shù)儀器變形量試樣變形量單位沉降量Si孔隙比ei（h）（kPa）（mm）（mm）（mm）0000001.021500.9660.0400.9260.04630.9311001.3580.0501.3080.06540.8912001.9480.0621.8860.09430.8314002.6400.0742.5640.12820.76 南京大學(xué)金陵學(xué)院本科畢業(yè)論文 3.2土體的直剪試驗(yàn)3.2.1試驗(yàn)?zāi)康?直剪試驗(yàn)是測(cè)定土抗剪強(qiáng)度的一種常用的、古老的、又最簡(jiǎn)單的方法。測(cè)定土不同壓力下的抗剪強(qiáng)度，得出土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力c和摩擦角，可以估算地基承載力，評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性，計(jì)算擋土墻土壓力等。3.2.2 試驗(yàn)原理 土的抗剪強(qiáng)度是土在外力作用下，其一部分土體對(duì)另外一部分土體滑動(dòng)時(shí)所具有的抵抗剪切的極限強(qiáng)度。3.2.3 試驗(yàn)方法1.快剪試驗(yàn)2.固結(jié)快剪試驗(yàn)3.慢剪試驗(yàn)3.2.4 儀器設(shè)備 手動(dòng)直剪儀； 百分表；其他：環(huán)刀、刮土刀、鋼絲鋸、塑料片等。3.2.5 操作步驟1.將環(huán)刀內(nèi)側(cè)涂上一層凡士林，刀刃相下放在土樣上。2.用刮土刀將環(huán)刀均勻壓入土樣，高出環(huán)刀上沿1-2mm為宜，然后用鋼絲鋸和刮土刀將土樣兩端刮平。3.對(duì)準(zhǔn)上下剪切盒，插上銷釘，將