对水泥粉煤灰稳定碎石基层试验研究

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1、第３０卷第１７期甘肃科技Ｖｏｌ３０Ｎｏ１７２０１４年９月ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｅｐ２０１４水泥粉煤灰稳定碎石基层试验研究张春兰（甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃兰州７３００５０）摘要：通过分析水泥以及粉煤灰的强度结构形成原理，进行了两种无机结合料不同掺量的无侧限抗压强度试验，对比分析了标准条件下的试验结果，得出最佳水泥及粉煤灰掺量，提出了水泥粉煤灰稳定碎石基层的配合比设计方法及其注意事项，并利用室内试验进行了耐久性能分析，为实际工程应用起到一定的指导作用。关键词：水泥；粉煤

2、灰；抗压强度；配合比设计中图分类号：ＴＵ５２５水泥粉煤灰稳定碎石基层是近几年发展起来的Ａｌ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｏ３的含量，因此，一般规定粉煤灰中一种新型路面基层材料，在国内外的现代化道路和ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｏ３的含量应大于７０％。粉煤灰中高等级公路中得到了应用。研究表明水泥粉煤灰路炭含量过高会降低其活性，应加以限制，一般情况下面基层有以下３个优点：烧失量应不超过２０％。粉煤灰颗粒越细，其活性愈２［２］１）水泥水化产物Ｃａ（ＯＨ）２可以和粉煤灰之间高，则规定粉煤灰的比表面积宜大于２５００ｃｍ／ｇ，发生火山灰反

3、应，为这种基层材料的后期强度，提供试验结果见表２。了持续的增长，在持续的水化过程中可以愈合基层表１水泥物理力学性能试验结果内部的缺陷和消除内应力，而且粉煤灰具有很好的初凝时间终凝时间抗压强度抗折强度（ＭＰａ）安定性体积稳定性；（ｍｉｎ）（ｍｉｎ）３ｄ２８ｄ３ｄ２８ｄ２００３１４合格２０．５４８．９５．０８．４２）水泥粉煤灰稳定粒料依靠水泥的水化硬化形成早期强度，因此早期强度高，施工机动性强，施表２粉煤灰试验结果工周期短，方便快捷；测试指标ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３烧失量比表面积试验结果７６．２１％１７．１５％

4、５．０２％１．６％７８１０ｃｍ２／ｇ３）粉煤灰的加入增加了结合料的数量，有利于结合料对集料进行充分地裹覆，增强基层材料的均１．３集料质性，有效消除基层材料内部由于离析而产生的缺集料最大粒径不宜过大，施工中应尽可能采用陷［１］。水泥粉煤灰类路面基层材料可以大量利用最大粒径较小的集料，级配状态好有利于取得好的［２］工业固体废弃物，是一种具有研究价值的路面基层稳定效果，且节约水泥。本次试验选用（１０～３０）材料。结合多年的工作经验，对水泥粉煤灰在道路ｍｍ、（１０～２０）ｍｍ、（０～５）ｍｍ碎石及石屑均产自平基层中的应

5、用进行了试验分析总结。凉十里铺碎石场，集料在满足相关技术规范要求的条件下，经计算机用人机对话方式反复试算，求得符１原材料技术要求及试验结果合规范要求的级配范围的矿料级配，具体试验结果１．１水泥如图１所示。普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于稳定土，但应选用初凝时间为３ｈ以上和终凝时间较长的水泥。不应使用快硬水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥水泥宜选用低标号或一般标号（如３２．５、４２．５）水泥，本次试验选用甘肃省祁连山水泥有限责任公司生产的Ｐ·Ｏ４２．５级水泥，具体试验结果见表１。１．２粉煤

6、灰图１粗集料掺配级配曲线粉煤灰对稳定土的强度取决于粉煤灰中ＳｉＯ２、１２８甘肃科技第３０卷力”，这是水泥粉煤灰稳定碎石混合料强度形成的２混合料结构形成原理分析主要来源。研究表明，粉煤灰中含有大量ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３和３试验结果与分析Ｆｅ２Ｏ３等能反应产生凝胶的活性物质，它们在粉煤灰中以球形玻璃体的形式存在，这种球形玻璃体比３．１粉煤灰掺量的优化较稳定，表面又相当致密，不易水化，水泥粉煤灰早在进行配合比设计时，粉煤灰的掺量是一个非期反应主要是水泥遇水后产生水解与水化反应，水常重要的因素，如果粉煤灰掺量太小，大颗粒

7、碎石间泥水化生成硅酸钙晶体，这些晶体产生部分强度，同的空隙仍然无法得到很密实地填充；如果粉煤灰的时水泥水化生成氢氧化钙通过液相扩散到粉煤灰球掺量过大，则使得粗颗粒相互分离，从而使骨架密实形玻璃体表面，发生化学吸附和侵蚀，生成水化硅酸型结构转变成了悬浮密实型结构，强度下降，为了研钙与水化铝酸钙，大部分水化产物开始以凝胶体出究水泥粉煤灰在稳定碎石中的掺量，试验对比了粉现，随着凝期的增长，逐步转化为纤维状晶体，并随煤灰掺量为０％、５％、１０％、１５％时，水泥掺量为４％着数量的不断增加，晶体相互交叉，形成连锁结构，的混

8、合料进行稳定，试件成型压实度为９８％，研究填充混合物的孔隙，形成较高的强度，随着粉煤灰活了不同粉煤灰用量的水泥粉煤灰混合料的７ｄ强度性的不断调动，使水泥粉煤灰不仅有较高的早期强及最大干密度，对材料强度性能的影响。试验结果［３］见如图２、图３所示。度，而且其后期强度也有较大提高。石料形成互相嵌挤的骨架结构，水泥粉煤灰、细集料则填充在粗集料骨架形成的空隙之中。硬化后的水泥石灰粉煤灰砂浆、细