低活性粉煤灰在路面基層施工中的應(yīng)用

文/汪烈、徐召濱

1 前言

隨著環(huán)境保護(hù)理念在工程建設(shè)中的持續(xù)深入，粉煤灰這類燃煤廠排放的固體廢物開始在公路工程中得到逐步應(yīng)用。早期，此類材料主要用于路基填料，而隨著對(duì)其性能和作用的深入探究，因活性物質(zhì)基礎(chǔ)下達(dá)到的較高強(qiáng)度，使其在路面基層的施工中受到了重點(diǎn)關(guān)注。鑒于此，加強(qiáng)低活性粉煤灰在路面基層施工中的應(yīng)用和探究就成了當(dāng)前公路工程突破的重要方面。

2 低活性粉煤灰概述

2.1 工程特性

低活性粉煤灰的早期強(qiáng)度往往處在0.4MPa～0.8MPa 左右，有一部分幾乎沒有強(qiáng)度。不僅如此，中期和后期的強(qiáng)度也呈現(xiàn)出較低的狀態(tài)。通過研究發(fā)現(xiàn)，造成這樣的情況與其粉煤灰活性較低以及顆粒較粗等有很大關(guān)系。一般來看，當(dāng)粉煤灰的三氧化二鋁以及三氧化二鐵等物質(zhì)含量低于70%或?qū)嶋H燒失量高于20%的情況下，其表面實(shí)際活性的利用狀況表現(xiàn)較差。之所以會(huì)造成活性較低的情況，與其存放時(shí)間以及燃煤品質(zhì)等有著較大的關(guān)系。而今隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及各種條件和影響作用下，低活性粉煤灰不斷產(chǎn)生[1]。

2.2 應(yīng)用前景

就基本性能來看，粉煤灰中所含的三氧化二鋁以及三氧化二鐵等物質(zhì)的總含量一般要高于70%，而每克2500cm3的實(shí)際燒失量則要小于20%，因此此類材料并不可直接用于路面基層的施工?，F(xiàn)實(shí)的情況是如果不能高效地利用，必定會(huì)造成對(duì)公共環(huán)境的破壞，同時(shí)還會(huì)阻礙生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)。就工程建設(shè)來說，錯(cuò)失了變廢為寶的機(jī)會(huì)對(duì)于工程的施工來說是極為不利的[2]。因此，將此類材料應(yīng)用于公路路面的基層施工不管是公共環(huán)境方面，還是廢料分處理以及工程建設(shè)來說都是極為有利的。而想對(duì)其科學(xué)有效地利用，首要的問題就是提升此類材料的強(qiáng)度，以改進(jìn)其特性，使其在公路工程的建設(shè)中發(fā)揮出最大的價(jià)值和作用。當(dāng)前比較可行且正處在探究的方式是向粉煤灰中添加一定量的化學(xué)添加劑，以達(dá)到改善其活性的效果，這樣其作用于公路施工中也能發(fā)揮出最大的價(jià)值。

3 試驗(yàn)方案

之所以要進(jìn)行試驗(yàn)，為的是探究低活性粉煤灰在路面基層施工中應(yīng)用狀況。想要高效地推進(jìn)這樣的試驗(yàn)，首先應(yīng)明確混合料的配比，石灰穩(wěn)定粉煤灰的具體測(cè)試可通過石灰：粉煤灰=25∶75的比例具體實(shí)施，而二灰穩(wěn)定碎石的配合比則可借助于石灰：粉煤灰：集料=5∶20∶75 的比例進(jìn)行。在此條件下，混合料的級(jí)配以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等還應(yīng)符合一級(jí)公路的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 石灰穩(wěn)定粉煤灰

通過在只有不同粉煤灰材料的基礎(chǔ)上加入一定比例的碳酸鈉和硫酸鈉等物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而制成不同齡期的試件。完成以后應(yīng)立即展開對(duì)其的養(yǎng)護(hù)，待齡期前一天將其取出[3]。而后進(jìn)行24h 的飽水試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)概率的計(jì)算以對(duì)其強(qiáng)度予以明確。

3.2 二灰穩(wěn)定碎石

試驗(yàn)的樣本是無添加的粉煤灰材料，加入1.0%的碳酸鈉和1.096 規(guī)格的硫酸鈉進(jìn)行試驗(yàn)。通過以上試驗(yàn)，得到不同齡期狀態(tài)下的直徑10cm×10cm 的試件共計(jì)12 組×10 件。使用塑料袋將其分組套裝后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。而后將其取出進(jìn)行24h 的飽水試驗(yàn)，在完成無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)以后，即可在95%概率的條件下計(jì)算出代表數(shù)值。

3.3 工程實(shí)體強(qiáng)度檢驗(yàn)

選定的路面基層芯樣應(yīng)當(dāng)達(dá)到至少兩周的試驗(yàn)，然后將其兩端多余部分切除，完成直徑10cm×10cm 試件的制作。進(jìn)行完24h 的飽水測(cè)試，及時(shí)對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。

