1、粉煤灰在高速公路水泥砼路面中的應(yīng)用高速大路水泥混凝土路面滑模攤鋪施工對水泥混凝土的路用性能有特別的要求，混合料既要具有良好的工作性能，又要提高抗折強(qiáng)度。摻入粉煤灰，是提高水泥混凝土性能的有效技術(shù)手段。在常益高速大路路面工程施工過程中，通過相關(guān)試驗(yàn)和施工實(shí)踐，對混凝土摻入粉煤灰的性能進(jìn)行了討論，確定了粉煤灰的技術(shù)要求、合適的摻量、協(xié)作比設(shè)計(jì)方法，并提出了改進(jìn)的措施。一、室內(nèi)試驗(yàn)1. 粉煤灰的技術(shù)要求粉煤灰是熱電廠的排放場，其堆放不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境，但若用于建材，會(huì)取得較好經(jīng)濟(jì)效益。由于燃燒和回收工藝的不同，粉煤灰的品質(zhì)也有很大差別。在水泥混凝土路面工程中要求使用干粉煤灰，要求達(dá)到級以

2、上粉煤灰的技術(shù)要求，并先采納磨細(xì)粉煤灰。可用于混凝土路面的粉煤灰技術(shù)要求及我省幾大電廠所產(chǎn)粉煤灰的技術(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。表1 混凝土路面用粉煤灰的技術(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果 粉煤灰 需水量比/% 含水量/% Loss/% SO3/% 細(xì)度1/%(45um篩)石門電廠產(chǎn) 94 0.18 6.14 0.49 2.1株洲電廠產(chǎn) 100 0.11 4.51 0.44 19.9湘潭電廠產(chǎn) 100 0.10 4.88 0.11 13.1要求指標(biāo) 105 1 8 3 20級灰各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)不能滿意路面混凝土的要求，只能用于基層。2. 粉煤灰的摻量國內(nèi)外的理論討論表明，硅酸鹽水泥中可釋放出的Ca(OH)2及其石膏最多只能

3、使28%的粉煤灰得到水化反應(yīng)，從而提高強(qiáng)度。在長常高速大路益常段路面施工中，強(qiáng)制規(guī)定每1m3水泥混凝土至少使用360kg水泥。當(dāng)1m3水泥凝土使用360kg525#一般硅酸鹽水泥、水灰比0.41、砂率37%時(shí)，初步確定摻入粉煤灰20kg、25kg、30kg、35kg、40kg、45kg、50kg、55kg進(jìn)行試配，得出結(jié)果是摻入45kg粉煤灰的混凝土綜合性能最佳。此時(shí)粉煤灰摻量為水泥用量的12.5%。推舉使用粉煤灰摻量為水泥用量的8%-20%。3. 粉煤灰水泥砼的協(xié)作比設(shè)計(jì)粉煤灰水泥混凝土的協(xié)作比設(shè)計(jì)依據(jù)粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GBJ146-90規(guī)定的超量取代法進(jìn)行，超量系數(shù)取1.5，由此增加

4、的粉煤灰體積減去同體積的砂。二、粉煤灰對水泥砼性能的改善1. 改善工作性能粉煤灰的摻入，使膠凝材料的總量增加，砼工作性能大幅度改善，更適合路面滑模攤鋪：粉煤灰水泥混凝土的振動(dòng)粘度系數(shù)減小，有利于振搗密實(shí);靜態(tài)坍落度變小，有利于防止塌邊;膠凝材料的總量增加使攤鋪成型的路面光滑平整;和易性的改善，減小了攤鋪機(jī)前進(jìn)的阻力，減輕了攤鋪機(jī)的工作負(fù)荷。這些性能的改善是由于粉煤灰有較大的比表面積和球狀微珠對流變學(xué)性能的影響所致。在對未摻入粉煤灰的水泥混凝土攤鋪時(shí)，為了振動(dòng)密實(shí)，必需提高混凝土的坍落度，這樣的混凝土簡單塌邊。假如為了防止塌邊，必需降低混凝土坍落度，這樣又必需加大振搗棒的振動(dòng)頻率，同時(shí)機(jī)器前進(jìn)的

