公路施工中各類材料的應用

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應用將直接導致公路施工后的質量及效果，以及使用年限。因此各類材料的性能及技術的應用非常重要。以下具體介紹幾種材料或技術。

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、礦物的多相復合顆粒。玻璃體是基本結構單元在空間呈無序排列的無定形體，是具有較大內能的不穩定結構；同時又因比表面積很大，導致表面能很大，更加劇了它的不穩定性，故很容易起化學變化；另外它的主要化學成分是無定型的Al2O3、SiO2，屬酸性、中酸性氧化物，在堿性環境下極易發生化學反應，因而具備較高的潛在活性。

適當的激發可使粉煤灰的潛在活性得以發揮，生成水化凝膠，從而構成強度。自然，料源豐富、價格低廉的石灰就成了首選激發劑，所以，在道路結構中存在大量石灰粉煤灰穩定粒料結構層。而在混凝土中水泥水化也會產生大量活性Ca(OH)2，這也正是一種良好的粉煤灰激發劑，因而粉煤灰作為一種活性混合材料被廣泛地應用于混凝土中。

1.2 粉煤灰的品質要求

根據《粉煤灰混凝土應用技術規程》（GBJ146-90）和《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-96），粉煤灰按其品質指標分為三級，見表1

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Ⅰ級灰的品位較高，具有一定減水作用，強度活性也較高，可用于普通鋼筋混凝土，高強混凝土和后張法預應力混凝土。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晶發生火山灰反應，不僅生成具有膠凝性質的產物（與水泥中硅酸鹽的水化產物相同），而且加強了薄弱的過渡區，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，對防止混凝土產生溫度裂縫十分有利。

1.4 粉煤灰混凝土的主要技術性質

粉煤灰混凝土的施工和易性優于普通混凝土，可泵性明顯改善，特別是較易振搗密實，均質性良好，因而抗滲性能較好。

粉煤灰混凝土的水化熱較低，較適合于大體積混凝土工程（任何現澆混凝土，其尺寸達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、抗滲、抗腐蝕等耐久性為主要特征。它優異的高性能可以在任何強度等級的混凝土中得以實現。

粉煤灰混凝土的堿度降低，金屬表面不易產生致密的鈍化保護膜，故抗碳化性能下降，對鋼筋的保護作用有所下降。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，在夏季大風天氣容易產生塑性收縮裂縫。

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

粉煤灰混凝土不僅可以改善混凝土的各項性能，延長混凝土結構的使用壽命，同時可以大幅度減小耗費能源多、污染環境嚴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，推廣粉煤灰混凝土在我國土木建筑工程中的應用，是一件于國于民有顯著效益的事業，必定有強大的生命力，有廣闊的發展前景。

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），其中砂的細度模數較大，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，取得試驗數據，掌握工藝規律，從榮塘芳田料場取樣對“天然砂礫土”進行了材料顆粒分析，穩定土擊實試驗，無側限抗壓強度等項試驗，現將各種試驗測定結果記錄，在各試驗中，選取水泥32.5 級，其劑量為混合料重量的5.5%。

以上試驗分析結果表明，天然砂礫土屬密實型粒料，并接近“規范”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的粘土，可能影響整體強度，是“規范”規定不宜的，但其水泥穩定料的無側限抗壓強度在7 天內的強度可達3.45MPa,根據施工“規范”要求，取“天然砂礫土”作為路面基層鋪筑用料，我們初步認為是可行的。

3.1 溫拌瀝青混合料技術

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，路用性能好 但是環境污染嚴重、能耗大、瀝青存在老化；冷拌瀝青混合料的特點是環保、節能、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行交流，溫拌瀝青混合料是一種綠色、節能、環保的路面新材料，它的生產施工溫度介于熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料之間，其力學性能和路用性能不亞于傳統的熱拌瀝青混合料，但生產施工溫度可以降低30～50℃。

目前，歐洲國家溫拌瀝青混合料技術的種類有四種:瀝青－礦物法(Aspha-Min)；泡沫瀝青溫拌法(WAM-Foam)；有機添加劑法；基于乳化平臺的溫拌法中國的溫拌瀝青混合料技術研究起步于2005年，根據對國際溫拌技術的分析，決定將研究重點放在基于乳化平臺的溫拌法和有機添加劑溫拌法兩種方法上。交通部對節能減排的溫拌技術十分重視，及時將溫拌技術研究納入西部交通科技項目計劃,由交通部公路科學研究院、同濟大學、北京路橋路興物資中心、Mead Westvaco 公司等合作研究。

經國內、國外試驗研究發現，乳化瀝青溫拌混合料具有如下技術優點：

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，無需添置新的設備；具有良好的適應性：不同石料，不同級配，不同瀝青；減少燃料消耗，節省20%～30% ；減少排放50%以上 ，降低對環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。

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與性能評價[M]2007.12 中外公路

[2]粉煤灰混凝土應用技術規范（ GBJ 146－90）.北京：人民交通出版社，1990