液態粉煤灰配合比設計及回填橋頭臺背的技術應用

張讓林 韓忠鋒 /寧夏路橋工程股份有限公司

液態粉煤灰配合比設計及回填橋頭臺背的技術應用

張讓林 韓忠鋒 /寧夏路橋工程股份有限公司

橋頭跳車可以說是橋頭臺背與臺背填料在施工銜接過程中出現的一種最常見的質量通病，從其形成的機理來看，是由于橋頭臺背和臺背填料所使用的材料有其特性上的差異，從而在外力和自重的作用下產生的不均勻沉降以及臺背填料對橋頭臺背施加的水平推力引起橋臺傾覆所形成的一種質量通病。隨著人們不斷的研究和探索，一直在尋求一種材料，來消除材料的不均勻沉降和減小填料對臺背的水平推力，避免橋頭跳車的質量通病，而液態粉煤灰就是其中之一。

液態粉煤灰；配合比設計；橋頭臺背；技術應用

通過研究表明：輕質型臺背回填材料對橋頭臺背的水平推力小，與臺背間的不均勻沉降也小，是臺背回填的首選材料。而液態粉煤灰就是一種輕質型回填橋頭臺背的固化材料。依據設計文件及相關規范要求首先設計一組液態粉煤灰的施工配合比，然后對其應用及特點進行逐一的闡述。

一、液態粉煤灰配合比的設計與檢測

（一） 液態粉煤灰配合比設計檢測指標及參考范圍

依據設計文件，液態粉煤灰配合比設計的檢測指標及其技術標準如下：

水泥:粉煤灰=6%～10%:94%～90%；稠度控制在13-15s；7d抗壓強度不小于0.4MPa；28d抗壓強度不小于0.6MPa。

（二） 液態粉煤灰配合比設計步驟

液態粉煤灰配合比設計計算可參照《普通混凝土配合比設計手冊》（JGJ 55-2011）中水泥混凝土配合比體積法設計的方法進行計算，然后通過實測液態粉煤灰混合料的表觀密度對配合比進行修正。

液態粉煤灰配合比設計計算的前提有一個假定和一個確定：

假定液態粉煤灰配合比的水膠比為43%、確定液態粉煤灰配合比中水泥和粉煤灰的比例：mc:mf=6%:94%，然后參照《普通混凝土配合比設計手冊》（JGJ 55-2011）中的有關條例，聯立方程組進行計算，解求每方液態粉煤灰中各種材料的用量。

計算公式：

mc—計算配合比每立方米液態粉煤灰漿液中水泥用量（kg）

mf—計算配合比每立方米液態粉煤灰漿液中粉煤灰的用量（kg）

mw—計算配合比每立方米液態粉煤灰漿液中水的用量（kg）

ρc—水泥表觀密度（kg/m3），可取3130 kg/m3

ρw—水密度（kg/m3），可取1000 kg/m3

ρf—粉煤灰密度（kg/m3），可取2220 kg/m3

推導過程：

計算得到 mc=69kg/m3,

即液態粉煤灰質量配合比為：

水泥:粉煤灰:水= 69:1081:495=6%:94%:43%

（三） 配合比的檢測與調整

用體積法計算出每方液態粉煤灰漿液的水泥、粉煤灰、用水量后，首先進行稠度檢驗（設計稠度為13-15s），檢測結果為14.4s，稠度符合要求，繼續檢測其余指標。若稠度不符合要求，則需調整原材料用量或更換原材料，重新進行設計。

液態粉煤灰漿液需檢測稠度，7d、28d抗壓強度等指標。該配合比設計需應選擇二至三個不同的水膠比和不同膠凝材料摻配比例進行各項性能指標的檢驗，并對配合比設計進行優化，最終確定液態粉煤灰漿液流動性能良好、抗壓強度滿足設計文件要求的配合比作為施工配合比。若個別指標不符合要求，需重新設計或更換原材料重新設計。當液態粉煤灰漿液表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2%時，配合比可維持不變；當二者之差超過2%時，應對配合比中各項材料用量進行修正。