4 低活性粉煤灰碎石基層施工控制

4.1 含水量

含水量是非常重要的技術(shù)參數(shù)，其對(duì)于碾壓密實(shí)度存在直接的影響。如果廠拌法拌和基層混合料中含水量很小，基層混合料在進(jìn)行廠拌法拌和施工，應(yīng)用濕灰施工，然后通過灑水車進(jìn)行灑水處理。所以拌和開始前，應(yīng)該檢測(cè)粉煤灰的含水量數(shù)據(jù)，在運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)之后，通過試拌或者試驗(yàn)的方式確定含水量參數(shù)，組織專人進(jìn)行材料的抽查，保證混合料含水超出最佳含水量3%～5%，確保該參數(shù)符合要求。

4.2 拌和和運(yùn)輸

低活性的粉煤灰會(huì)給混合料的質(zhì)量造成直接影響，所以該材料在正式施工前應(yīng)該做好檢測(cè)工作，保證技術(shù)參數(shù)符合要求。拌和時(shí)間要嚴(yán)格控制，如果相對(duì)較長(zhǎng)，低活性粉煤灰的混合料均勻性更強(qiáng)。所以在拌和時(shí)間確定的過程中，將材料的均勻性作為判定的標(biāo)準(zhǔn)，保證所有的礦料顆粒都能夠裹覆低活性粉煤灰的混合料為合格的標(biāo)準(zhǔn)。烘干處理之后，集料殘余含水量應(yīng)該控制在1%以下。在加入低活性粉煤灰拌和混合料之后不會(huì)出現(xiàn)花白、團(tuán)結(jié)、離析等問題，加熱的時(shí)間控制在6h 以內(nèi)，要是反復(fù)加熱就會(huì)導(dǎo)致老化問題出現(xiàn)[4]。拌和設(shè)備貯料倉(cāng)進(jìn)行自卸車卸料的過程中，不能撞擊攤鋪機(jī)，粗集料會(huì)滾落到車廂的周邊位置上，然后混合料應(yīng)該沿著車廂地板滑落到攤鋪機(jī)的料斗內(nèi)，細(xì)集料會(huì)處于中間的位置上，可以防止出現(xiàn)離析的問題。卸料環(huán)節(jié)應(yīng)該嚴(yán)格控制，要前、中、后三次進(jìn)行卸料處理，不能一次就將全部材料卸完，防止存在環(huán)境污染的問題。如果運(yùn)輸距離比較長(zhǎng)或者溫度相對(duì)較低，應(yīng)該在表面覆蓋篷布以保溫。運(yùn)輸量要嚴(yán)格控制，滿足連續(xù)攤鋪施工的要求，還不能出現(xiàn)混合料振動(dòng)離析的情況出現(xiàn)，保證混合料的質(zhì)量達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.3 攤鋪

要確保低活性粉煤灰達(dá)到規(guī)定要求的平整性標(biāo)準(zhǔn)，所以在施工中進(jìn)行攤鋪工藝的合理選擇有著極為重要的工作，應(yīng)該保證緩慢、連續(xù)、均勻、不間斷的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)方式，提升平整度標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前的攤鋪機(jī)中，都設(shè)置有自動(dòng)找平裝置，在攤鋪施工作業(yè)環(huán)節(jié)要連續(xù)進(jìn)行，但是有些手工單位沒有做好管控，全程出現(xiàn)誤差的情況，或者存在停頓的情況出現(xiàn)不平整的問題。如果材料供應(yīng)不連續(xù)，導(dǎo)致中途出現(xiàn)攤鋪中斷的情況，拌和能力要和攤鋪施工連續(xù)進(jìn)行，確保攤鋪設(shè)備連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)格執(zhí)行攤鋪施工作業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)，保證混合料的密實(shí)度全部達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，路面的壓實(shí)度合格。

4.4 壓實(shí)

首先需要使用履帶拖拉機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓處理，碾壓施工階段要在一個(gè)方向逐步碾壓施工，然后使用平地機(jī)或者人工方式整平處理，禁止出現(xiàn)來回碾壓的情況。用CA30D 壓路機(jī)碾壓，防止壓實(shí)作業(yè)之后基層混合料搓動(dòng)密實(shí)度不足的情況。如果是直線部分進(jìn)行碾壓施工，后輪要重疊1／2 輪寬，從兩側(cè)向中間逐步碾壓。在平曲線部分的碾壓施工，壓路機(jī)碾壓環(huán)節(jié)的頭兩遍速度應(yīng)該設(shè)定為1 檔，從內(nèi)到外進(jìn)行碾壓施工確?；鶎硬糠譀]有出現(xiàn)損壞的問題。

5 配合比設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的問題

5.1 材料配合比設(shè)計(jì)

5.1.1 材料的配合比設(shè)計(jì)按照添加外摻劑的方式，提升低活性粉煤灰技術(shù)的應(yīng)用特性。盡管這樣的設(shè)計(jì)與普通形式無疑，但以下內(nèi)容應(yīng)引起重視：

