低活性粉煤灰在路面基層施工中的應(yīng)用

舒 豐

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

粉煤灰是一種固體廢棄物，在公路工程路面基層施工中發(fā)揮著重要的作用，其中包含的活動(dòng)物質(zhì)能夠在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件在形成較高強(qiáng)度，從而為路面基層施工質(zhì)量控制提供可靠的依據(jù)。因此在公路工程路面基層施工中，加大力度探討低活性粉煤灰的實(shí)際應(yīng)用情況，在保證公路工程建設(shè)質(zhì)量上發(fā)揮著重要的作用。

1 概 述

1.1 工程特性

粉煤灰是火電廠排除的廢渣，為硅質(zhì)或硅鋁質(zhì)材料，本身粘性較小，呈細(xì)分散狀態(tài)，能夠與水、消石灰和水泥等混合在一起，可以發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而形成粘性還何物。粉煤灰以硅、鋁、鐵為主要氧化物，是火山灰反應(yīng)的主要物質(zhì)。以玻璃體形式存在，當(dāng)玻璃體中Al2O3等被溶蝕后，水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等水硬性物質(zhì)得以形成。由此可以得知，二灰穩(wěn)定類(lèi)材料在路面基層施工中的應(yīng)用，需要以水作為強(qiáng)度控制的重要條件。

低活性粉煤灰是粉煤灰中的一種，以Al2O3或Fe2O3等為代表的物質(zhì)的總含量低于70%或?qū)嶋H燒失量高于20%的粉煤灰。低活性粉煤灰的早期強(qiáng)度大多在0.4～0.8 MPa之間，實(shí)際強(qiáng)度較低，部分低活性粉煤灰在早期并不具備強(qiáng)度。而在低活性粉煤灰的中后期，其強(qiáng)度也比較低。通過(guò)對(duì)以往公路工程基層路面施工相關(guān)資料加以分析和研究可知，低活性粉煤灰具有一定特殊性，其活性含量較低，顆粒偏粗且燒失量過(guò)大，此種條件下使得低活性粉煤灰的實(shí)際強(qiáng)度較低。低活性粉煤灰的比表面積相對(duì)較小，實(shí)際活性利用率較低，在這一方面，與燃煤品質(zhì)、燃燒程度以及粉煤灰實(shí)際存放時(shí)間等均存在密切聯(lián)系。在公路工程路面基層施工中，干粉煤灰與濕粉煤灰都具有一定應(yīng)用價(jià)值，濕粉煤灰的含水量應(yīng)當(dāng)控制在35%以?xún)?nèi)以便加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。若在施工過(guò)程中使用干粉煤灰，為避免粉煤灰四處飛揚(yáng)而產(chǎn)生環(huán)境污染，應(yīng)當(dāng)對(duì)堆積在空地上的干粉煤灰進(jìn)行加水處理。在粉煤灰使用過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將凝固粉煤灰打碎過(guò)篩，并清除有害雜質(zhì)，從而保證公路工程路面基層施工的順利進(jìn)行。

1.2 應(yīng)用前景

我們?nèi)舨荒軌驅(qū)Ψ勖夯疫M(jìn)行合理化應(yīng)用，不僅為社會(huì)公共環(huán)境增加了龐大的污染源，對(duì)于粉煤灰排放單位來(lái)說(shuō)，需要占用更大的土地面積來(lái)對(duì)此類(lèi)工業(yè)廢渣進(jìn)行存放，而對(duì)于公路建設(shè)來(lái)說(shuō)，則是放棄了具有良好應(yīng)用價(jià)值的筑路材料資源，不利于粉煤灰的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的有效發(fā)揮。因此，將低活性粉煤灰應(yīng)用到公路路面基層施工中，對(duì)于公共環(huán)境、粉煤灰排放單位以及公路建設(shè)方而言，都是非常有益的。那而如何利用低活性粉煤灰，促進(jìn)其強(qiáng)度的提升，改善其物理特性，是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。

事實(shí)上，現(xiàn)在很多學(xué)者都在積極探究和探索如何進(jìn)一步的提升低活性粉煤灰在工程施工中的實(shí)際應(yīng)用效果，以充分發(fā)揮低活性粉煤灰的作用。很多學(xué)者一致認(rèn)為，只要能夠合理的在粉煤灰中添加一定的化學(xué)添加劑，就能夠在很大程度上改善其活動(dòng)，提高粉煤灰的材料輕度，這樣就能夠滿(mǎn)足路面基層的施工材料要求，確保施工質(zhì)量。

2 試驗(yàn)方案

為確保低活性粉煤灰在公路工程路面基層施工中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得到最大程度的發(fā)揮，本文就低活性粉煤灰的實(shí)際應(yīng)用情況開(kāi)展試驗(yàn)研究。在明確試驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上，掌握好混合料的配比，并制定可行的試驗(yàn)方案。在配合比設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)掌握好石灰與粉煤灰的配合比例，以及二者與集料之間的比例，以保證二灰穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。就本次試驗(yàn)來(lái)看，石灰穩(wěn)定粉煤灰配合比設(shè)計(jì)中石灰與粉煤灰之間的比例為25∶75，而二灰穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)中，石灰、粉煤灰與集料之間的比例為5∶20∶75。在明確相關(guān)配合比設(shè)計(jì)比例的基礎(chǔ)上，能夠保證混合料級(jí)配、技術(shù)規(guī)范等與公路工程路面基層施工規(guī)范保持高度一致。

