水泥粉煤灰稳定碎石基层应用技术

简介:
在国内路面基层设计中，水泥粉煤灰稳定碎石尚未使用。通过丽温高速公路的施工实践，形成了一套水泥粉煤灰稳定碎石基层的技术要求。
案例列表:
丽温高速公路是国家干线公路上海至江西瑞丽公路的一段，全长244.749km，其中K125+000 ~ K149+500路段经过贵溪市，贵溪市火力工业总公司有大量粉煤灰(湿排灰)。考虑到因地制宜、就地取材的原则，决定在本路段路面基层设计中采用粉煤灰作为稳定材料。但丽温公路沿线石灰来源相当困难，工艺流程中消化、筛分石灰相当困难，单位时间内需要大量的灰。而且需要大量的储存棚和环境污染。为了改进和简化施工工艺，我们决定在不增加工程造价和降低质量标准的前提下，用水泥代替二灰结构中的石灰。笔者通过在丽温高速公路建设中的实践，形成了一套水泥粉煤灰稳定碎石基层的技术要求。来源:
1原理分析
粉煤灰中含有大量能反应生成凝胶的SiO2、AL2O3等活性物质。它们以球状玻璃体的形式存在于飞灰中。这种球形玻璃体比较稳定，表面相当致密，不容易水合。水泥粉煤灰的早期反应主要是水泥遇水的水解和水化反应，水泥水化产生硅酸钙晶体。这些晶体产生一定的强度，同时水泥水化生成的氢氧化钙通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面，引起化学吸附和侵蚀，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。大部分水化产物开始以凝胶形式出现，并随着凝结时间的增加逐渐转化为纤维状晶体。随着数量的增加，晶体相互交叉，形成链状结构，填充混合物的孔隙，形成更高的强度。随着粉煤灰活性的不断调动，水泥粉煤灰
规定了技术规范
众所周知，目前水泥粉煤灰稳定碎石结构还没有相应的技术标准和规范。但从以上原理分析，水泥与粉煤灰、石灰与粉煤灰的反应机理非常相似，其实都是氢氧化钙与粉煤灰玻璃体的反应，只不过水泥能形成更高的早期强度。因此，在项目前期，我们综合参考了二灰稳定碎石和水泥稳定碎石的相关技术标准和规范。
2.1原材料质量要求
2.1.1水泥:水泥稳定土基层技术规范中对水泥的质量要求来源:考达
2.1.2粉煤灰:二灰稳定土基层技术规范中对粉煤灰的质量要求。
2.1.3碎石:《石灰粉煤灰稳定土基层技术规范》中碎石的质量要求。
2.2其他质量要求
2.2.1根据《公路路面基层施工技术规范》，丽温高速公路设计累计标准轴次超过12×106次，考虑到工程进度要求，决定下基层7天无侧限抗压值≥3Mpa，上基层7天无侧限抗压值≥4Mpa。
2.2.2水泥粉煤灰与骨料的比例初步确定为20: 80 ~ 15: 85。
2.2.3集料级配采用标准级配的中值。
3配合比设计试验
根据上述要求，进行了配合比设计试验，测定了不同水泥和粉煤灰掺量的七天无侧限抗压强度。
水泥和粉煤灰分别占总量的15%和20%，水泥用量分别为3.5%、4%、4.5%、5%和5.5%。
可见碎石的用量对混合料的强度影响很大。当水泥用量不变时，碎石用量从85%下降到80%，其7天强度下降28.8%。如果碎石用量为80%，即使水泥用量为5.5%，其七天强度也达不到规范对上基层强度的要求。当然，从经济效益分析，碎石用量会从85%减少80%，材料成本减少2.3%。原因一是粉煤灰的单价比碎石便宜，二是混合料中粉煤灰的含量越多，混合料的干密度就会越小，每立方米混合料需要的材料就越少。因此，综合考虑，下基层配合比暂定为水泥:粉煤灰:碎石=4:16:80，上基层暂定为水泥:粉煤灰:碎石=5:10:85。【/br/】参照集中厂拌法水泥稳定碎石中心站施工规范，按上述比例施工的上、下基层均出现多处开裂现象，尤其是上基层平均每5 ~ 10m出现一处横向贯通裂缝。针对这一问题，我们对水泥粉煤灰稳定碎石的开裂机理及防治方法进行了专题研究。