5.1.2 外摻劑只有用于空白對(duì)比試驗(yàn)中，才能確定外摻劑的特性和具體效果。

5.1.3 因粉煤灰特性各有差異，因此所用的外摻劑也有著很大的不同，配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做出明確的設(shè)定，在比較不同中得到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)。

5.1.4 計(jì)劃采用的外摻劑應(yīng)預(yù)先充分了解，確保具體試驗(yàn)的便捷。

5.2 施工中應(yīng)注意的問題

5.2.1 硫酸鈉改善低活性粉煤灰的試驗(yàn)，添加劑量的控制應(yīng)確保精準(zhǔn)適宜，以免對(duì)其試驗(yàn)效果造成不良影響。由以往的測(cè)試可知，大劑量條件下的硫酸鈉，添加到二灰穩(wěn)定土中會(huì)使其膨脹率增加，因此這樣的劑量控制務(wù)必要科學(xué)應(yīng)對(duì)，一般來看，最大值以二灰干質(zhì)量的3%為限，而處在1%～2%程度最為經(jīng)濟(jì)高效。

5.2.2 對(duì)硫酸鈉計(jì)量的控制，主要有以下幾種方式：二灰中的硫酸鈉含量當(dāng)前并沒有快速便捷的定量檢測(cè)的方式，對(duì)其劑量的控制采用定性和宏觀定量比較可行，達(dá)到的效果比較顯著。對(duì)于硫酸鈉這類物質(zhì)來說，常態(tài)下其是一種粉末狀的白色顆粒，即便處在干燥條件下也不易成團(tuán)，正是由于這樣的特性，其流動(dòng)性往往比較突出[5]。這樣的特性和基礎(chǔ)條件對(duì)其劑量的控制務(wù)必要重點(diǎn)關(guān)注，拌和進(jìn)料時(shí)可通過設(shè)置儲(chǔ)料斗以對(duì)劑量做出調(diào)節(jié)和控制。以下內(nèi)容具體操作時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注：

5.2.2.1 單位時(shí)間內(nèi)的混合料生產(chǎn)量應(yīng)明確設(shè)定，確保傳送速度的穩(wěn)定。

5.2.2.2 在拌和機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下開啟硫酸鈉儲(chǔ)料口，使其自由運(yùn)送到傳送帶上，在停機(jī)以后對(duì)傳送帶上一定長(zhǎng)度的硫酸鈉進(jìn)行稱量。儲(chǔ)料口的大小在具體運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)不斷調(diào)整，確定與既定劑量規(guī)格一致時(shí)才可固定閥門，此時(shí)即可將其流速設(shè)定為生產(chǎn)劑的流速。每天的混合料產(chǎn)量應(yīng)做出統(tǒng)計(jì)，得到當(dāng)天硫酸鈉所需的標(biāo)準(zhǔn)總量，通過得到數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)值的對(duì)比，對(duì)其做出調(diào)整，直到二者無限接近時(shí)才算合格。

6 結(jié)語

6.1 通過對(duì)低活性粉煤灰在路面基層施工性中具體應(yīng)用狀況的分析和探究，最終發(fā)現(xiàn)硫酸鈉在其中的作用比較突出。試驗(yàn)中硫酸鈉占到二灰干質(zhì)量的1%，然而實(shí)際條件下這樣的比例只有0.2%，因此按照以上試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)極為不合理，難以達(dá)到增強(qiáng)路面強(qiáng)度的效果。此種結(jié)果表明，摻加一定比例的硫酸鈉能夠?qū)Φ突钚苑勖夯移鸬教嵘龔?qiáng)度的作用，這樣的經(jīng)濟(jì)效益也極為突出。不僅如此，將一定劑量的化學(xué)添加劑摻入到二灰穩(wěn)定碎石混合料中，能夠極大地提升后者的強(qiáng)度和剛度，水穩(wěn)條件也得到了切實(shí)的保障。這樣的條件下，路面基層的應(yīng)用中所達(dá)到的技術(shù)效果也能最大限度地與現(xiàn)實(shí)需求協(xié)調(diào)，更為高效地作用于公路工程的基層施工。

6.2 對(duì)于公路工程中涉及的基層施工來說，低活性粉煤灰無疑是極為高效的一類材料，通過將一些化學(xué)試劑添加到這樣的材料中，確實(shí)能夠起到鞏固和增強(qiáng)材料強(qiáng)度和穩(wěn)固性的作用。但是各類外摻劑的添加務(wù)必要精準(zhǔn)控制其含量，同時(shí)速率也應(yīng)控制到位，只有使該類材料與外摻劑處在相互協(xié)調(diào)的狀態(tài)，對(duì)此類材料的改進(jìn)和優(yōu)化才能切實(shí)地實(shí)現(xiàn)，使其在具體的工程施工中發(fā)揮出最大價(jià)值，更好地服務(wù)于當(dāng)下以及未來的公路工程的環(huán)?；ㄔO(shè)和科學(xué)實(shí)施，這也是生態(tài)文明建設(shè)所積極倡導(dǎo)的發(fā)展方式。