粉煤灰在混凝土路面的應(yīng)用分析

游漢宇

摘 要：粉煤灰作為水泥的替代材料，具有降低水化熱，減少膠凝材料成本等特點(diǎn)。摻有粉煤灰的混凝土可否用于路面工程，耐磨性能和耐久性如何，本文根據(jù)實(shí)際東南亞國(guó)家工程實(shí)踐活動(dòng)，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行分析，為路面混凝土工程使用粉煤灰的規(guī)格和摻量提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：粉煤灰 東南亞國(guó)家路面混凝土 耐磨性能

1.引言

粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰，主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。根據(jù)細(xì)度由小到大，粉煤灰分為I級(jí)，II級(jí)和III級(jí)，用于混凝土的一般是I級(jí)粉煤灰和II級(jí)粉煤灰。同強(qiáng)度混凝土，摻有粉煤灰的高性能混凝土具有水化熱低，混凝土和易性好和節(jié)約成本等特點(diǎn)。但是也存在耐磨性能差的缺點(diǎn)，在路面混凝土工程應(yīng)用當(dāng)中，需要控制粉煤灰摻量。本文以同等條件下調(diào)整路面混凝土配合比中粉煤灰的摻量的方式進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)踐論證和分析同一強(qiáng)度不同粉煤灰摻量的混凝土路面耐磨性能差異，選取既能滿足使用要求，又能降低成本的粉煤灰混凝土路面配合比。

2.摻粉煤灰混凝土配合比的選擇

2.1 粉煤灰的選擇

結(jié)合工程需要（本工程在印度尼西亞爪洼島），可選擇由廠家PT. HENGDA METAL INDONESIA提供的質(zhì)量較為穩(wěn)定的F類粉煤灰，包括I級(jí)和II級(jí)兩種，其性能指標(biāo)如表1所示。

兩種粉煤灰的樣品如圖1、2所示。

兩種規(guī)格的粉煤灰均能滿足本工程要求（也能滿足一般路面工程要求），但是I級(jí)粉煤灰價(jià)格較高，所以本次試驗(yàn)選擇II級(jí)F類粉煤灰作為摻合料。

2.2 路面混凝土配合比的要求

根據(jù)印尼國(guó)家公路工程技術(shù)規(guī)格書要求，路面混凝土等級(jí)為P級(jí)，其設(shè)計(jì)要求如表2所示。

根據(jù)印尼規(guī)范要求，普通硅酸鹽水泥I型（OPC-I）可使用最大為25%膠凝材料重量的粉煤灰，其他水泥，如硅酸鹽復(fù)合水泥、火山灰硅酸鹽水泥等不可摻用粉煤灰。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)有類似條款規(guī)定，使用道路硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，可摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯?，使用其他水泥時(shí)，不應(yīng)摻入粉煤灰。據(jù)此，本次試驗(yàn)用膠凝材料選用普通硅酸鹽水泥（OPC-I）和II級(jí)F類粉煤灰。

2.3 試驗(yàn)配合比選擇及比較

試驗(yàn)計(jì)劃按照膠凝材料總量一致，粉煤灰按照不同比例摻量摻合確定試驗(yàn)配合比。實(shí)際試拌過(guò)程中，受混凝土和易性、混凝土強(qiáng)度、水膠比、砂率等多方面因素相互制約影響需要進(jìn)行調(diào)整。最終以28天立方體抗壓強(qiáng)度均為30MPa設(shè)計(jì)出了5個(gè)試驗(yàn)配合比（其中5#配合比為不摻粉煤灰的對(duì)比試驗(yàn)），如表3所示。

上述試驗(yàn)配合比與印尼國(guó)家公路規(guī)范P級(jí)混凝土要求有所出入，但是整體強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)與監(jiān)理單位溝通，可以作為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施配合比，具有可操作性。按照原材料單價(jià)及用量計(jì)算上述5個(gè)配合比的成本如下：

