陳 濤

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層摻配粉煤灰配合比技術(shù)

陳 濤

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

闡述了在黑大公路基層施工建設(shè)中，通過在水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石中摻配一定比例的粉煤灰，開展集料篩分試驗(yàn),以重型擊實(shí)確定壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，以靜壓成型成型強(qiáng)度試件，最終達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的配比設(shè)計(jì)過程。

基層；粉煤灰；摻配；強(qiáng)度

1 前 言

我國(guó)東北地區(qū)氣候寒冷，冬季漫長(zhǎng)，隨著氣溫的降低，基層強(qiáng)度也逐漸降低。黑大公路改擴(kuò)建工程A25標(biāo)段基層設(shè)計(jì)為水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石，為了達(dá)到提高混合料和易性并提高后期路面強(qiáng)度。利用粉煤灰后期強(qiáng)度高的特點(diǎn)，采用內(nèi)摻粉煤灰的方式進(jìn)行后續(xù)基層配比設(shè)計(jì)。黑大A25標(biāo)段通過對(duì)材料開展各項(xiàng)的試驗(yàn)，最終確定級(jí)配碎石最佳粉煤灰摻配比例。

2 材料的選擇

根據(jù)工程施工所在地地質(zhì)情況，A25標(biāo)段選用碎石石場(chǎng)和水泥分別為：

碎石——二龍山海天石場(chǎng)

石屑——海倫市雪松石場(chǎng)

水泥——北安鼎基水泥(P.O 42.5)

粉煤灰——北安粉煤灰廠

3 設(shè)備配備

試驗(yàn)設(shè)備：電動(dòng)重型擊實(shí)儀，電腦控制恒應(yīng)力抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)，烘箱，其余試驗(yàn)均為國(guó)家規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

4 試驗(yàn)內(nèi)容

針對(duì)料源開展各項(xiàng)試驗(yàn)，確定該標(biāo)段水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石配合比。具體試驗(yàn)步驟如下：

4.1 集料級(jí)配與性質(zhì)

(1)粉煤灰篩分

A25采用北安發(fā)電廠生產(chǎn)的粉煤灰，表1為篩分結(jié)果。

表1 粉煤灰篩分結(jié)果

(2)碎石(19～31.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm)

①篩分

A25采用海天石場(chǎng)生產(chǎn)的19～31.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm的集料進(jìn)行級(jí)配改造，巖性為玄武巖，。

表2 海天石場(chǎng)集料的級(jí)配范圍

②物理指標(biāo)

表3 海天石場(chǎng)集料物理指標(biāo)

③結(jié)論

碎石物理力學(xué)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

(3)石屑(0～4.75 mm)

①篩分

A25采用海倫市雪松石場(chǎng)生產(chǎn)的0～4.75 mm的集料進(jìn)行級(jí)配改造，巖性為花崗巖。

表4 雪松石場(chǎng)集料的級(jí)配范圍

②物理指標(biāo)

表5 雪松石場(chǎng)集料物理指標(biāo)

③結(jié)論

A25標(biāo)提供的石屑物理力學(xué)滿足規(guī)范要求。

4.2 集料配比的確定

根據(jù)A25標(biāo)碎石的狀況，調(diào)制配合比，設(shè)計(jì)碎石摻量比例為19～31.5 mm碎石∶4.75～9.5 mm碎石∶0～4.75 mm石屑∶粉煤灰=24∶28∶10∶34∶4。按該原則摻配后，混合料的級(jí)配滿足設(shè)計(jì)要求，其抗變異能力較強(qiáng)。級(jí)配曲線如下。

表6 A25標(biāo)級(jí)配范圍與級(jí)配的配比黑大公路克東-拜泉基層材料篩分與級(jí)配情況(篩分平均)

圖1 設(shè)計(jì)碎石摻配量的級(jí)配曲線

配合比設(shè)計(jì)原則是保證工程質(zhì)量為前提，兼顧節(jié)約工程造價(jià)，因此，確定集料摻配比例為19.5～31.5 mm碎石∶9.5～19.5 mm碎石∶4.75～9.5 mm碎石∶0～4.75 mm石屑∶粉煤灰=24∶28∶10∶34∶4。

4.3 水泥劑量的確定

由于路面面層為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)基層的強(qiáng)度、抗沖刷能力和變形的均勻性有要求，設(shè)計(jì)文件建議采用4.5%的水泥穩(wěn)定碎石，參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》開展3.5%、4.0%、4.5%和5.5%劑量的水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行了靜壓成型試件的7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

(1)重型擊試驗(yàn)

對(duì)3.5%和5.5%劑量下的水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行不同含水量下的重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳含水量和最大干密度，4.5%的水泥劑量的振動(dòng)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)采用二者的平均值，4.0%的水泥劑量的振動(dòng)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)采用3.5%與4.5%劑量的平均值。重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、含水量-干密度曲線如下所示。

表7 A25標(biāo)水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

圖2 重型擊實(shí)含水量—干密度關(guān)系曲線

②7 d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，以98%的壓實(shí)度成型試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生室內(nèi)養(yǎng)生6 d，保水1 d，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

表8 A25標(biāo)水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石

基層的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為4.0 MPa，圖1-3為水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度走勢(shì)圖，從圖上可以看出當(dāng)水泥劑量為3.7%可滿足強(qiáng)度要求，但考慮到基層碎石均勻性問題和規(guī)范對(duì)場(chǎng)拌法水泥劑量宜增加1%的要求，建議以4.5%水泥劑量作為施工控制。

圖3 不同水泥劑量下強(qiáng)度均值與代表值的變化規(guī)律對(duì)比

4.4 結(jié)論

依據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》〔JTG/T F20-2015〕與設(shè)計(jì)文件的技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)A25標(biāo)基層水泥穩(wěn)定砂礫碎石進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果如表1～9所示且建議拌和站采用二次拌合振動(dòng)工藝出料施工。

表9 A25標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

5 結(jié) 論

粉煤灰的廢物利用，變廢為寶，節(jié)能減排，降低成本造價(jià)。在水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石中摻配一定比例的粉煤灰，一是能夠起到代替石屑作用增加混和料和易性，二是能很好提高了基層后期強(qiáng)度，尤其對(duì)于寒冷得東北地區(qū)效果尤為顯著。

[1] 公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程(JTG E42-2005)[S].

[2] 公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ 051-2009)[S].

U416.214

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1008-3383(2017)08-0061-02

2016-12-02