1、路面用早強粉煤灰三渣基材的配比試驗及性能研究 3study on the properties and test on mixing three residue foundation material s of early strength fly ash on the roa d surf ece施惠生 , 沙丹丹(同濟大學(xué)混凝土材料研究國家重點實驗室 , 上海 200092)摘 要 : 摻入廢渣類化學(xué)激發(fā)劑 , 能有效激發(fā)粉煤灰的活性 , 提高粉煤灰 、石灰 、碎石三渣混合料的早期物理力學(xué)性能 , 并改善其耐久性 , 解決了利用粉煤灰作道路基層材料時早期強度低導(dǎo)致施工周期長的問題 。關(guān)鍵詞

2、 : 粉煤灰 ; 早期強度 ; 激發(fā) ; 耐久性 ; 工程試驗中圖分類號 : u4161文獻標識碼 : c文章編號 : 1005 - 8249 (2004) 01 - 0020 - 02粉煤灰、石灰、碎石三渣混合料作為路面基層材料 , 在城市道路中得到廣泛使用。但普通粉煤灰三渣材料早期強度 低 , 施工中對環(huán)境溫度有一定要求 , 導(dǎo)致基層鋪筑后較長時 間不能開放交通 , 在一定程度上影響了該材料的使用。我們受上海城市道路建設(shè)部門委托 , 結(jié)合城市道 路建設(shè)和改造 , 用粉煤灰三渣混合材料并摻加適量激 發(fā)型摻合料 , 確定出基本配合比 , 在保證耐久性的前提下 , 達到了提高早期強度 , 縮短工

3、期的目的 。5 %的早強激發(fā)劑 , 通過試驗確定配合比并用于工程試驗 。本研究將兩種試樣分別稱為基準樣和早強樣 。 配合比試驗采用粉煤灰與石灰兩組分材料 , 試件 規(guī)格為 40 mm 40 mm 160 mm , 振動成型后在試驗 室標準條件下濕養(yǎng)護 , 按相關(guān)標準測 定 水 泥 膠 砂 強度 、體積穩(wěn)定性并做凍融循環(huán)試驗 、耐水性試驗及抗 硫酸鹽侵蝕試驗 。凍融循環(huán)后試件無明顯質(zhì)量和強度損失 , 可以認為該基材滿足工程所需抗凍性要求1 。 試驗中對選定的配合比按粉煤灰石灰類道路基層施工及試驗規(guī)程gj 14 - 97 進行了抗壓強度測定 ,用 7cm 7cm 圓柱體試模擠壓成型 。1試驗1 .

4、 1原材料試驗用濕排灰的化學(xué)組成見表 1 , 物理性能見表2 ; 石灰為三級消石灰 ; 碎石最大粒徑 70 mm 。2結(jié)果與討論表 1 粉煤灰的化學(xué)成分/ %2 . 1力學(xué)性能試驗三渣混合材料早期強度低的原因是粉煤灰 - 石灰 體系早期強度低 , 與碎石基本無關(guān) , 故試驗室激發(fā)劑 選擇試驗可采用粉煤灰 - 石灰體系進行 。本研究按三 渣混 合 料 配 比 中 兩 灰 的 比 例 , 即 粉 煤 灰 72 % 石 灰28 %作為基準樣 , 再摻加不同激發(fā)劑進行配合比選擇 試驗 , 試驗用激發(fā)劑 a h 由水泥混凝土常用工業(yè)廢 渣和化學(xué)激發(fā)劑復(fù)合而成 , 配合比試驗結(jié)果見表 3 。 試驗發(fā)現(xiàn) ,

5、 摻激發(fā)劑 f 的試樣 6 的強度性能最好 , 故確定它為工業(yè)試驗用的配合比 。為此 , 按粉煤灰石灰類道路基層施工及試驗規(guī)程gj 14 - 97 進行了 抗壓強度測定 , 試驗結(jié)果列于表 4 。表 4 表明 , 早強樣sio2fe2o3al2o3caomgoso351 . 12 . 929 . 12 . 71 . 80 . 9表 2粉煤灰的物理性能干容重/ g/ cm3密度/ g/ cm3需水量/ %重型擊實最大干容重/ g/ cm3最佳含水量/ %0 . 662 . 141131 . 0727 . 51 . 2試驗混合料基本配合比為消石灰 7 % 、粉煤灰 18 % 、 碎石 75 % 。

