冷再生料中摻加球磨粉煤灰與水泥的性能研究

肖寶庫 高 晉

(1:長春建業(yè)集團(tuán)有限公司，長春 130118;2:長春市公路管理處，長春 130021)

0 引言

由于高等級公路和大部分城市道路的路面標(biāo)高在新路完成后已經(jīng)基本確定，其增加的可能性很小，所以在作為基層的冷再生層上攤鋪新面層厚度受到一定限制.因此，就地冷再生主要適用于部分城市道路、等外公路、一般公路及其它場地的維修改造.經(jīng)過冷再生處理的路面可作為鄉(xiāng)村公路、低等級公路路面的表面層或高等級公路的基層使用.只要混合料中5 mm以上粒料含量占30%以上，該舊路可作為再生基層使用.因?yàn)橛凶銐虼蟮墓橇暇湍軌蛐纬稍偕鶎拥墓羌芙Y(jié)構(gòu)，使其具備一定的承載能力.

1 舊路調(diào)查

1.1 原路路面各結(jié)構(gòu)層類型

黑大公路吉林省磐石段原路面結(jié)構(gòu)上面層為3 cm細(xì)粒式瀝青混凝土，下面層為4 cm中粒式瀝青混凝土，基層為20 cm石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石.原路基寬度12 m，路面寬度9 m，2×1.5 m土路肩［1］.

1.2 路況調(diào)查

黑大公路吉林省磐石段建成于2001年，通車運(yùn)營后，特別是最近幾年來，隨著交通量的增加和超限車輛的增多，路基、路面、橋涵、交通工程及沿線設(shè)施出現(xiàn)了不同程度的損壞，直接影響了公路的使用性能、行車舒適和交通安全.2004年路況調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù)(PQI)中良率為57%;經(jīng)過一年時(shí)間，2005年路況差了很多，路面病害主要以翻漿、網(wǎng)裂、車轍、縱橫縫為主，路面平整度較差，破損較為嚴(yán)重，路面狀況指數(shù)PCI為中等以下;經(jīng)取芯檢驗(yàn)，基層破損嚴(yán)重，絕大部分路段路面強(qiáng)度不滿足原設(shè)計(jì)要求，路面強(qiáng)度指數(shù)SSI基本為中等以下;受行車和雨水影響，個(gè)別路段翻漿現(xiàn)象明顯［1-2］.

根據(jù)以上路況調(diào)查情況，決定采用就地水泥冷再生工藝進(jìn)行大修.

2 材料選擇

2.1 穩(wěn)定劑類型選擇

水泥是最常用的穩(wěn)定劑，其主要原因:①水泥取材方便，幾乎各地都有生產(chǎn);同時(shí)水泥與瀝青相比，價(jià)格非常便宜;②在使用方法方面，可以人工撒布，也可以用水泥撒布車和稀漿設(shè)備;③水泥在土木工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和規(guī)范成熟［3］.水泥穩(wěn)定劑在國內(nèi)的冷再生工程中應(yīng)用廣泛，積累了大量的成功經(jīng)驗(yàn).我們?yōu)榇_保試驗(yàn)路成功，決定選擇水泥作為穩(wěn)定劑.

2.2 水泥性能試驗(yàn)

普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可用于冷再生基層，應(yīng)選用初凝時(shí)間3 h以上和終凝時(shí)間較長(宜在6 h以上)的水泥，不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥及受潮變質(zhì)的水泥.本工程所用水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥，由吉林亞泰明城水泥有限公司生產(chǎn)，檢測依據(jù)為GB17671-1999，GB1346-2001，GB1345-91，GB175-1999，所測指標(biāo)均符合要求.

2.3 粉煤灰性能試驗(yàn)

所用粉煤灰產(chǎn)地為長春二熱電廠，根據(jù)《用于水泥和水泥混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)中對粉煤灰的技術(shù)要求，所測各項(xiàng)指標(biāo)均符合F類II級粉煤灰的要求，各項(xiàng)指標(biāo)均符合路用粉煤灰的技術(shù)要求.

3 再生劑添加量試配設(shè)計(jì)

3.1 水泥摻加量的確定

為確定最佳水泥添加量，根據(jù)國內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行的冷再生工程經(jīng)驗(yàn)，按照水泥質(zhì)量與冷再生銑铇料質(zhì)量比為4.5%，5%，5.5%，6%四種添加量，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，以確定最佳水泥摻加量.養(yǎng)生齡期分7 d，14 d和28 d 3種［2，4］.

