探究路面粉煤灰在高速公路水泥砼路面中运用站

摘要：通过试验与施工表明，在高速公路路面的水泥砼混合料中掺入一定用量的粉煤灰可以改善混合料的性能，且有利于滑模摊铺施工。阐述了粉煤灰的技术性能和粉煤灰砼的配合比设计，及工程实用效果和取得较好的社会经济效益。指出了存在的问题和解决办法。
主题词：粉煤灰；水泥砼；高速公路 ；路面工程；应用
Abstract: Experiment and Construction show that the incorporation of a certain amount of fly ash, cement concrete highway pement mixes can improve the performance of the mix, and is conducive to Slipform construction. Elaborated with the technical performance of the fly ash and fly ash concrete than design, and engineering practical effect and achieved good social and economic benefits. Pointed out the problems and solutions.Keywords: fly ash; cement concrete; highway; pement engineering; application
2095-2104（2012）
高速公路水泥混凝土路面滑模摊铺施工对水泥混凝土的路用性能有特殊的要求，混合料既要具有良好的工作性能，又要提高抗折强度。掺入粉煤灰，是提高水泥混凝土性能的有效技术手段。在尉许高速公路路面工程施工过程中，通过相关试验和施工实践，对混凝土掺入粉煤灰的性能进行了研究，确定了粉煤灰的技术要求、合适的掺量、配合比设计方法，并提出了改进的措施。

一、室内试验

1. 粉煤灰的技术要求

粉煤灰是热电厂的排放场，其堆放不仅占用大量土地，而且污染环境，但若用于建材，会取得较好经济效益。由于燃烧和回收工艺的不同，粉煤灰的品质也有很大差别。
在水泥混凝土路面工程中要求使用干粉煤灰，要求达到Ⅱ级以上粉煤灰的技术要求，并先采用磨细粉煤灰。可用于混凝土路面的粉煤灰技术要求及我省几大电厂所产粉煤灰的技术试验数据如表1。
表1 混凝土路面用粉煤灰的技术要求及试验结果

Ⅲ级灰各项技术指标不能满足路面混凝土的要求，只能用于基层。

2. 粉煤灰的掺量

国内外的理论研究表明，硅酸盐水泥中可释放出的Ca(OH)2及其石膏最多只能使28%的粉煤灰得到水化反应，从而提高强度。在尉许高速公路路面施工中，强制规定每1m3水泥混凝土至少使用360kg水泥。当1m3水泥凝土使用360kg525#普通硅酸盐水泥、水灰比0.41、砂率37%时，初步确定掺入粉煤灰20kg、25kg、30kg、35kg、40kg、45kg、50kg、55kg进行试配，得出结果是掺入45kg粉煤灰的混凝土综合性能最佳。此时粉煤灰掺量为水泥用量的1

2.5%。推荐使用粉煤灰掺量为水泥用量的8%-20%。

3. 粉煤灰水泥砼的配合比设计

粉煤灰水泥混凝土的配合比设计根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-90规定的超量取代法进行，超量系数取

1.5，由此增加的粉煤灰体积减去同体积的砂。

二、粉煤灰对水泥砼性能的改善

1. 改善工作性能

粉煤灰的掺入，使胶凝材料的总量增加，砼工作性能大幅度改善，更适合路面滑模摊铺：①粉煤灰水泥混凝土的振动粘度系数减小，有利于振捣密实；②静态坍落度变小，有利于防止塌边；③胶凝材料的总量增加使摊铺成型的路面光滑平整；④和易性的改善，减小了摊铺机前进的阻力，减轻了摊铺机的工作负荷。
这些性能的改善是由于粉煤灰有较大的比表面积和球状微珠对流变学性能的影响所致。在对未掺入粉煤灰的水泥混凝土摊铺时，为了振动密实，必须提高混凝土的坍落度，这样的混凝土容易塌边。如果为了防止塌边，必须降低混凝土坍落度，这样又必须加大振捣棒的振动频率，同时机器前进的阻力增大，加大了机器的工作负荷。加粉煤灰后，这一矛盾得到了协调统一。

2. 提高抗折强度

滑模摊销水泥混凝土使用粉煤灰，能提高抗折强度，尤其是使后期强度大幅度提高。长常高速公路益常段使用水泥用量1

2.5%的Ⅱ级粉煤灰，12个月的抗折强度超过了

7.5MPa。试验结果见表2。

表2 粉煤灰混凝土抗折强度随龄期的增长
注：在此试验中，坍落度3～5cm，碎石粒径5～30mm，砂细度模数2.8，砂率3

7.5%，每1m3混凝土525#水泥用量360kg，掺入高效减水剂和引气剂。

从表2知，粉煤灰混凝土的28d、90d、360d后的抗折强度比普通混凝土分别提高了5%-10%、8%-16%和12%-22%。粉煤灰的掺量越大，龄期越长，强度提高越大。

3. 改善抗磨性

水泥混凝土路面的抗磨性与强度成线性正比关系。随着路面抗折强度的提高，抗磨性也随之提高。通过对28d龄期的试件进行抗磨性试验，粉煤灰掺量为水泥用量1

2.5%粉煤灰混凝土比普通水泥砼的抗磨性提高23%(表3)。

表3 粉煤灰混凝土抗磨性对比试验

4. 降低泌水率

由于机械配套的限制，国内滑模摊铺路面多采用自卸车运输混合料，在运输过程中较严重的泌水将会导致混合料工作性能降低，并产生卸料困难，降低工作效率，提高劳动强度。掺入粉煤灰可降低混凝土

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的泌水率，有利于混凝土的运输。尉许高速公路施工中砼运距最远达25km，没有因为运输过程中的混合料泌水影响施工。尉许公路三个路面施工承包人均反应路面砼比没有掺入粉煤灰的容易卸料。

5. 降低水泥水化速度

掺入粉煤灰可降低水泥水化速度，混合料凝结时间延长，有利于高温季节施工，并有利于远距离运输。

三、存在的问题及其处理措施

1. 粉煤灰砼干缩性大，高温大风季节施工易产生塑性收缩开裂

尉许高速公路路面施工中，每1m3粉煤灰水泥砼水泥用量为360kg，粉煤灰为45kg，胶凝材料总量为405kg。显然，胶凝材料的总量过多在夏季高温大风天气施工容易产生塑性收缩裂缝。研究表明，粉煤灰水泥混凝土在0.57kg/m2·h蒸发率的条件下就会产生塑性收缩裂缝，而普通水泥混凝土则产生塑性收缩裂缝的临界蒸发率为0.75kg/m2·h，这一点是值得高度重视的。在尉许高速公路路面施工中即遇到此问题，2005年5月某天施工的段落连续产生了纵向塑性收缩裂缝，长的有6m，短的只有30cm，裂缝分布很有规律，大多在距纵向检测缝两侧20-50cm处。这样的分布规律与检测缝拉杆的约束有关。
通过一定技术措施，完全可以控制裂缝的产生。在尉许路的施工中，在摊铺成型的砼路面拉毛喷洒养护剂后，马上用土工布覆盖，避免烈日的照射，降低蒸发率，并在土工布上洒水，保持湿润，补充蒸发的水分。另外，还采用了在摊铺成型路面拉毛喷酒养护剂过后喷酒雾化水的方法来控制裂缝的产生。前者比后者更保险。在施工过程中，要提高对裂缝产生的警惕性，在气温大于28℃，或是多风的季节，要做好控制裂缝产生的准备工作。