6、試驗時根據(jù)需要按不同比例外摻質(zhì)量小于應(yīng) 用 研 究浸水試驗結(jié)果表 3 二灰試樣強度與凝結(jié)時間 (按 gb177 - 85 測定)表 7抗壓強度/ m pa凝結(jié)時間/ h項目基準樣早強樣試樣號激發(fā)劑 7 天28 天初凝5249121317151918終凝125120283296484077質(zhì)量損失率/ %強度損失率/ %無1 . 9無0 . 60 ( 基準樣)1234567不摻a b c d e f g0 . 300 . 431 . 052 . 020 . 661 . 212 . 080 . 831 . 291 . 343 . 296 . 592 . 294 . 337 . 996 . 52抗硫

7、酸鹽侵蝕試驗浸漬在 3 %硫酸鈉溶液的試件 28 天時的抗蝕系數(shù)大于 1 ( 見表 8) 。, 表明其抗硫酸鹽性能良好 。表 8抗硫酸鹽試驗結(jié)果 8 h 1 . 84 5 . 36 16 36 試樣抗蝕系數(shù)基準樣早強樣1 . 561 . 62表 4 二灰試樣 6 的抗壓強度 (按 gj 14 - 97 測定)試驗室試驗強度/ m pa現(xiàn)場試驗強度/ m pa試樣3工程應(yīng)用7 天 ( 標準) 快速法 7 天 ( 自然) 7 天28 天快速法4 . 07早強樣 2 . 527 . 754 . 07 . 423 . 6依據(jù)試驗結(jié)果 , 在上海市一條道路改建工程中進行了應(yīng)用試驗 。該路面寬 12 米

8、, 底基層為石砂 , 基層 為三渣混合料 , 面層為瀝青 。試驗中采用三種不同三 渣材料進行對比 。試驗結(jié)果 (表 9) 表明 ,早強三渣材料7 天強度最高 , 彎沉值最低 , 超過有關(guān)規(guī)范規(guī)定的 14 天強度要求 , 能滿足路基材料施工技術(shù)要求 , 為盡早 進行后續(xù)施工作業(yè) , 縮短施工期 , 提前開放交通創(chuàng)造 了條件 。該早強三渣成本比摻水泥的三渣低得多 。1 年運行后現(xiàn)場觀測表明 , 采用早強三渣的路面平整 , 無開裂和沉陷現(xiàn)象 。表 9 試點工程道路現(xiàn)場施工 7 天時測試結(jié)果2 . 2耐久性試驗本研究在工程試驗前測定了該材料的耐久性 , 試 驗采用試樣 6 的配合比 。體積穩(wěn)定性試驗發(fā)

9、現(xiàn) , 摻加激發(fā)劑 ,試件早期 強度提高 ,其體積穩(wěn)定性也有明顯提高 ,見圖 1 。三渣類別強度/ m pa彎沉值/ mm普通三渣摻水泥三渣 早強三渣0 . 732 . 93 . 60 . 581 . 370 . 31圖 1 試件的體積穩(wěn)定性試驗結(jié)果抗凍性經(jīng) 5 次凍融循環(huán)后 , 早強樣比基準樣的 質(zhì)量損失和強度損失更小 ,見表 5 。4結(jié)論表 5試件抗凍性試驗結(jié)果摻少量激發(fā)劑可顯著提高粉煤灰 、石灰 、碎石混合料的強度和縮短凝結(jié)時間 , 而且對體系有補償收縮 作用 , 早強混合料的體積穩(wěn)定性好 。摻加少量激發(fā)劑的早強混合料的抗凍性 、耐干濕循環(huán)和耐浸水性 、抗硫酸鹽性等長期性能均較不摻激 發(fā)

10、劑的普通混合料好 。所研制的早強混合料的力學(xué)性能和耐久性均優(yōu)于 對比試驗用的普通混合料和摻水泥的混合料 。可以認 為 , 該早強混合料可在普通混合料使用的各種工程環(huán) 境條件下安全有效地使用 , 添加少量激發(fā)劑激發(fā)粉煤 灰 - 石灰體系的水化活性是改善和提高混合料性能 、 縮短施工期的有效途徑 。項目基準樣早強樣質(zhì)量損失率/ %強度損失率/ %0 . 51 . 10 . 40 . 8干濕循環(huán)經(jīng) 20 次干濕循環(huán)后早強樣比基準樣的質(zhì)量損失和強度損失更小 ,見表 6 。表 6干濕循環(huán)試驗結(jié)果項目基準樣早強樣質(zhì)量損失率/ %強度損失率/ %0 . 42 . 30 . 32 . 0耐水性試驗?zāi)M自然狀態(tài)下的耐水性試驗結(jié)果(表 7) 表明 , 試件質(zhì)量和強度基