低活性粉煤灰在路面基層施工中的應用

文/汪烈、徐召濱

1 前言

隨著環境保護理念在工程建設中的持續深入，粉煤灰這類燃煤廠排放的固體廢物開始在公路工程中得到逐步應用。早期，此類材料主要用于路基填料，而隨著對其性能和作用的深入探究，因活性物質基礎下達到的較高強度，使其在路面基層的施工中受到了重點關注。鑒于此，加強低活性粉煤灰在路面基層施工中的應用和探究就成了當前公路工程突破的重要方面。

2 低活性粉煤灰概述

2.1 工程特性

低活性粉煤灰的早期強度往往處在0.4MPa～0.8MPa 左右，有一部分幾乎沒有強度。不僅如此，中期和后期的強度也呈現出較低的狀態。通過研究發現，造成這樣的情況與其粉煤灰活性較低以及顆粒較粗等有很大關系。一般來看，當粉煤灰的三氧化二鋁以及三氧化二鐵等物質含量低于70%或實際燒失量高于20%的情況下，其表面實際活性的利用狀況表現較差。之所以會造成活性較低的情況，與其存放時間以及燃煤品質等有著較大的關系。而今隨著社會的不斷發展以及各種條件和影響作用下，低活性粉煤灰不斷產生[1]。

2.2 應用前景

就基本性能來看，粉煤灰中所含的三氧化二鋁以及三氧化二鐵等物質的總含量一般要高于70%，而每克2500cm3的實際燒失量則要小于20%，因此此類材料并不可直接用于路面基層的施工。現實的情況是如果不能高效地利用，必定會造成對公共環境的破壞，同時還會阻礙生態文明建設的持續推進。就工程建設來說，錯失了變廢為寶的機會對于工程的施工來說是極為不利的[2]。因此，將此類材料應用于公路路面的基層施工不管是公共環境方面，還是廢料分處理以及工程建設來說都是極為有利的。而想對其科學有效地利用，首要的問題就是提升此類材料的強度，以改進其特性，使其在公路工程的建設中發揮出最大的價值和作用。當前比較可行且正處在探究的方式是向粉煤灰中添加一定量的化學添加劑，以達到改善其活性的效果，這樣其作用于公路施工中也能發揮出最大的價值。

3 試驗方案

之所以要進行試驗，為的是探究低活性粉煤灰在路面基層施工中應用狀況。想要高效地推進這樣的試驗，首先應明確混合料的配比，石灰穩定粉煤灰的具體測試可通過石灰：粉煤灰=25∶75的比例具體實施，而二灰穩定碎石的配合比則可借助于石灰：粉煤灰：集料=5∶20∶75 的比例進行。在此條件下，混合料的級配以及技術標準等還應符合一級公路的執行標準。

3.1 石灰穩定粉煤灰

通過在只有不同粉煤灰材料的基礎上加入一定比例的碳酸鈉和硫酸鈉等物質進行試驗，進而制成不同齡期的試件。完成以后應立即展開對其的養護，待齡期前一天將其取出[3]。而后進行24h 的飽水試驗和無側限抗壓強度測試，根據標準概率的計算以對其強度予以明確。

3.2 二灰穩定碎石

試驗的樣本是無添加的粉煤灰材料，加入1.0%的碳酸鈉和1.096 規格的硫酸鈉進行試驗。通過以上試驗，得到不同齡期狀態下的直徑10cm×10cm 的試件共計12 組×10 件。使用塑料袋將其分組套裝后進行養護。而后將其取出進行24h 的飽水試驗，在完成無側限抗壓強度試驗以后，即可在95%概率的條件下計算出代表數值。

3.3 工程實體強度檢驗

選定的路面基層芯樣應當達到至少兩周的試驗，然后將其兩端多余部分切除，完成直徑10cm×10cm 試件的制作。進行完24h 的飽水測試，及時對其抗壓強度進行檢驗。

4 低活性粉煤灰碎石基層施工控制

4.1 含水量

含水量是非常重要的技術參數，其對于碾壓密實度存在直接的影響。如果廠拌法拌和基層混合料中含水量很小，基層混合料在進行廠拌法拌和施工，應用濕灰施工，然后通過灑水車進行灑水處理。所以拌和開始前，應該檢測粉煤灰的含水量數據，在運輸到現場之后，通過試拌或者試驗的方式確定含水量參數，組織專人進行材料的抽查，保證混合料含水超出最佳含水量3%～5%，確保該參數符合要求。

4.2 拌和和運輸

低活性的粉煤灰會給混合料的質量造成直接影響，所以該材料在正式施工前應該做好檢測工作，保證技術參數符合要求。拌和時間要嚴格控制，如果相對較長，低活性粉煤灰的混合料均勻性更強。所以在拌和時間確定的過程中，將材料的均勻性作為判定的標準，保證所有的礦料顆粒都能夠裹覆低活性粉煤灰的混合料為合格的標準。烘干處理之后，集料殘余含水量應該控制在1%以下。在加入低活性粉煤灰拌和混合料之后不會出現花白、團結、離析等問題，加熱的時間控制在6h 以內，要是反復加熱就會導致老化問題出現[4]。拌和設備貯料倉進行自卸車卸料的過程中，不能撞擊攤鋪機，粗集料會滾落到車廂的周邊位置上，然后混合料應該沿著車廂地板滑落到攤鋪機的料斗內，細集料會處于中間的位置上，可以防止出現離析的問題。卸料環節應該嚴格控制，要前、中、后三次進行卸料處理，不能一次就將全部材料卸完，防止存在環境污染的問題。如果運輸距離比較長或者溫度相對較低，應該在表面覆蓋篷布以保溫。運輸量要嚴格控制，滿足連續攤鋪施工的要求，還不能出現混合料振動離析的情況出現，保證混合料的質量達到技術標準的要求。