在石灰穩(wěn)定粉煤灰方面，不同粉煤灰空白試驗(yàn)條件下，在摻加適當(dāng)比例碳酸鈉和硫酸鈉后，制成在齡期上存在一定差異的試件。將制作完成的試件置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中，對(duì)其進(jìn)行妥善養(yǎng)護(hù)處理，至齡期前一天取出，在進(jìn)行飽水試驗(yàn)后，開(kāi)展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)概率，準(zhǔn)確判定石灰穩(wěn)定粉煤灰實(shí)際強(qiáng)度，從而為路面基層施工質(zhì)量控制奠定可靠的基礎(chǔ)。

在二灰穩(wěn)定碎石方面，在試驗(yàn)過(guò)程中以粉煤灰作為試驗(yàn)樣本，在加入標(biāo)準(zhǔn)比例碳酸鈉后，開(kāi)展空白試驗(yàn)，進(jìn)而依照規(guī)范方式支撐標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的試件，試件在齡期上存在一定差異。本次試驗(yàn)中共制備出12組試件，每組10件，相關(guān)技術(shù)人員以塑料袋對(duì)不同齡期試件進(jìn)行分組套裝后，按照標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方式對(duì)試件進(jìn)行為期24 h的養(yǎng)護(hù)。待養(yǎng)護(hù)到位后，取出開(kāi)展飽水試驗(yàn)，時(shí)間同樣為24 h，之后開(kāi)展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方式并掌握好計(jì)算比例，在95%概率下對(duì)代表值進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，從而為路面基層施工的質(zhì)量控制提供可靠的技術(shù)支持。

為確保低活性粉煤灰在路面基層施工中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得到最大程度的發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)充分做好工程實(shí)體強(qiáng)度檢驗(yàn)工作，也就是說(shuō)，在試驗(yàn)過(guò)程中，以標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑鉆頭對(duì)14 d以上齡期的路面基層芯樣進(jìn)行鉆取，以專(zhuān)用芯樣切割機(jī)將多余部位切除，制作成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的試件，在開(kāi)展飽水試驗(yàn)后，通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)工程實(shí)體強(qiáng)度進(jìn)行有效檢驗(yàn)。

3 低活性粉煤灰配合比設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)

3.1 配合比設(shè)計(jì)

在公路工程路面基層施工過(guò)程中，低活性粉煤灰的材料配合比設(shè)計(jì)是影響低活性粉煤灰使用性能的一項(xiàng)重要因素，因此相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)充分做好低活性粉煤灰的材料配合比設(shè)計(jì)工作。相關(guān)實(shí)踐研究表明，在外摻劑處理?xiàng)l件下，低活性粉煤灰材料配合比設(shè)計(jì)與一般情況下的材料設(shè)計(jì)方式并無(wú)明顯區(qū)別。在外摻劑使用之前，應(yīng)當(dāng)及時(shí)開(kāi)展空白對(duì)比試驗(yàn)，以保證外摻劑的實(shí)際使用效果滿(mǎn)足路面基層施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。受到粉煤灰品質(zhì)以及性能等因素的影響，在材料配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)合理控制好外摻劑的使用量，將不同外摻劑計(jì)量的配合比方案在經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性上的優(yōu)劣進(jìn)行對(duì)比分析，從而保證材料配合比設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。

3.2 施工要點(diǎn)

為加強(qiáng)路面基層施工質(zhì)量控制，確保低活性粉煤灰在路面基層施工中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得到最大程度的發(fā)揮，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)掌握好施工操作要點(diǎn)并加以科學(xué)化控制，從而為公路工程建設(shè)質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)。因此在路面基層施工中對(duì)低活性粉煤灰進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)硫酸鈉的劑量進(jìn)行合理控制，并依照相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過(guò)二灰穩(wěn)定土來(lái)促進(jìn)膨脹。相關(guān)工程實(shí)踐表明，硫酸鈉用量極限狀態(tài)最好在二灰干質(zhì)量的3%以?xún)?nèi)，以加強(qiáng)低活性粉煤灰的使用性能控制。通常情況下，路面基層施工中以二灰穩(wěn)定碎石摻加硫酸鈉作為混合料，石灰、粉煤灰與集料的配比為5∶20∶75，并添加標(biāo)準(zhǔn)比例的硫酸鈉。二灰中硫酸銨的含量缺乏可行的定量檢測(cè)方法，通過(guò)定性與定量相結(jié)合的方式對(duì)低活性粉煤灰劑量進(jìn)行科學(xué)化控制。

4 結(jié) 論

為確保低活性粉煤灰在路面基層施工中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得到最大程度的發(fā)揮，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合公路工程路面基層施工的具體特點(diǎn)加以綜合分析，在低活性粉煤灰中摻加標(biāo)準(zhǔn)比例的硫酸銨，以保證路面基層施工的順利進(jìn)行，切實(shí)保證整個(gè)公路工程路面基層施工的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。相關(guān)研究表明，二灰穩(wěn)定碎石混合料具有一定特殊性，在加入化學(xué)添加劑后能夠有效提高混合料強(qiáng)度和剛度，滿(mǎn)足公路工程路面基層施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，便于加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。與此同時(shí)，低活性粉煤灰在路面基層施工中具有良好的工藝性，尤其是將硫酸鈉添加至二灰穩(wěn)定碎石中，能夠明顯改善二灰水化熱產(chǎn)生速率，延長(zhǎng)可碾壓時(shí)間，從而全面提高施工質(zhì)量，推進(jìn)公路工程建設(shè)的順利開(kāi)展。