水泥粉煤灰鋼渣做路面基層應(yīng)用分析

杜成千

(撫順市順城區(qū)公路管理段)

1 引 言

水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣是以水泥作為粉煤灰激發(fā)劑，摻入一定比例鋼渣而形成一種路面基層材料.水泥粉煤灰鋼渣遇水發(fā)生水化反應(yīng)，生成硅酸鈣、水化鋁酸鈣等膠凝物質(zhì)形成一定的強(qiáng)度.具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、提前開放交通等優(yōu)點(diǎn).水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣在路用性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)具有很大應(yīng)用前景。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析

2.1 原材料分析

2.1.1 水泥

水泥采用遼寧本溪山水工源325 礦渣硅酸鹽水泥。

2.1.2 粉煤灰

粉煤灰材料成分分析主要包括現(xiàn)行規(guī)范中所規(guī)定的粉煤灰的有效成分(SiO2、Al2O3、Fe2O3)的含量、燒失量、比表面積和含水量等滿足規(guī)范要求。

2.1.3 鋼渣

鋼渣取自鞍鋼集團(tuán)粗鋼渣，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

2.2 配合比設(shè)計(jì)分析

2.2.1 配合比選擇范圍

施工中為了盡可能多利用鋼渣少利用水泥和粉煤灰，本文采用不同的配合比進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)確定不同配合比情況下強(qiáng)度變化規(guī)律，配合比見表1 所示。

表1 配合比表

2.2.2 最佳含水量及最大干密度確定

根據(jù)上述不同配合比采用重型馬歇爾進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，最佳含水量及最大干密度見圖1 所示。

2.2.3 試件成型機(jī)養(yǎng)護(hù)

對(duì)于每組配合比，在最佳含水量情況下進(jìn)行混合料加水拌合，采用重型擊實(shí)儀進(jìn)行試件成型，脫模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生室進(jìn)行養(yǎng)生。

2.3 強(qiáng)度隨齡期影響分析

分別將養(yǎng)生7 d、28 d、90 d 齡期的試件進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化曲線

由圖2 可以看出隨著水泥劑量的增加強(qiáng)度隨著增大，隨著齡期的增加，28 天水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣的強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，有利于提前開放交通。水泥劑量的增加同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)后期的裂縫，所以水泥劑量控制在5%左右為最佳。

2.4 回彈模量隨齡期影響分析

分別將養(yǎng)生90 d 齡期試件進(jìn)行回彈模量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3 所示。

圖3 回彈模量試驗(yàn)

由圖3 可以看出隨著水泥劑量的增加，粉煤灰劑量減小，回彈模量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，5%水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣回彈模量為1 158 MPa，滿足規(guī)范要求。

3 施工技術(shù)分析

3.1 施工準(zhǔn)備工作

原材料、施工機(jī)械、人員組織準(zhǔn)備就緒。

3.2 填筑施工分析

3.2.1 運(yùn)輸和攤鋪

將拌合好混合料卸入自卸汽車，每卸一斗料，汽車都要向前移動(dòng)，避免在裝料期間混合料發(fā)生離析現(xiàn)象，裝好料要用苫布進(jìn)行遮蓋，保證含水量不發(fā)生較大的變化，同時(shí)起到環(huán)保作用，攤鋪采用混凝土攤鋪機(jī)進(jìn)行，保證攤鋪的每層厚度要均勻且具有一定的路拱及橫坡，

3.2.2 碾壓

碾壓是鋪筑水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到較高的相對(duì)密實(shí)度，可使混合料具有良好性能。鋼輪壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)等都可以用來有效的壓實(shí)水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣。由于水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣中主要為粒料，在壓實(shí)時(shí)粘性很小，所以輪胎壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)都是最適宜的壓實(shí)工具。水泥粉煤灰混合料在加水拌和后必須在較短的時(shí)間進(jìn)行有效的壓實(shí)。壓實(shí)機(jī)械采用鋼輪壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)。

