水泥粉煤灰穩定砂礫基層配合比試驗研究

摘要：水泥粉煤灰穩定碎石以其優越的路用性能在公路建設中得到廣泛的應用。文章結合吉林省琿春至烏蘭浩特高速公路白城繞越線，從室內試驗研究中，分析了粉煤灰摻量、水泥劑量等因素對水泥粉煤灰碎石基層材料強度的影響。得出了水泥粉煤灰穩定碎石的適宜配合比，值得在類似工程中借鑒和參考。

關鍵詞：水泥粉煤灰穩定砂礫路面基層強度 配合比

水泥穩定碎石的抗裂性差以及二灰穩定碎石的早期強度、施工工藝復雜等問題已經嚴重影響我國公路建設的質量，水泥粉煤灰穩定碎石是一種新近推出的路面基層材料，其具備了水泥穩定類和二灰穩定類材料的優點，并摒棄了兩者的缺點，具有良好的技術性能。但目前對于該種材料的研究還不夠充分、系統，缺乏針對性的技術標準語規范，因此嚴重制約了該種材料的推廣與應用。本文結合吉林省白城地區公路建設實踐，考慮因地制宜、就地取材的原則，總結出一套完整的試驗數據，為今后的設計施工提供指導作用。

1、強度機理分析

粉煤灰是一種氣硬性材料，它含有大量的SiO2、Al2O3等活性物質，這些活性物質在粉煤灰中以球形玻璃體存在，這種玻璃體比較穩定，表面又相當致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反應主要是遇水產生水解和水化反應，水泥水化生成硅酸鈣晶體，這些晶體產生部分強度，同時水泥水化生成氫氧化鈣，通過液相擴散到粉煤灰球形玻璃體表面，發生化學吸附和侵蝕，生成水化硅酸鈣與水化硅酸鋁，大部分水化產物開始以凝膠體出現，隨著凝期的增長，逐步轉化為纖維狀晶體，并隨著數量不斷增加，近體相互交叉，形成連鎖結構，填充混合物的孔隙，形成較高的強度，隨著粉煤灰的不斷調動，使水泥粉煤灰不僅有較高的早期強度，而且其后期強度也有較大的提高。

2、實驗

2.1原材料

1）水泥

2）粉煤灰

粉煤灰取自白城電廠，其物理性能和化學成分如表2、表3

表2 粉煤灰性能指標表3 粉煤灰化學成分分析

3）砂礫

試驗所用砂礫取自吉林省琿春至烏蘭浩特高速公路白城繞越線路基工程現場。砂礫壓碎值15.2%，針片狀含量13%。砂礫級配如表4所示。

表4 砂礫級配

2.2方法

1）水泥的物理性質實驗參照有關的國家標準進行；2）路面基層材料的擊實實驗、無側限抗壓強度實驗參照交通部《公路工程無機結合料實驗規范》進行；3）水泥粉煤灰結合料采用φ5.0×5.0cm試模成型，用于劈裂抗壓和回彈模量的試件φ15.0×15.0cm試模成型。4）為了保證和普通水泥穩定砂礫基層性能上的可比性，在工程實驗過程中沒有采用特殊的設備和特別的工藝工序。

3、路面基層材料配合比設計

在進行配合比設計時，粉煤灰摻量是一個重要的因素，如果粉煤灰摻量太小，大顆粒礫石間的孔隙仍然無法得到很密實的填充，如果粉煤灰的摻量過大，則使得粗顆粒相互分離，從而使骨架密實型結構轉變成為了懸浮密實型結構，強度下降。參照以往研究結果，粉煤灰摻量取10%。與水泥穩定砂礫進行比較進行無側限抗壓強度試驗，結果見表5

表5 基層無側限抗壓強度

4、結論

1）水泥粉煤灰穩定砂礫其7天無側限抗壓強度隨水泥劑量的增加而增大，基本成直線關系，但其增幅較小。

2）基層用水泥粉煤灰穩定砂礫，水泥劑量取4.5%、粉煤灰摻量取10%，其7天無側限抗壓強度代表值為3.81MPa，滿足規范要求基層的強度標準值。

3）水泥粉煤灰穩定砂礫與水泥穩定砂礫相比，相同水泥劑量時，無側限抗壓強度前者明顯高于后者，強度提高近26%。

參考文獻:

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