(1)4種水泥含量冷再生料的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線.通過擊實(shí)試驗(yàn)，4種水泥含量冷再生料的最佳含水量均為9.5%，最大干密度均是2.02 g/cm3;

(2)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn).我國《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(TJT 034-2000)規(guī)定，當(dāng)水泥穩(wěn)定土用作路面基層和底基層時(shí)，其7 d齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(6 d保溫保濕養(yǎng)生，1 d浸水)應(yīng)符合規(guī)范要求.

4種水泥含量、養(yǎng)生齡期分7 d，14 d和28 d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1.

表1 不同水泥含量冷再生料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2 以一定比例的球磨粉煤灰替代部分水泥

為尋求最佳的球磨粉煤灰與水泥的配合比例，按照4.5%，5%，5.5%，6%4種添加量，每種水泥劑量對應(yīng)摻加1%，2%，3%的粉煤灰，共12種配合比例進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn).養(yǎng)生齡期分7 d，14 d和28 d 3種.

(1)12種組合標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線.由于冷再生料所占比例很大，摻加的水泥和粉煤灰比例都比較小，試驗(yàn)結(jié)果顯示，12種不同組合比例混合料的最佳含水量均為10.0%，最大干密度均為2.02 g/cm3;

(2)12種不同組合比例混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn).12種不同組合比例混合料養(yǎng)生齡期分7 d，14 d和28 d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，混合料的最佳含水量采用10.0%，最大干密度采用2.02 g/cm3，試驗(yàn)結(jié)果見表2.

表2 不同粉煤灰與水泥含量強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表2看出:

(1)當(dāng)摻加1%粉煤灰與4.5%，5%，5.5%，6%水泥，以及100%冷再生料配合成的混合料，其最大干密度為2.02 g/cm3，最佳含水量為10%，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.0 MPa～3.5 MPa(經(jīng)計(jì)算均滿足設(shè)計(jì)要求);14 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.7 MPa～3.9 MPa;28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.4 MPa～4.8 MPa;

(2)當(dāng)摻加2%粉煤灰與4.5%，5%，5.5%，6%水泥，以及100%冷再生料配合成的混合料，其最大干密度為2.02 g/cm3，最佳含水量為10%，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.2 MPa～3.4 MPa(經(jīng)計(jì)算均滿足設(shè)計(jì)要求);14 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.7 MPa～3.9 MPa;28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.4 MPa～4.6 MPa;

(3)當(dāng)摻加3%粉煤灰與4.5%，5%，5.5%，6%水泥，以及100%冷再生料配合成的混合料，其最大干密度為2.02 g/cm3，最佳含水量為10%，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.1 MPa～3.5 MPa(經(jīng)計(jì)算均滿足設(shè)計(jì)要求);14 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.7 MPa～3.9 MPa;28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.5 MPa～4.8 MPa.

由此可見摻加1%，2%，3%粉煤灰，每增加1個(gè)百分點(diǎn)的摻加量，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增加為0.1 MPa;每增加1個(gè)百分點(diǎn)的摻加量，14 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度基本沒有變化.

4 結(jié)論

總的試驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)體水泥冷再生工程中若考慮摻加粉煤灰，建議粉煤灰摻加量一般不大于2%為宜，從節(jié)約造價(jià)角度出發(fā)，水泥摻量采用4.5%為宜.從粉煤灰摻加量增加態(tài)勢看，強(qiáng)度有小幅改善.

［1］范春嬌.瀝青路面就地冷再生技術(shù)研究［D］.西安:長安大學(xué)，2008.

［2］趙 東.水泥粉煤灰為再生劑冷再生施工技術(shù)分析［J］.北方交通.2011，(5):40-41.

［3］金向陽，姜曉萍.水泥粉煤灰冷再生抗凍性能分析［J］.黑龍江交通科技，2011(10):26-28.

［4］姚 輝，李 亮，應(yīng)榮華，但漢成，楊小禮.采用貝雷法的冷再生混合料級配設(shè)計(jì)研究［J］，公路交通科技，2011(1):7-12.