3.2.3 養(yǎng)生

水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣基層在施工期間和養(yǎng)生期間如果過快失水和過分曝曬都會(huì)造成早期干縮裂縫，為了防止和抑制早期干縮裂縫，必須采取有效措施養(yǎng)生。在鋪設(shè)試驗(yàn)路時(shí)，采用塑料薄膜覆蓋鋪筑水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣基層，待鋪面層前撒乳化瀝青碎石時(shí)，才去掉塑料薄膜。在養(yǎng)生過程中適當(dāng)灑水，保證基層處于潮濕狀態(tài);同時(shí)禁止交通，保護(hù)基層免遭施工車輛的破壞。

3.3 施工注意事項(xiàng)

配料要準(zhǔn)確，拌合要均勻;在實(shí)測(cè)壓實(shí)度時(shí)必須考慮到集料離析現(xiàn)象，在室內(nèi)試驗(yàn)中應(yīng)確定出不同含石量與最大干密度關(guān)系曲線，實(shí)際施工中測(cè)定壓實(shí)度;為保證壓實(shí)度碾壓機(jī)械中振動(dòng)壓力機(jī)作用次數(shù)最為明顯，碾壓次數(shù)也是保證壓實(shí)度關(guān)鍵，嚴(yán)格控制其碾壓次數(shù);對(duì)于水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣混合料中水的加入，必須嚴(yán)格控制并可略大于最佳含水量1% ～2%。

4 試驗(yàn)路檢測(cè)分析

從試驗(yàn)路鋪筑進(jìn)行連續(xù)追蹤觀測(cè)。對(duì)試驗(yàn)路強(qiáng)度變化規(guī)律及回彈模量以及路面狀況進(jìn)行測(cè)定與觀察，施工結(jié)束后90d 對(duì)路面狀況進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)個(gè)別位置出現(xiàn)了裂縫，出現(xiàn)原因可其一水泥粉煤灰鋼渣攪拌時(shí)間過短，沒有達(dá)到充分均勻，粗料集料過于集中導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫;其二施工溫度過高使混合料失水過多導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。

為分析水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律，保證試驗(yàn)路滿足強(qiáng)度要求，鋪筑養(yǎng)生7d 后對(duì)試驗(yàn)路不同路段進(jìn)行鉆心取樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，90d 進(jìn)行回彈模量檢測(cè)，抗壓強(qiáng)度、回彈模量測(cè)定結(jié)果見表2 所示。

表2 抗壓強(qiáng)度、回彈模量測(cè)定表

根據(jù)表2 及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析可以看出試驗(yàn)路水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣鉆芯強(qiáng)度明顯高于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)回彈模量相應(yīng)偏高，分析施工及現(xiàn)場(chǎng)原因其一結(jié)構(gòu)物的成型方式不同，室內(nèi)試驗(yàn)采用重型擊實(shí)成型圓柱形試件，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)采用大型機(jī)械設(shè)備振動(dòng)壓實(shí)成型，所以振實(shí)成型試件強(qiáng)度大于室內(nèi)擊實(shí)成型試件;其二外界自然因素，室內(nèi)試驗(yàn)采用25℃進(jìn)行試驗(yàn)，施工通常在白天施工，施工溫度會(huì)高于25 ℃，強(qiáng)度的形成快與室內(nèi)試驗(yàn)，導(dǎo)致強(qiáng)度偏高;其三水泥劑量的控制，室內(nèi)試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)劑量(配合比)，施工現(xiàn)場(chǎng)采用的施工配合比，施工配合比比試驗(yàn)配合比中水泥、粉煤灰的劑量要偏高也是導(dǎo)致強(qiáng)度偏高的因素之一。

5 結(jié) 論

通過對(duì)水泥粉煤灰鋼渣為路面基層室內(nèi)試驗(yàn)與施工分析，水泥粉煤灰鋼渣基層材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到現(xiàn)行基層技術(shù)規(guī)范各項(xiàng)要求，水泥粉煤灰鋼渣含水量不能過大，拌和時(shí)要求混和料含水量要大于最佳含水量1% ～2%，運(yùn)輸過程中要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行避免出現(xiàn)離析，碾壓在最佳含水量條件下一次性壓實(shí)成型。同時(shí)還應(yīng)該注意施工期間的溫度變化，盡量避免高溫及雨天施工。

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