摘 要 介绍粉煤灰在滑模摊铺混凝土路面施工中的应用。
关键词 粉煤灰 滑模混凝土路面 强度 施工
前言
在修筑水泥路面中所用混凝土材料有多种,但从混凝土材料科学角度看,粉煤灰是一种重要的胶凝材料,是近年来国内外开发研究高强混凝土和高性能混凝土的重要活性混合材料之一。笔者从“八五”攻关01专题中对滑模摊铺混凝土的工艺、特点开展了粉煤灰的技术性能研究,得出的结论是:粉煤灰混凝土具有优越的技术性能和明显的经济环境效益。粉煤灰只要使用得当,在滑模混凝土中具有诸多技术性能优点:首先是工作性好,便于滑模摊铺;第二是早期强度满足要求,后期强度较高;第三是抗折弹性模量早期较小,后期略有增加;第四是干缩变形比普通混凝土小得多;第五是含气量在4%左右,可达到高抗冻性要求,掺量在25%以内,抗磨性有所提高。以上优点证明了粉煤灰是有效制作高性能水泥混凝土路面的活性混合材料。但是粉煤灰在水泥混凝土路面工程中采用不像基层和路基那样对粉煤灰品质和数量要求宽松,必须一定的技术经济条件。
1 粉煤灰在滑模砼路面工程中的应用条件
1.1 滑模混凝土对粉煤灰的品质要求滑模混凝土中掺用的粉煤灰的品质,应能满足《粉煤灰混凝土应用技术规范》gbj146-90中规定的ⅰ、ⅱ级灰技术要求。有资料显示,ⅲ级灰等外湿排灰掺在混凝土中,强度降低,干缩变形增大,抗磨性降低,抗冻性差,所以不得在水泥混凝土路面这种技术性能要求较高的结构中采用。
1.2 滑模混凝土使用粉煤灰必须贯彻经济易得的原则
滑模混凝土使用粉煤灰必须经济易得。粉煤灰是一种廉价的电力工业废料,其工地价格应比水泥便宜才有经济效益可言,对于远距较长或不能装罐运输时,滑模混凝土路面不宜使用粉煤灰。一般在有散装水泥罐车时,较佳运输半径为100公里左右。
1.3 滑模砼路面掺灰方法和最大掺灰量等量取代水泥的粉煤灰混凝土强度和抗磨性不佳,而粉煤灰超量取代水泥在掺量水大于25%范围内,可保证滑模混凝土的抗折强度、抗压强度和抗磨性。在粉煤灰滑模混凝土配合比设计中,粉煤灰的超量取代水泥系数应用在1.5~2之间,不应小于1.5。超过的粉煤灰应代砂计算,同时粉煤灰滑模混凝土的最小水泥用量不宜小于200~250公斤。从粉煤灰混合材料的活性受水泥水化产物激发的胶凝机理来讲,粉煤灰加在混凝土中有一个最适宜的配比关系,并非掺得越多越好。考虑到部分粉煤灰内核最终不可能水化,同时考虑到滑模混凝土增加粘聚性和施工的需要,可将超掺粉煤灰实质上仅起惰性充填粉料的作用。超过上述限制掺量,应通过与施工现场条件相一致的试验论证。通过试验,并综合分析路面粉煤灰混凝土的各项技术指标和经济性,笔者认为:在滑模混凝土路面工程中,ⅰ、ⅱ级粉煤灰掺入量为胶凝材料总量的1/5~1/4为妥,粉煤灰的品级高用上限,品级低则用下限。应当注意的是,我国普通水泥中已掺有10%~15%的混合材料,这一点与国外不同。在超掺粉煤灰25%的混凝土中,超掺系数1.5,就有50%~55%的混合材料。笔者的观点是:在滑模摊铺水泥混凝土路面工程中不仅应追求粉煤灰的高掺量,而应把满足优良的路用性能放在首位,将滑模混凝土掺用粉煤灰纳入高性能混凝土的轨道,兼顾经济性和其它效益。
2 粉煤灰在滑模砼试验路面的使用效果
