粉煤灰对水泥稳定碎石路用性能影响研究

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1、粉煤灰对水泥稳定碎石路用性能影响研究　　摘要：本文通过对掺加粉煤灰和不掺粉煤灰的水泥稳定碎石混合料几项道路基层常见路用性能的试验研究，简析了水泥稳定碎石基层混合料和水泥粉煤灰稳定碎石基层混合料的物理力学强度形成机理，总结了粉煤灰材料对水泥稳定碎石某些路用性质的影响规律。关键词：水泥稳定碎石；水泥粉煤灰稳定碎石；抗压强度；劈裂强度；模量；冻融强度；强度机理中图分类号：TQ172文献标识码：A半刚性基层目前已是我国高等级路面中所使用的最主要的材料类型。众多学者历经了数十年的施工实践和理论研究，一致认识到，基层是柔性路面和半刚性路面的主要承重层，基层的强弱和好坏对整个路面，特别是沥

2、青路面的强度、质量和寿命都有十分重要的影响。水泥稳定碎石以其良好的路用性已经普遍用于许多道路结构中，而粉煤灰作为一种工程材料加入水泥稳定级配碎石中，则能够起到节约水泥、改善拌和物的和易性、减少干缩率，提高后期强度、降低模量、提高极限拉伸应变，增强抗渗性、耐久性等功效。7为详细考察粉煤灰对水泥稳定碎石的影响，选取了两种级配的水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石为对象，进行了多项基层性能试验对比，由此得出了一些粉煤灰对水泥稳定碎石基层的性能影响。1原材料本次研究的基层原材料主要包括：水泥、粉煤灰和碎石。检测的主要项目依据基层的施工技术规范进行。试验采用的粉煤灰是军粮城电厂粉煤灰，有效

3、成分含量见表1。水泥是“辇牌”粉煤灰硅酸盐水泥，水泥品种为PF－32.5。碎石是山东提供，级配见表3。击实试验是对稳定土进行击实试验，并绘制稳定土的含水量与干密度关系曲线，从而确定稳定土的最佳含水量与最大干密度。结果列于表4。2力学试验分析2．1无侧限抗压强度无侧限抗压强度是测定无机结合料稳定土试件在无侧限条件下的抗压强度。本试件采用高:直径＝1:1的圆柱体,高和直径均为100mm，是按照预定干密度用静力压实法制备试件。试件脱模称重后，应立即用塑料薄膜包复，进行室内进行保温。养生时间按本试验要求分为：7d、28d、100d。养生期间的温度为20℃，湿度为95%。养生期的最后一

4、天，应该将试件浸泡在水中一昼夜。结果见表5。7从上表可以发现，两种材料随着养生时间的延长，其无侧限抗压强度逐渐变大，其中水泥稳定碎石的早期强度（7d）明显高于水泥粉煤灰碎石；到了28d时，两者强度都进一步增大，不过仍然是水泥稳定碎石的强度要略高于水泥粉煤灰碎石；但是到了后期（100d），强度规律则发生明显的改变，最高强度的是水泥粉煤灰碎石，水泥稳定碎石的强度反而小于前者，这说明粉煤灰对基层的后期强度提高起到明显的作用。2．2劈裂试验劈裂试验主要是测定无机结合料稳定土（包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土）试件的劈裂强度即间接抗拉强度。本试验方法是采用按预定干密度用静力压实法制备试件

5、，试件的高：直径＝1：1的圆柱体，为观测后期使用时强度，养生时间采用90d。试验结果见表6。试验证明，90d龄期后，水泥粉煤后稳定碎石的间接抗拉强度值远大于没掺粉煤灰的水稳碎石材料，增加将近4倍。2．3抗冻性试验结果与分析各类型的抗冻性试验是采用击实的最大干密度的98%，在最佳含水量下采用静压法成型的试件，养生期100d，在试验的前一天进行饱水24h，结果见表7。7从冻融循环后强度的绝对值大小排列看，顺序为：水泥粉煤灰碎石>水泥碎石。也就是说掺加粉煤灰后的水泥稳定碎石基层材料后期冻融后，能显著提高其劈裂强度的绝对值，但冻融后强度降低的幅度相对大些。2．4抗压回弹模量数据分析抗

6、压回弹模量是指路基，路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值，基层回弹模量表示基层材料在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，如果垂直荷载为定值，基层回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小；如果竖向位移是定值，回弹模量值愈大，则基层承受外荷载作用的能力就愈大，因此，路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。抗压回弹模量采用在室内对无机结合料稳定材料的试件进行测试，其实验方法采用顶面法，龄期100天。数据见表8。数据显示，掺加粉煤灰后的水泥粉煤灰稳定碎石，三个月以后，抗压回弹模量值明显提高，且离散性下降。3强度机理简析7通过常规理论研究和本

7、次试验结果的分析可认为，在水泥稳定基层材料的过程中，水泥和被稳定材料之间发生了多种复杂作用，使被稳定材料的性能发生明显的变化。这些作用可以分为：化学作用：如水泥颗粒的水化、硬化作用，以及水泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等等。物理——化学作用：如粘土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用，微粒的凝聚作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等等。物理力学作用：如土块的机械粉碎作用，混合料的拌和、压实作用等等。而掺加粉煤灰的水泥稳定碎石材料是由水泥、粉煤灰、集料和水等多种固体结构元、孔