武朝梁

（河南中原高速公路股份有限公司，河南 鄭州 450000）

公路施工中各類材料的性能及其技術(shù)應(yīng)用將直接導(dǎo)致公路施工后的質(zhì)量及效果，以及使用年限。因此各類材料的性能及技術(shù)的應(yīng)用非常重要。以下具體介紹幾種材料或技術(shù)。

1 粉煤灰

1.1 粉煤灰的活性

粉煤灰(Fly Ash,簡稱FA)是在燃煤煙道中收集的煙塵粉末（1－50?m），是以玻璃體為主夾雜有少量晶體、礦物的多相復(fù)合顆粒。玻璃體是基本結(jié)構(gòu)單元在空間呈無序排列的無定形體，是具有較大內(nèi)能的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；同時又因比表面積很大，導(dǎo)致表面能很大，更加劇了它的不穩(wěn)定性，故很容易起化學(xué)變化；另外它的主要化學(xué)成分是無定型的Al2O3、SiO2，屬酸性、中酸性氧化物，在堿性環(huán)境下極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而具備較高的潛在活性。

適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)可使粉煤灰的潛在活性得以發(fā)揮，生成水化凝膠，從而構(gòu)成強(qiáng)度。自然，料源豐富、價格低廉的石灰就成了首選激發(fā)劑，所以，在道路結(jié)構(gòu)中存在大量石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料結(jié)構(gòu)層。而在混凝土中水泥水化也會產(chǎn)生大量活性Ca(OH)2，這也正是一種良好的粉煤灰激發(fā)劑，因而粉煤灰作為一種活性混合材料被廣泛地應(yīng)用于混凝土中。

1.2 粉煤灰的品質(zhì)要求

根據(jù)《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（GBJ146-90）和《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-96），粉煤灰按其品質(zhì)指標(biāo)分為三級，見表1

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Ⅰ級灰的品位較高，具有一定減水作用，強(qiáng)度活性也較高，可用于普通鋼筋混凝土，高強(qiáng)混凝土和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土。Ⅱ級灰一般不具有減水作用，主要用于普通鋼筋混凝土。Ⅲ級灰品位較低，也較粗，活性較差，一般只能用于素混凝土和砂漿，若經(jīng)專門試驗也可以用于鋼筋混凝土。

1.3 粉煤灰在混凝土中的作用

填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層，由于粉煤灰的容重（表觀密度）只有水泥的2/3 左右，而且粒形好（質(zhì)量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密實，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著。

對水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻。當(dāng)混凝土水膠比較低時，水化緩慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。

粉煤灰和富集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結(jié)晶發(fā)生火山灰反應(yīng)，不僅生成具有膠凝性質(zhì)的產(chǎn)物（與水泥中硅酸鹽的水化產(chǎn)物相同），而且加強(qiáng)了薄弱的過渡區(qū)，對改善混凝土的各項性能有顯著作用。

粉煤灰延緩了水化速度，減小混凝土因水化熱引起的溫升，對防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利。

1.4 粉煤灰混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)

粉煤灰混凝土的施工和易性優(yōu)于普通混凝土，可泵性明顯改善，特別是較易振搗密實，均質(zhì)性良好，因而抗?jié)B性能較好。

粉煤灰混凝土的水化熱較低，較適合于大體積混凝土工程（任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸達(dá)到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土）,從而有效地減少溫度裂縫。

粉煤灰混凝土是以抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕等耐久性為主要特征。它優(yōu)異的高性能可以在任何強(qiáng)度等級的混凝土中得以實現(xiàn)。

粉煤灰混凝土的堿度降低，金屬表面不易產(chǎn)生致密的鈍化保護(hù)膜，故抗碳化性能下降，對鋼筋的保護(hù)作用有所下降。但在混凝土充分干燥或水飽和的場合下，不易產(chǎn)生碳化收縮，因此可以利用這一點有效防止或降低不利影響。

粉煤灰混凝土由于膠材總量偏多，在夏季大風(fēng)天氣容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

粉煤灰混凝土的早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長較大，所以要注意養(yǎng)生和其他成品保護(hù)措施，以免造成早期破壞。地下結(jié)構(gòu)和大體積混凝土宜采用56 天、60 天或90 天作為設(shè)計強(qiáng)度等級的齡期，地上結(jié)構(gòu)有條件的也可采用56 天或60 天齡期，對堤壩及某些大型基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)甚至可以采用180 天齡期。

粉煤灰混凝土不僅可以改善混凝土的各項性能，延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，同時可以大幅度減小耗費能源多、污染環(huán)境嚴(yán)重的硅酸鹽水泥用量，因此也是一種綠色混凝土。從這個角度出發(fā)，推廣粉煤灰混凝土在我國土木建筑工程中的應(yīng)用，是一件于國于民有顯著效益的事業(yè)，必定有強(qiáng)大的生命力，有廣闊的發(fā)展前景。