笔者在高碑店滑模混凝土80%试验路面中用525#邯郸水泥超掺10%实际总量15%,北京ⅱ级粉煤灰在桩号左k9+542…k9+402的140米超掺20%实际掺量30%的粉煤灰,取得了较好效果。1992年8月6日到9月23日,高碑店试验路施工期间实测夜间最低温度10℃,日间最高温度43℃,日平均26~30℃,相对湿度平均约60%,风力2~3级,日平均风速0.6~1.0米/秒左右,实测得路面混凝土内部3~5小时的最高温度约37℃。高碑店试验路采用的混凝土不掺粉煤灰
的配合比1∶0.48∶1.93∶4.08,每方水泥用量333公斤,编号(p大)最大粒径30mm,(p中)最大粒径20mm,砂率32%;编号(f15)为掺15%粉煤灰的配合比1∶0.47∶1.96∶3.92,每米3水泥用量290公斤;每米3粉煤灰用量50公斤; (f30)为掺30%粉煤灰配合比1∶0.44∶1.68∶3.87,每米3水泥用量250公斤,每米3粉煤灰100公斤。高碑店试验路的试件强度见表1,总体抗折试件54组,总平均抗折强度5.09mpa,偏差系数9.73%;总体抗压强度试件86组,总平均抗压强度30. 43mpa,偏差系数7.9%。同时,四个配合比组内误差也很小。高碑店试验路钻取岩芯的劈裂强度和推算抗折强度见表2。钻芯强度是在路面竣工后115天到128天钻取的。3年3个月的龄期的钻芯强度竣工后钻取,放在室外3年后试验得到的。
表1 高碑店试验路试件强度测试结果
表2 高碑店试验路钻芯强度测试结果
从表1和表2的试件抗折强度及钻芯劈裂强度推算出的抗折强度按粉煤灰实际可看出,粉煤灰滑模混凝土28天时,随粉煤灰掺量增大,抗折强度有减小的趋势,但118天以后直到3年3个月,抗折强度均大于6mpa,平均为6.6mpa,与不掺粉煤灰相比,抗折强度略有增大。118天与3年3个月滑模混凝土的抗折强度相比,没有显著变化,差别在试验误差以内。90天强度能够代表粉煤灰混凝土3年多的长期强度。这表明:粉煤灰滑模混凝土若28天试件抗折强度满足了验收规范的要求,长期抗折强度是有保证的。笔者对高碑店试验路进行了连续3年的跟踪观测,主要进行了平整度、3年钻芯强度、接缝破坏情况、表面抗滑构造以及断板断角的观察。多次观察表明:动态平整度有所提高,从竣工时的iri≤3.8为87.3%到1995年7月的94.2%;从表面磨损情况看不出掺与不掺粉煤灰混凝土路面的差别;从整个路面断板和断角很少,亦看不出粉煤灰滑模混凝土与不掺粉煤灰的差别。
3 粉煤灰滑模砼路面施工应注意事项滑模混凝土掺粉煤灰有诸多技术优点,但粉煤灰混凝土在滑模铺筑路面时,也会给施工带来一些不便,增大混凝土路面施工的难度,具体表现在以下几方面:
(1)粉煤灰滑模混凝土在相同温度时凝结时间延长,强度发展缓慢,早期强度偏低。为了使水泥混凝土路面的28天抗折强度达到规范要求,要尽量在气温较高的季节使用粉煤灰。日平均温度低于15℃时,试验路则不宜掺用粉煤灰。
(2)粉煤灰混凝土的强度发展较慢,在滑模混凝土后幅摊铺时,由于拉杆对前幅已断开的缩缝应变的传递,后幅拉裂的频率增大,应采取提早切缝或用软切缝机措施。
(3)由于粉煤灰使混凝土延长了凝结时间,强度发展较慢,为了防止出现塑性收缩开裂,保证路面的强度发展,要加强养护。可采用覆盖和洒水养护方法,适当延长养护时间。
(4)粉煤灰滑模混凝土比普通混凝土的拌和料多了一种成份,在使用合格干排灰的情况下,需要增加粉煤灰运输散装罐车、储存罐和进料控制装置,一个搅拌楼至少要设两个储存罐。
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