1#配合比：材料總價(jià)為585884印尼盾，約合人民幣266.31元；

2#配合比：材料總價(jià)為592121印尼盾，約合人民幣269.15元；

3#配合比：材料總價(jià)為577294印尼盾，約合人民幣262.41元；

4#配合比：材料總價(jià)為562422印尼盾，約合人民幣255.65元；

5#配合比（對(duì)比試驗(yàn)配合比）：材料總價(jià)為638626印尼盾，約合人民幣290.28元。由此可見，摻入粉煤灰的配合比原材料造價(jià)較不摻粉煤灰的配合比原材造價(jià)下降了7.2%-11.9%。

3.同條件不同配合比試驗(yàn)方案

3.1 試驗(yàn)方案

選擇新建地方道路作為試驗(yàn)路段，該道路設(shè)計(jì)寬度為10m，雙向2車道，基底碾壓后回填30cm碎石墊層，面層為混凝土路面，路面混凝土設(shè)計(jì)厚度15cm。不同車道設(shè)置縱縫，縱斷坡度≤3.0%。同一車道每4.5m設(shè)置橫向縮縫，每36m設(shè)置橫向漲縫。

根據(jù)這一情況，選擇同一側(cè)車道連續(xù)設(shè)置5個(gè)試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)長(zhǎng)度為9m。試驗(yàn)區(qū)如圖3所示。

選擇一側(cè)車道和相鄰位置設(shè)置試驗(yàn)段，具有過(guò)車條件相同和自然環(huán)境類似的特點(diǎn)，有利于分析比較。

按照上文所述的1#-5#試驗(yàn)配合比，對(duì)應(yīng)同一天澆筑1#-5#試驗(yàn)段，并設(shè)置同條件養(yǎng)護(hù)試塊，進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證。

3.2 養(yǎng)護(hù)措施

采用苫蓋土工布，并用水車灑水的方法進(jìn)行路面混凝土養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期為7天。

3.3 試塊留置措施

每個(gè)試驗(yàn)段（每個(gè)實(shí)驗(yàn)配合比）留置3組同條件試塊，分別與第3天、第7天、第28天試壓，用于強(qiáng)度分析。路面耐磨損性能通過(guò)計(jì)量通過(guò)車輛和觀察法，比較不同試驗(yàn)段的磨損情況。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

3.4.1強(qiáng)度情況

試驗(yàn)時(shí)間為2018年5月5日，按照試驗(yàn)規(guī)范要求，對(duì)3d、7d、28d同條件強(qiáng)度試塊試壓，結(jié)果如表4。

3.4.2耐久性測(cè)試情況

通過(guò)實(shí)測(cè)計(jì)算，2018年6月-10月期間，平均每月的車流通過(guò)量類似，約為8000車次/月，主要通行車輛分為小型車（全重約2噸-3噸）和大型車（全重25噸-35噸），未考慮摩托車通行數(shù)量。

每月末的路面檢查結(jié)果如表5。

通過(guò)觀測(cè)，2#配合比（粉煤灰摻量20%）和3#配合比（粉煤灰摻量30%）均表現(xiàn)出較好的耐磨性能，與5#配合比（對(duì)比試驗(yàn)）基本一致，1#配合比（粉煤灰摻量20%）出現(xiàn)裂縫，4#配合比（粉煤灰摻量40%）較早的出現(xiàn)了起皮磨損情況。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)，膠凝材料中使用F類II級(jí)粉煤灰占膠凝材料質(zhì)量比達(dá)到20%-30%的情況下，強(qiáng)度能夠滿足公路工程混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范要求。同時(shí)在5個(gè)月的連續(xù)觀測(cè)中，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)該粉煤灰摻量的路面混凝土有明顯的耐久性損失和磨損。摻有粉煤灰的試驗(yàn)配合比較同等強(qiáng)度的純水泥配合比價(jià)格下降了10%左右。

參考文獻(xiàn)：

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