4.3 攤鋪

要確保低活性粉煤灰達到規定要求的平整性標準，所以在施工中進行攤鋪工藝的合理選擇有著極為重要的工作，應該保證緩慢、連續、均勻、不間斷的攤鋪作業方式，提升平整度標準。當前的攤鋪機中，都設置有自動找平裝置，在攤鋪施工作業環節要連續進行，但是有些手工單位沒有做好管控，全程出現誤差的情況，或者存在停頓的情況出現不平整的問題。如果材料供應不連續，導致中途出現攤鋪中斷的情況，拌和能力要和攤鋪施工連續進行，確保攤鋪設備連續進行，嚴格執行攤鋪施工作業工藝標準，保證混合料的密實度全部達到標準，路面的壓實度合格。

4.4 壓實

首先需要使用履帶拖拉機進行穩壓處理，碾壓施工階段要在一個方向逐步碾壓施工，然后使用平地機或者人工方式整平處理，禁止出現來回碾壓的情況。用CA30D 壓路機碾壓，防止壓實作業之后基層混合料搓動密實度不足的情況。如果是直線部分進行碾壓施工，后輪要重疊1／2 輪寬，從兩側向中間逐步碾壓。在平曲線部分的碾壓施工，壓路機碾壓環節的頭兩遍速度應該設定為1 檔，從內到外進行碾壓施工確保基層部分沒有出現損壞的問題。

5 配合比設計及施工中應注意的問題

5.1 材料配合比設計

5.1.1 材料的配合比設計按照添加外摻劑的方式，提升低活性粉煤灰技術的應用特性。盡管這樣的設計與普通形式無疑，但以下內容應引起重視：

5.1.2 外摻劑只有用于空白對比試驗中，才能確定外摻劑的特性和具體效果。

5.1.3 因粉煤灰特性各有差異，因此所用的外摻劑也有著很大的不同，配合比設計時應做出明確的設定，在比較不同中得到技術和經濟方面的優勢。

5.1.4 計劃采用的外摻劑應預先充分了解，確保具體試驗的便捷。

5.2 施工中應注意的問題

5.2.1 硫酸鈉改善低活性粉煤灰的試驗，添加劑量的控制應確保精準適宜，以免對其試驗效果造成不良影響。由以往的測試可知，大劑量條件下的硫酸鈉，添加到二灰穩定土中會使其膨脹率增加，因此這樣的劑量控制務必要科學應對，一般來看，最大值以二灰干質量的3%為限，而處在1%～2%程度最為經濟高效。

5.2.2 對硫酸鈉計量的控制，主要有以下幾種方式：二灰中的硫酸鈉含量當前并沒有快速便捷的定量檢測的方式，對其劑量的控制采用定性和宏觀定量比較可行，達到的效果比較顯著。對于硫酸鈉這類物質來說，常態下其是一種粉末狀的白色顆粒，即便處在干燥條件下也不易成團，正是由于這樣的特性，其流動性往往比較突出[5]。這樣的特性和基礎條件對其劑量的控制務必要重點關注，拌和進料時可通過設置儲料斗以對劑量做出調節和控制。以下內容具體操作時應重點關注：

5.2.2.1 單位時間內的混合料生產量應明確設定，確保傳送速度的穩定。

5.2.2.2 在拌和機運轉條件下開啟硫酸鈉儲料口，使其自由運送到傳送帶上，在停機以后對傳送帶上一定長度的硫酸鈉進行稱量。儲料口的大小在具體運轉時應不斷調整，確定與既定劑量規格一致時才可固定閥門，此時即可將其流速設定為生產劑的流速。每天的混合料產量應做出統計，得到當天硫酸鈉所需的標準總量，通過得到數據與實際數值的對比，對其做出調整，直到二者無限接近時才算合格。

6 結語

6.1 通過對低活性粉煤灰在路面基層施工性中具體應用狀況的分析和探究，最終發現硫酸鈉在其中的作用比較突出。試驗中硫酸鈉占到二灰干質量的1%，然而實際條件下這樣的比例只有0.2%，因此按照以上試驗進行設計極為不合理，難以達到增強路面強度的效果。此種結果表明，摻加一定比例的硫酸鈉能夠對低活性粉煤灰起到提升強度的作用，這樣的經濟效益也極為突出。不僅如此，將一定劑量的化學添加劑摻入到二灰穩定碎石混合料中，能夠極大地提升后者的強度和剛度，水穩條件也得到了切實的保障。這樣的條件下，路面基層的應用中所達到的技術效果也能最大限度地與現實需求協調，更為高效地作用于公路工程的基層施工。

6.2 對于公路工程中涉及的基層施工來說，低活性粉煤灰無疑是極為高效的一類材料，通過將一些化學試劑添加到這樣的材料中，確實能夠起到鞏固和增強材料強度和穩固性的作用。但是各類外摻劑的添加務必要精準控制其含量，同時速率也應控制到位，只有使該類材料與外摻劑處在相互協調的狀態，對此類材料的改進和優化才能切實地實現，使其在具體的工程施工中發揮出最大價值，更好地服務于當下以及未來的公路工程的環保化建設和科學實施，這也是生態文明建設所積極倡導的發展方式。