5、阻力增大，加大了機(jī)器的工作負(fù)荷。加粉煤灰后，這一沖突得到了協(xié)調(diào)統(tǒng)一。2. 提高抗折強(qiáng)度滑模攤銷水泥混凝土使用粉煤灰，能提高抗折強(qiáng)度，尤其是使后期強(qiáng)度大幅度提高。長常高速大路益常段使用水泥用量12.5%的級粉煤灰，12個(gè)月的抗折強(qiáng)度超過了7.5MPa。試驗(yàn)結(jié)果見表2。表2 粉煤灰混凝土抗折強(qiáng)度隨齡期的增長 級粉煤灰摻量/kg 抗折強(qiáng)度/Mpa7d 28d 90d 360d后0 5.96 6.32 6.40 6.5535 5.60 6.65 6.90 7.3545 5.51 6.92 7.30 7.6555 5.40 6.95 7.45 7.98注：在此試驗(yàn)中，坍落度35cm，碎石粒徑530mm，

6、砂細(xì)度模數(shù)2.8，砂率37.5%，每1m3混凝土525#水泥用量360kg，摻入高效減水劑和引氣劑。從表2知，粉煤灰混凝土的28d、90d、360d后的抗折強(qiáng)度比一般混凝土分別提高了5%-10%、8%-16%和12%-22%。粉煤灰的摻量越大，齡期越長，強(qiáng)度提高越 大。3. 改善抗磨性水泥混凝土路面的抗磨性與強(qiáng)度成線性正比關(guān)系。隨著路面抗折強(qiáng)度的提高，抗磨性也隨之提高。通過對28d齡期的試件進(jìn)行抗磨性試驗(yàn)，粉煤灰摻量為水泥用量12.5%粉煤灰混凝土比一般水泥砼的抗磨性提高23%(表3)。表3 粉煤灰混凝土抗磨性對比試驗(yàn) 級粉煤灰摻量/kg 磨耗量/(kgm-2) 試驗(yàn)方法試驗(yàn)值 技術(shù)要求0 1

7、.200 3.6 T0527-9445 0.9234. 降低泌水率由于機(jī)械配套的限制，國內(nèi)滑模攤鋪路面多采納自卸車運(yùn)輸混合料，在運(yùn)輸過程中較嚴(yán)峻的泌水將會(huì)導(dǎo)致混合料工作性能降低，并產(chǎn)生卸料困難，降低工作效率，提高勞動(dòng)強(qiáng)度。摻入粉煤灰可降低混凝土的泌水率，有利于混凝土的運(yùn)輸。長常高速大路益常段施工中砼運(yùn)距最遠(yuǎn)達(dá)25km，沒有由于運(yùn)輸過程中的混合料泌水影響施工。長常大路三個(gè)路面施工承包人均反應(yīng)益常段路面砼比沒有摻入粉煤灰的長益段簡單卸料。5. 降低水泥水化速度摻入粉煤灰可降低水泥水化速度，混合料凝聚時(shí)間延長，有利于高溫季節(jié)施工，并有利于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。三、存在的問題及其處理措施1. 粉煤灰砼干縮性大，

8、高溫大風(fēng)季節(jié)施工易產(chǎn)生塑性收縮開裂長常高速大路益常段的路面施工中，每1m3粉煤灰水泥砼水泥用量為360kg，粉煤灰為45kg，膠凝材料總量為405kg。明顯，膠凝材料的總量過多在夏季高溫大風(fēng)天氣施工簡單產(chǎn)生塑性收縮裂縫。討論表明，粉煤灰水泥混凝土在0.57kg/m2h蒸發(fā)率的條件下就會(huì)產(chǎn)生塑性收縮裂縫，而一般水泥混凝土則產(chǎn)生塑性收縮裂縫的臨界蒸發(fā)率為0.75kg/m2h，這一點(diǎn)是值得高度重視的。在益常路的路面施工中即遇到此問題，1999年7月某天施工的段落連續(xù)產(chǎn)生了縱向塑性收縮裂縫，長的有6m，短的只有30cm，裂縫分布很有規(guī)律，大多在距縱向假縫兩側(cè)20-50cm處。這樣的分布規(guī)律與假縫拉桿的