二、液態粉煤灰技術應用及特點

使用輕質型液態粉煤灰固化材料回填橋頭臺背在青銀改擴建項目實施當屬區內首次，它采用廠站集中拌和、混凝土罐車運輸、現場圍堰分層直接澆筑的方式進行施工。

（一）液態粉煤灰攪拌時的注意事項

液態粉煤灰施工前，標定拌和機上的計量衡器，使其允許偏差(以質量計)符合設計要求，各種材料的允許偏差分別為：水泥±2%、粉煤灰±3%、水±2%、其它摻合料±2%，并在每次拌和前檢測粉煤灰的含水率，及時調整液態粉煤灰的用水量。

液態粉煤灰生產時, 每盤攪拌時間控制在不少于3min，采用強制式拌和機攪拌的液態粉煤灰其效果更好，攪拌的液態粉煤灰漿液均勻、流動性良好、便于施工。

（二）液態粉煤灰澆筑

液態粉煤灰澆筑之前，清除基坑內的廢渣和浮土，與路基搭接部位開挖高一米寬兩米的臺階，并與基坑基底同時夯實，然后報請監理工程師對基坑處理效果進行驗收，合格后再進行液態粉煤灰的澆筑。

現場采用導流槽將液態粉煤灰漿液導入基坑，并分層澆筑，在澆筑過程中應由人工輔助刮平。

（三）液態粉煤灰澆筑完成的養生

液態粉煤灰澆筑完成初凝后，及時覆蓋土工布進行養生，在養生期間嚴禁車輛及行人通過。液態粉煤灰在養生初期，其表面收縮嚴重，產生的裂縫較多，及時對裂縫用水泥漿進行填補。

（四）液態粉煤灰的質量檢測

液態粉煤灰澆筑施工過程中隨時抽查其稠度，每工作班抽查次數不少于 5 次，使其保持在13～15s之內；每工作班至少留取試件2組，檢測7d、28d強度。

（五)液態粉煤灰的特點

1.液態粉煤灰使用的材料主要成分為火力發電廠用煤燃燒后產生的粉狀灰渣，其主要成分是 SiO2、AI2O3和Fe2O3，是發電廠的廢棄物之一，因此液態粉煤灰用于回填橋頭臺背的技術是一項變廢為寶、利國利民的舉措；

2.液態粉煤灰流動性好、可自然沉降達到密實狀態，無需振搗和碾壓，施工工藝簡單、易掌握；

3.液態粉煤灰是一種輕質型回填橋頭臺背的固化材料，其對橋頭臺背的水平推力小，與橋頭臺背間的不均勻沉降小，在一定程度上避免橋頭跳車的質量通病。

三、結束語

液態粉煤灰有其顯著的施工優點，質量輕、流動性好、強度高、自密性強、無需碾壓和振搗、施工操作簡單易操作。當然有優點就有缺點，液態粉煤灰在初期的養護階段，形成的裂縫較多也較大，非常不容易改善，需使用水泥漿及時進行填補。液態粉煤灰作為一種輕質型固化材料能夠用于橋頭臺背回填，其一，液態粉煤灰對橋頭臺背的水平推力小，與橋頭臺背間的不均勻沉降小，在一定程度上避免橋頭跳車的質量通??；其二，由于使用了火力發電廠用煤燃燒后產生的廢棄粉狀灰渣，從我們國家的發展前景來看，它符合了變廢為寶、綠色環保的發展理念。因此、它引起了人們的廣泛關注，從而引進到公路工程的施工當中來。

[1]《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ 55-2011）

[2]劉章強.液態粉煤灰臺背回填專項施工方案.科學中國人，2015-12.

[3]韓崇生.液態粉煤灰臺背回填施工技術在青銀高速公路的應用.工程技術（文摘版）,2016-12