水泥粉煤灰稳定砂砾基层配合比试验研究
摘要：水泥粉煤灰稳定碎石以其优越的路用性能在公路建设中得到广泛的应用。文章结合吉林省珲春至乌兰浩特高速公路白城绕越线，从室内试验研究中，分析了粉煤灰掺量、水泥剂量等因素对水泥粉煤灰碎石基层材料强度的影响。得出了水泥粉煤灰稳定碎石的适宜配合比，值得在类似工程中借鉴和参考。 关键词：水泥粉煤灰稳定砂砾路面基层强度 配合比 水泥稳定碎石的抗裂性差以及二灰稳定碎石的早期强度、施工工艺复杂等问题已经严重影响我国公路建设的质量，水泥粉煤灰稳定碎石是一种新近推出的路面基层材料，其具备了水泥稳定类和二灰稳定类材料的优点，并摒弃了两者的缺点，具有良好的技术性能。但目前对于该种材料的研究还不够充分、系统，缺乏针对性的技术标准语规范，因此严重制约了该种材料的推广与应用。本文结合吉林省白城地区公路建设实践，考虑因地制宜、就地取材的原则，总结出一套完整的试验数据，为今后的设计施工提供指导作用。 1、强度机理分析 粉煤灰是一种气硬性材料，它含有大量的SiO2、Al2O3等活性物质，这些活性物质在粉煤灰中以球形玻璃体存在，这种玻璃体比较稳定，表面又相当致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反应主要是遇水产生水解和水化反应，水泥水化生成硅酸钙晶体，这些晶体产生部分强度，同时水泥水化生成氢氧化钙，通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面，发生化学吸附和侵蚀，生成水化硅酸钙与水化硅酸铝，大部分水化产物开始以凝胶体出现，随着凝期的增长，逐步转化为纤维状晶体，并随着数量不断增加，近体相互交叉，形成连锁结构，填充混合物的孔隙，形成较高的强度，随着粉煤灰的不断调动，使水泥粉煤灰不仅有较高的早期强度，而且其后期强度也有较大的提高。 2、实验 2.1原材料 1）水泥 2）粉煤灰 粉煤灰取自白城电厂，其物理性能和化学成分如表2、表3 表2 粉煤灰性能指标表3 粉煤灰化学成分分析 3）砂砾 试验所用砂砾取自吉林省珲春至乌兰浩特高速公路白城绕越线路基工程现场。砂砾压碎值15.2%，针片状含量13%。砂砾级配如表4所示。 表4 砂砾级配 2.2方法 1）水泥的物理性质实验参照有关的国家标准进行；2）路面基层材料的击实实验、无侧限抗压强度实验参照交通部《公路工程无机结合料实验规范》进行；3）水泥粉煤灰结合料采用φ5.0×5.0cm试模成型，用于劈裂抗压和回弹模量的试件φ15.0×15.0cm试模成型。4）为了保证和普通水泥稳定砂砾基层性能上的可比性，在工程实验过程中没有采用特殊的设备和特别的工艺工序。 3、路面基层材料配合比设计 在进行配合比设计时，粉煤灰掺量是一个重要的因素，如果粉煤灰掺量太小，大颗粒砾石间的孔隙仍然无法得到很密实的填充，如果粉煤灰的掺量过大，则使得粗颗粒相互分离，从而使骨架密实型结构转变成为了悬浮密实型结构，强度下降。参照以往研究结果，粉煤灰掺量取10%。与水泥稳定砂砾进行比较进行无侧限抗压强度试验，结果见表5 表5 基层无侧限抗压强度 4、结论 1）水泥粉煤灰稳定砂砾其7天无侧限抗压强度随水泥剂量的增加而增大，基本成直线关系，但其增幅较小。 2）基层用水泥粉煤灰稳定砂砾，水泥剂量取4.5%、粉煤灰掺量取10%，其7天无侧限抗压强度代表值为3.81MPa，满足规范要求基层的强度标准值。 3）水泥粉煤灰稳定砂砾与水泥稳定砂砾相比，相同水泥剂量时，无侧限抗压强度前者明显高于后者，强度提高近26%。 参考文献: [1]张嘎吱，沙爱民，郝建波，刘远征.水泥粉煤灰稳定砂砾基层材料的级配范围[J].长安大学学报(自然科学版),2003.7:1-5. [2]JTJ034-2000.公路路面基层施工技术规范[S].人民交通出版社,2000.10. [3]JTJ058-2000.公路工程集料实验规程 [S].人民交通出版社.2000.10. [4]JTJ057-94.公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].1994.