9、約束有關(guān)。通過肯定技術(shù)措施，完全可以掌握裂縫的產(chǎn)生。在益常路的施工中，在攤鋪成型的砼路面拉毛噴灑養(yǎng)護(hù)劑后，立刻用土工布掩蓋，避開烈日的照耀，降低蒸發(fā)率，并在土工布上灑水，保持潮濕，補(bǔ)充蒸發(fā)的水分。另外，還采納了在攤鋪成型路面拉毛噴酒養(yǎng)護(hù)劑過后噴酒霧化水的方法來掌握裂縫的產(chǎn)生。前者比后者更保險(xiǎn)。在施工過程中，要提高對裂縫產(chǎn)生的警惕性，在氣溫大于28，或是多風(fēng)的季節(jié)，要做好掌握裂縫產(chǎn)生的預(yù)備工作。2. 低溫季節(jié)施工易發(fā)生施工期斷板和裂縫粉煤灰水泥砼路面早期強(qiáng)度低，導(dǎo)致發(fā)生施工期斷板和裂縫，斷板和裂縫分三種狀況。(1) 冬季施工，由于水泥化較慢，板塊早期強(qiáng)度很低，由于板塊內(nèi)應(yīng)力和外部因素的影響，產(chǎn)生

10、斷板。益常路路面由于在冬季施工時(shí)開放施工交通的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)遲于28d和加強(qiáng)了施工質(zhì)量管理，此類型的斷板幾乎沒有發(fā)生。(2) 在兩幅路面連接施工時(shí)生斷板。前一幅路面攤鋪后，由于溫度應(yīng)力的用作，橫向縮縫處大部分?jǐn)嗔选Ｓ捎跍囟鹊淖兓芽p通過拉桿向剛施工的、強(qiáng)度偏低的路面?zhèn)鬟f開裂變形，致使剛施工的面板消失大量斷板。此類型斷板在益常路，其中26km的路面中已經(jīng)消失68塊斷板，超過規(guī)范容許值，花費(fèi)了肯定的資金進(jìn)行處理。其中有一段落的3.75m塊的板塊連續(xù)有15塊斷板。這些斷板大多集中產(chǎn)生、分布在幾個(gè)路段，都在低溫季節(jié)施工時(shí)產(chǎn)生的。大部分?jǐn)喟蹇拷s縫位置，明顯也與縮縫傳力桿的約束有關(guān)。之所以產(chǎn)生了大量斷板，一

11、是由于承包人沒能準(zhǔn)時(shí)發(fā)覺斷板的形成緣由;二是管理上的松懈，導(dǎo)致切縫時(shí)間延誤和切縫的質(zhì)量下降。通過采納軟切割技術(shù)提早鋸橫縫，并適當(dāng)加深鋸縫，保證鋸縫質(zhì)量，解決了此問題。(3) 在縱向縮縫旁產(chǎn)生裂縫。此裂縫的分布規(guī)律與"3.1"所述的裂縫一樣，但形成的機(jī)理不一樣。施工氣溫較低時(shí)，混凝土強(qiáng)度形成緩慢，由于溫度應(yīng)力的作用和縱向縮縫拉桿的約束，產(chǎn)生了裂縫。掌握裂縫的措施是通過采納軟切割術(shù)提早鋸縱縫，或在施工氣溫低于10時(shí)停止施工。3. 由于早期強(qiáng)度較低，要加強(qiáng)養(yǎng)生，并延長養(yǎng)生期長常高速大路益常段的施工閱歷是實(shí)行雙保險(xiǎn)的養(yǎng)生措施，即在施工氣溫高于25時(shí)，既噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)生，又用麻袋掩蓋養(yǎng)

12、生10d，并在28d內(nèi)嚴(yán)格掌握交通。四、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益1. 社 會(huì)效益取得的社會(huì)效益主經(jīng)體現(xiàn)為對環(huán)境的貢獻(xiàn)：全線75km粉煤灰水泥砼路面使用了2.25萬t粉煤灰，削減熱電廠用于存放粉煤灰的土地1094畝，愛護(hù)了土地資源。少用525#水泥1.08萬t，削減了生產(chǎn)水泥時(shí)CO2的排放量1.08萬t，削減了對大氣的直接污染。路面平整度、強(qiáng)度、外觀等工程質(zhì)量的提高獲得了社會(huì)的贊譽(yù)，還為大路營運(yùn)時(shí)保障暢通打下了基礎(chǔ)。2. 直接經(jīng)濟(jì)效益全線75km粉煤灰水泥砼路面使用了2.25萬t粉煤灰，為電廠節(jié)省存放粉煤灰的資金300萬元，削減使用水泥1.08萬t，節(jié)省工程成本228萬元。每1km路面節(jié)省工程成本3.04萬元，直接獲得經(jīng)濟(jì)效益7.04萬元。五、結(jié)論在水