2 天然砂礫土

2.1 天然砂礫土的物理特性

在豐城榮塘地區(qū)有一大片山丘，表層蘊藏著大量的天然砂礫土，開采非常方便，其主要成份是砂、礫石及粘土（主要礦物成份為高嶺石，屬非活性粘性土），其中砂的細(xì)度模數(shù)較大，屬粗砂，礫石最大顆粒粒徑不超過5cm，壓碎值在20-25之間，這種砂礫土我們曾在105 國道，撫豐線，豐樂線等線路的墊層施工中使用。實踐表明，干旱季節(jié)只要能有效控制最佳含水量，墊層成型快，整體性好，對維持交通的施工路段非常有利，但在雨季施工，由于其含有一定數(shù)量的粘土，易吸水飽和鋪筑難以成型。

2.2 將天然砂礫土取樣分析、測試、驗證為了試探“天然砂礫土”能否（或怎樣）用于基層施工，取得試驗數(shù)據(jù)，掌握工藝規(guī)律，從榮塘芳田料場取樣對“天然砂礫土”進(jìn)行了材料顆粒分析，穩(wěn)定土擊實試驗，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等項試驗，現(xiàn)將各種試驗測定結(jié)果記錄，在各試驗中，選取水泥32.5 級，其劑量為混合料重量的5.5%。

以上試驗分析結(jié)果表明，天然砂礫土屬密實型粒料，并接近“規(guī)范”范圍“中線”值（略偏粗），有利于維持交通路段的施工成型，集料中雖含具有一定塑性指數(shù)的粘土，可能影響整體強(qiáng)度，是“規(guī)范”規(guī)定不宜的，但其水泥穩(wěn)定料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在7 天內(nèi)的強(qiáng)度可達(dá)3.45MPa,根據(jù)施工“規(guī)范”要求，取“天然砂礫土”作為路面基層鋪筑用料，我們初步認(rèn)為是可行的。

3.1 溫拌瀝青混合料技術(shù)

瀝青混合料按照拌和、攤鋪溫度的不同可以分為熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料。熱拌瀝青混合料的特點是它是主流技術(shù)，路用性能好 但是環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗大、瀝青存在老化；冷拌瀝青混合料的特點是環(huán)保、節(jié)能、混合料可儲存，但路用性能很難與熱拌混合料相比。溫拌瀝青混合料起源于歐洲，2000年起開始鋪筑試驗路，同年在國際瀝青路面大會上首次進(jìn)行交流，溫拌瀝青混合料是一種綠色、節(jié)能、環(huán)保的路面新材料，它的生產(chǎn)施工溫度介于熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料之間，其力學(xué)性能和路用性能不亞于傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料，但生產(chǎn)施工溫度可以降低30～50℃。

目前，歐洲國家溫拌瀝青混合料技術(shù)的種類有四種:瀝青－礦物法(Aspha-Min)；泡沫瀝青溫拌法(WAM-Foam)；有機(jī)添加劑法；基于乳化平臺的溫拌法中國的溫拌瀝青混合料技術(shù)研究起步于2005年，根據(jù)對國際溫拌技術(shù)的分析，決定將研究重點放在基于乳化平臺的溫拌法和有機(jī)添加劑溫拌法兩種方法上。交通部對節(jié)能減排的溫拌技術(shù)十分重視，及時將溫拌技術(shù)研究納入西部交通科技項目計劃,由交通部公路科學(xué)研究院、同濟(jì)大學(xué)、北京路橋路興物資中心、Mead Westvaco 公司等合作研究。

經(jīng)國內(nèi)、國外試驗研究發(fā)現(xiàn)，乳化瀝青溫拌混合料具有如下技術(shù)優(yōu)點：

在不犧牲瀝青混合料路用性能的前提下，拌和溫度可降低至100℃～120℃、碾壓溫度可降低至70℃～110℃；混合料的設(shè)計、拌和及施工工藝與熱拌混合料基本一致，無需添置新的設(shè)備；具有良好的適應(yīng)性：不同石料，不同級配，不同瀝青；減少燃料消耗，節(jié)省20%～30% ；減少排放50%以上 ，降低對環(huán)境的污染和對施工人員健康的損害；減輕熱拌過程中瀝青的老化，延長瀝青路面的使用壽命；延長施工季節(jié)。

3 溫拌瀝青混合料

[1]左峰.葉奮編譯.國外溫拌瀝青混合料技術(shù)與性能評價[M]2007.12 中外公路

[2]粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（ GBJ 146－90）.北京：人民交通出版社，1990