水泥穩(wěn)定級配碎石基層摻配粉煤灰配合比技術

陳 濤

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

水泥穩(wěn)定級配碎石基層摻配粉煤灰配合比技術

陳 濤

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

闡述了在黑大公路基層施工建設中，通過在水泥穩(wěn)定級配碎石中摻配一定比例的粉煤灰，開展集料篩分試驗,以重型擊實確定壓實標準，以靜壓成型成型強度試件，最終達到設計強度的配比設計過程。

基層；粉煤灰；摻配；強度

1 前 言

我國東北地區(qū)氣候寒冷，冬季漫長，隨著氣溫的降低，基層強度也逐漸降低。黑大公路改擴建工程A25標段基層設計為水泥穩(wěn)定級配碎石，為了達到提高混合料和易性并提高后期路面強度。利用粉煤灰后期強度高的特點，采用內(nèi)摻粉煤灰的方式進行后續(xù)基層配比設計。黑大A25標段通過對材料開展各項的試驗，最終確定級配碎石最佳粉煤灰摻配比例。

2 材料的選擇

根據(jù)工程施工所在地地質(zhì)情況，A25標段選用碎石石場和水泥分別為：

碎石——二龍山海天石場

石屑——海倫市雪松石場

水泥——北安鼎基水泥(P.O 42.5)

粉煤灰——北安粉煤灰廠

3 設備配備

試驗設備：電動重型擊實儀，電腦控制恒應力抗折抗壓試驗機，烘箱，其余試驗均為國家規(guī)范要求的標準設備。

4 試驗內(nèi)容

針對料源開展各項試驗，確定該標段水泥穩(wěn)定級配碎石配合比。具體試驗步驟如下：

4.1 集料級配與性質(zhì)

(1)粉煤灰篩分

A25采用北安發(fā)電廠生產(chǎn)的粉煤灰，表1為篩分結果。

表1 粉煤灰篩分結果

(2)碎石(19～31.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm)

①篩分

A25采用海天石場生產(chǎn)的19～31.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm的集料進行級配改造，巖性為玄武巖，。

表2 海天石場集料的級配范圍

②物理指標

表3 海天石場集料物理指標

③結論

碎石物理力學指標滿足規(guī)范要求。

(3)石屑(0～4.75 mm)

①篩分

A25采用海倫市雪松石場生產(chǎn)的0～4.75 mm的集料進行級配改造，巖性為花崗巖。

表4 雪松石場集料的級配范圍

②物理指標

表5 雪松石場集料物理指標

③結論

A25標提供的石屑物理力學滿足規(guī)范要求。

4.2 集料配比的確定

根據(jù)A25標碎石的狀況，調(diào)制配合比，設計碎石摻量比例為19～31.5 mm碎石∶4.75～9.5 mm碎石∶0～4.75 mm石屑∶粉煤灰=24∶28∶10∶34∶4。按該原則摻配后，混合料的級配滿足設計要求，其抗變異能力較強。級配曲線如下。

表6 A25標級配范圍與級配的配比黑大公路克東-拜泉基層材料篩分與級配情況(篩分平均)

圖1 設計碎石摻配量的級配曲線

配合比設計原則是保證工程質(zhì)量為前提，兼顧節(jié)約工程造價，因此，確定集料摻配比例為19.5～31.5 mm碎石∶9.5～19.5 mm碎石∶4.75～9.5 mm碎石∶0～4.75 mm石屑∶粉煤灰=24∶28∶10∶34∶4。

4.3 水泥劑量的確定

由于路面面層為瀝青混凝土結構，對基層的強度、抗沖刷能力和變形的均勻性有要求，設計文件建議采用4.5%的水泥穩(wěn)定碎石，參照《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》開展3.5%、4.0%、4.5%和5.5%劑量的水泥穩(wěn)定碎石進行了靜壓成型試件的7天無側限抗壓強度試驗。

(1)重型擊試驗

對3.5%和5.5%劑量下的水泥穩(wěn)定碎石進行不同含水量下的重型擊實試驗，確定最佳含水量和最大干密度，4.5%的水泥劑量的振動壓實標準采用二者的平均值，4.0%的水泥劑量的振動壓實標準采用3.5%與4.5%劑量的平均值。重型擊實標準、含水量-干密度曲線如下所示。

表7 A25標水泥穩(wěn)定級配碎石重型擊實標準

圖2 重型擊實含水量—干密度關系曲線

②7 d齡期無側限抗壓強度結果

根據(jù)設計文件要求，以98%的壓實度成型試件，標準養(yǎng)生室內(nèi)養(yǎng)生6 d，保水1 d，進行抗壓強度試驗，強度統(tǒng)計結果如下：

表8 A25標水泥穩(wěn)定級配碎石

基層的設計強度為4.0 MPa，圖1-3為水泥穩(wěn)定碎石強度走勢圖，從圖上可以看出當水泥劑量為3.7%可滿足強度要求，但考慮到基層碎石均勻性問題和規(guī)范對場拌法水泥劑量宜增加1%的要求，建議以4.5%水泥劑量作為施工控制。

圖3 不同水泥劑量下強度均值與代表值的變化規(guī)律對比

4.4 結論

依據(jù)《公路路面基層施工技術細則》〔JTG/T F20-2015〕與設計文件的技術指標要求，對A25標基層水泥穩(wěn)定砂礫碎石進行了配合比設計，設計結果如表1～9所示且建議拌和站采用二次拌合振動工藝出料施工。

表9 A25標水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設計結果

5 結 論

粉煤灰的廢物利用，變廢為寶，節(jié)能減排，降低成本造價。在水泥穩(wěn)定級配碎石中摻配一定比例的粉煤灰，一是能夠起到代替石屑作用增加混和料和易性，二是能很好提高了基層后期強度，尤其對于寒冷得東北地區(qū)效果尤為顯著。

[1] 公路工程集料試驗規(guī)程(JTG E42-2005)[S].

[2] 公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程(JTJ 051-2009)[S].

U416.214

C

1008-3383(2017)08-0061-02

2016-12-02