二灰碎石配合比及其强度分析探讨

二灰碎石配合比及其强度分析探讨

一、前言

二灰碎石是将一定数量的石灰、粉煤灰与碎石集料按照一定的配比相互混合，再加入适量的水，经拌和、压实和养生而制成的具有一定强度的路面基层材料，具有强度高、稳定性好、工程造价低的优点。

级配良好的碎石构成基层的骨架，石灰和粉煤灰在混合料中起填充骨料间隙的作用，同时它们混合后，遇到水起水化反应，生成水化硅酸钙，水化铝酸钙和水化硅铝酸钙等胶凝性化合物。这些胶凝性化合物具有较强的胶凝能力和稳定性，又起到将各个大小骨料粘结成整体的作用，从而构成二灰碎石的强度。

二、二灰碎石混合料组成设计

就石灰粉煤灰集料而言，其可变因素是石灰与粉煤灰的比例及石灰加粉煤灰与集料的比例。因此石灰粉煤灰集料混合料的组成范围可以由选定石灰加粉煤灰的总剂量和选定石灰与粉煤灰的比例确定。 1、粒料含量的确定（即石灰加粉煤灰用量的比例）

石灰加粉煤灰的含量与许多变量有关，在国外通常采用12～30%之间，在我国通常使用两种类型石灰粉煤灰粒料混合料，一种是密实式，即集料含量占80～85%，同时具有规定的级配，石灰加粉煤灰的含量为20～15%，起填充集料孔隙和粘结作用；另一种是悬浮式，即集料仅占50%～60%左右，不要求集料具有一定级配，集料悬浮于石灰和粉煤灰混合料之间。

这两种类型混合料的强度没有很明显的差异，据已有研究成果表明：当

集料含量为60～80%时，随着集料含量的增加，混合料的抗压强度也随之增加，但当集料含量超过80%时，其抗压强度降低。

就抗冲刷能力和收缩性能而言，密实式混合料明显优于悬浮式混合料。因为悬浮式混合料的集料少，不能形成骨架，在外力作用下不稳定，且由于石灰粉煤灰含量多，易于后期产生收缩，同时就经济上而言，石灰用量越多，越不经济。

因此，鉴于以上因素和已成功的经验，以及结合《公路路面基层施工技术规范》，下面将采用80％和85％两种含量的集料配比进行探讨（也即石灰加粉煤灰的含量为20％和15％）。

2、确定二灰间的比例

石灰与粉煤灰的比例可以变化很大，从1：2到1：10。但二灰碎石混合料中，石灰与粉煤灰是起胶结和填充孔隙的作用，粉煤灰中的氧化硅、氧化铝活性物质与石灰中氧化钙（氢氧化钙）、氧化镁（氢氧化镁）激发剂之间发生火山灰反应使混合料形成强度。石灰与粉煤灰的比例应以不影响混合料的强度和抗裂性为前提。根据现行规范的有关规定，在这里采用1：2、1：3和1：4进行探讨。混合料配比见表（1）： 表（1）

配合比表

3、集料的级配

根据上面所述，为保证二灰集料混合料既具有良好的耐久性，又具有较好的力学特性，在选择集料时应保证良好的级配，我国《公路路面基层施工技术规范》规定二灰碎石混合料中集料的颗粒组成范围应满足表（2）规定： 表（2）

级配碎石3#级配（JTJ030～93）

在实验过程中利用平衡面积法的计算及调整所得的合成级配列于表(3) 表(3)

二灰碎石中的集料颗粒级配

根据表(3)的合成级配与表(2)的标准级配相比较，其中2ｍｍ及0.5ｍｍ筛孔的通过率偏低。作为骨架作用的骨料，其粒径不能太小，细料的微量偏小对强度没有多大影响，在用灰量上还可以适当降低石灰用量，况且细料略少对减少混合料的收缩变形、增加其抗冲刷能力、改善其路用性等有一定的积极意义。因此，合成级配是符合实际的，即二灰碎石混合料集料中粗料：中料：米砂三者用量之比为20：50：30。

三、强度分析

经过对表（1）所示不同配合比的二灰碎石混合料制成标准试件，在标

准条件下（温度28°C±2ºC，相对湿度92%左右）养护，在不同龄期7d，14d，28d，作无侧限抗压强度实验，其抗压强度值列于表（4）： 表（4）

二灰碎石不同配比各龄期强度测试值

（1）集料含量为80%时的强度形成规律

根据表（4），将集料含量为80%的各种不同石灰与粉煤灰配比强度见表（5）。 表（5）

集料含量为80%时的各龄期强度

从表(5)可以看出:二灰与集料之比为20：80的混合料，在同龄期，石灰与粉煤灰比为1：3时强度均高于配比为1：2和1：4的强度，但三种石灰粉煤灰的配比的各龄期强度均符合要求，即都能在施工中使用。上表说明在粒料含量为80%时，石灰有个最佳剂量，从仅有的实验数据看，这个最佳量在5%左右。

（2） 、集料含量为85%的强度形成规律

根据表（4），同样将集料含量为85%时的不同石灰粉煤灰配比于不同龄期的强度见表（6）。 表（6）

集料含量为85%时的各龄期强度

从表(6)可以看出,二灰与集料重量比为15：85时的混合料，其抗压强度随石灰与粉煤灰的比例由1：2到1：3、1：4而增加，根据已有的实验研究成果表明，直到石灰与粉煤灰之比为1：6后其强度开始降低，

而且是骤降（由于石灰用量过少）。

（3）、石灰与粉煤灰配比相同，但二灰含量不同时的强度对比规律见表（7）： 表（7）

石灰粉煤灰配比相同，石灰加粉煤灰量不同的强度对比表

从表（7）可以看出，当石灰、粉煤灰配比为1：2和1：3时，二灰与集料之比为20：80的混合料，其各龄期抗压强度较相同龄期的二灰与集料之比为15：85的混合料抗压强度要高。但对于石灰、粉煤灰配比为1：4的混合料而言，二灰含量为15%的混合料的强度较二灰含量为20%的混合料相同龄期的强度略高，但绝对强度值相差不大，这种现象说明了石灰和粉煤灰的含量是影响二灰碎石混合料强度的至关因素。

四、结论

通过前面的分析及阐述，可以得出以下结论：

（1）从二灰碎石的抗压强度等指标可以看出，集料含量为80%的二灰碎石混合料优于集料含量为85%的二灰碎石混合料，但同样也可看出，集料含量在80%～85%的二灰碎石配比设计时都是可行的。

（2）对于一定性质的石灰、粉煤灰的粒料，石灰与粉煤灰的比例存在一个较优的范围，在此范围内混合料强度较高，从前面的阐述可以看出，石灰与粉煤灰之比为1：2～1：4都是合适的。但对于集料含量为80%时，最佳石灰用量在5%左右，即石灰与粉煤灰之比为1：3时强度最高，而集料为85%时，石灰与粉煤灰之比为1：4时强度最大。

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