二灰碎石基层后期病害成因分析及措施

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1、二灰碎石基层后期病害成因分析及措施　一、 概述　　1、 二灰碎石基层　　二灰碎石基层以其强度高、耐久性好，造价较低，易于施工等优点被广泛推广和应用；目前，苏州市大部分市政道路都是采用二灰碎石基层。二灰碎石基层全称是石灰粉煤灰稳定碎石基层，它是利用石灰、粉煤灰和碎石按一定比例混合,在最佳含水量时拌合均匀，并在现场摊铺碾压压实成型具有一定抗压强度的基层。二灰碎石是一种缓凝性硅酸盐材料，在一定的温度、湿度下其强度随龄期的延长而增加后期强度高.二灰碎石基层具有良好的力学性能、板体形态、水稳定性和抗冰冻稳定性等特性。　　2、 粉煤灰及其中

2、的SO3　　粉煤灰是火力发电厂煤粉燃烧后从烟道中回收的一种粉末，其主要成分是SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、SO3，还有其它微量化合物近20余种。粉煤灰本身并没有粘性，当它与水和消石灰相混合时，在常温下能与石灰中的氢氧化钙Ca（OH）2发生反应，生成具有粘结性的化合物。所以粉煤灰被广泛地应用于道路施工中。　　粉煤灰在道路工程利用中的主要有害成分是SO3和有机质，所以应严格控制SO3含量和烧失量。SO3是一种空气和环境污染物，形成酸雨等危害。2006年以前，由于我国对环境保护控制不严，电厂都是将SO3直接排放于空气中。2

3、006年后，为迎接北京奥运会，政府加强对空气和环境污染物的控制，很多电厂都实施了环保脱硫工艺，脱硫后脱硫灰渣重新回到粉煤灰中。所以目前市场上的粉煤灰SO3含量都偏高。　　3、 地下水对道路的侵害　　地下水对道路作用部分的表现为渗入和一系列作用的增强或改变，这一系列作用中的一部分可为原始的，而另一部分是一些继发作用，它们是原始作用的直接后果。作为原始作用，首先是土的湿度改变的物理过程，同时还有土层应力状态的改变过程，这种应力状态的变化是在一种作用力的因素即水的一定作用条件下产生的。土的强度降低、沉降的发展、滑坡就形的发展、冻胀作用

4、与就形的发展等过程与现象是上述原始作用同其它作用的共同后果。道路工程在地下水作用下，经常会发生许多使用病害，严重影响道路的正常使用。在道路养护中经常遇到的路基沉降、湿陷、盐渍化、冻胀等病害，都是地下水直接或间接作用的结果。　二、 二灰碎石基层后期病害成因分析　　目前，苏州市很多市政道路工程沥青路面通车时间不长，就产生了起拱等质量问题。我们对起拱后的十余条道路沥青路面挖开检查，发现二灰碎石基层已经完全松散，无强度。通过对起拱道路现场二灰碎石混合料化学分析，发现所有起拱道路普遍存在so3超标现象，我们认为沥青路面起拱、龟裂主要是二灰

5、碎石混合料中粉煤灰含硫量超标引起的。　　1、 二灰碎石基层后期病害引起的沥青路面破坏　　（1） 沥青路面起拱　　a、 高填方路堤沥青路面在中分带处起拱　　b、 低路堤沥青路面波浪形起拱　　c、 道路中分带或侧分带处沥青路面起拱　　（2） 沥青路面龟裂　　2、 后期病害成因的原理分析　　（1） 粉煤灰中SO3的危害　　在粉煤灰中SO3是以CaSO4的形态存在的.含有CaSO4的粉煤灰应用于路面基层时，遇水发生反产生水化产物，在路面基层强度形成的后期发生体积膨胀，致使路面基层出现开裂.具体过程如下：　　CaO+H2O→Ca(OH)2

6、　　CaSO4+H2O→CaSO4•2H2O　　3CaO•Al2O3•6H2O+3CaSO4•2H2O+H2O→3CaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O　　以上这些反应都要使混和料发生体积膨胀.其中CaO与H2O反应生成Ca(OH)2时，固体体积增大到原来的1.98倍；CaSO4溶解于H2O后一部分与活性Al2O3等、Ca(OH)2和水反应生成3CaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O。(俗称钙矾石AFt),固体体积增大到原来的2.22倍，另一部分结晶生成二水石膏CaSO4•2H2O，固体体积增加到原来的2.26倍。由

7、此可见，SO3(CaSO4)对其胶凝材料的体积稳定性具有很大的影响，是其开裂的主要原因。　　在SO3含量较高的粉煤灰中有剩余的CaSO4存在.CaSO4的水化速度很慢，当CaSO4的溶解度达到二水石膏的饱和溶解度，并结晶析出二水石膏时，已为水化过程后期。此时二灰混和料已经有一定的强度。结晶出二水石膏时是伴随有体积膨胀发生。这样在混和料已有一定强度下发生体积膨胀就会导致二灰混和料稳定层开裂。另外，粉煤灰中CaSO4与活性酸性金属氧化物和CaO反应生成钙矾石同样导致固体体积膨胀.由于SO3以CaSO4的形式存在，其水解速率也很慢。钙

8、矾石的生成是在二灰混和料及其胶凝材料水化反应到一定程度时才能进行，而此时胶凝材料已具有一定的初期强度，所以钙矾石生成的体积膨胀也是二灰混和料开裂的主要原因之一。以上两点就是为什么二灰混和料结构开始已具有强度，但后来会发生体积膨胀进而丧失强度的原因。　　（2） 地