液態(tài)粉煤灰施工配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王 凱

（山東高速集團(tuán)有限公司建設(shè)管理分公司，山東 濟(jì)南 250000）

引言

液態(tài)粉煤灰是一種較為典型的CLSM材料（可控性低強(qiáng)度材料），是將一定量的水泥、粉煤灰、水和外加劑進(jìn)行拌和，具有一定流態(tài)，在一定齡期下，經(jīng)養(yǎng)護(hù)形成的具有一定強(qiáng)度的混合料，其主要材料是粉煤灰和水泥[1]。液態(tài)粉煤灰除自重輕外，還具有填充性好、密實(shí)性好、壓縮性小的特性。用結(jié)石率表征液態(tài)粉煤灰的填充性指標(biāo)，是指液態(tài)粉煤灰攪拌并成型2 d后，漿體漿面高度變化量與漿體初始漿面高度的比值；線性收縮率指液態(tài)粉煤灰攪拌并成型后，在規(guī)定的養(yǎng)護(hù)條件下，某一齡期時(shí)的線收縮量，用于測定液態(tài)粉煤灰干燥收縮性能。

1 工程概況

日照至蘭考高速公路巨野至菏澤段改擴(kuò)建工程是G1511日蘭高速、G35濟(jì)廣高速、G3W德上高速三條國家高速公路的重合路段，是魯西南地區(qū)重要的交通干線。項(xiàng)目起自濟(jì)廣高速與日蘭高速交叉的王官屯樞紐立交，終點(diǎn)為日蘭高速與菏寶高速交叉的曹州樞紐立交。

項(xiàng)目建成后，在改善現(xiàn)有通行條件、促進(jìn)山東省西部經(jīng)濟(jì)隆起帶建設(shè)和新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實(shí)施、帶動以菏澤為中心的區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展等方面將發(fā)揮重要的交通引領(lǐng)作用。

2 液態(tài)粉煤灰施工要求

液態(tài)粉煤灰的保水能力較差，比較容易泌水。目前，我國在液態(tài)粉煤灰的使用上，還沒有對應(yīng)的行業(yè)規(guī)范或技術(shù)規(guī)程，明確相應(yīng)的配合比數(shù)值，只能參考一系列成功的工程案例。因此，設(shè)計(jì)液態(tài)粉煤灰的理論配合比十分關(guān)鍵，其密度、流動度和流動度經(jīng)時(shí)損失等指標(biāo)是否合理，決定著液態(tài)粉煤灰的質(zhì)量成敗。

2.1 理論配合比

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求用于回填的液態(tài)粉煤灰7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度宜＞0.3 MPa。參照國內(nèi)使用液態(tài)粉煤灰的成功經(jīng)驗(yàn)，按照經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)值范圍，一般選定水泥與粉煤灰的配比控制在1∶24～1∶11范圍內(nèi)，水泥含量宜控制在50～100 kg/m3，水膠比可控制在0.5～0.7范圍內(nèi)，外加劑用量為水泥用量的1%～5%[2]。

2.2 液態(tài)粉煤灰的主要指標(biāo)

按以上配合比數(shù)值，得到的液態(tài)粉煤灰主要指標(biāo)見表1。

表1 理論配合比主要指標(biāo)

3 材料及配合比設(shè)計(jì)

3.1 材料要求

（1）水泥：強(qiáng)度等級為32.5或42.5普通水泥均可使用。（2）粉煤灰：干排或濕排的硅鋁粉煤灰和高鈣粉煤灰均可用于液態(tài)粉煤灰的結(jié)合料。 （3）外加劑：應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混疑土外加劑》（GB 8076—2008）[3]和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB 50119—2013）[4]的規(guī)定，應(yīng)與水泥和粉煤灰有良好的適應(yīng)性，并應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證。（4）水：符合現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）[5]規(guī)定的飲用水可直接作為拌合水與養(yǎng)生用水。

3.2 生產(chǎn)配合比

按照理論數(shù)值，在生產(chǎn)配合比上，選定的數(shù)值水泥62 kg，粉煤灰960 kg，水510 kg，減水劑0.62 kg，水膠比為0.5。經(jīng)試驗(yàn)室配制，其主要指標(biāo)見表2。

表2 生產(chǎn)配合比實(shí)測指標(biāo)

4 臺背回填現(xiàn)場試驗(yàn)

按照作業(yè)指導(dǎo)書的要求，開展液態(tài)粉煤灰臺背回填首件試驗(yàn)。液態(tài)粉煤灰拌合物現(xiàn)場流動度好，在 1 h之內(nèi)為流動狀態(tài)。在完成回填7 d后，對施工的液態(tài)粉煤灰進(jìn)行了取芯，芯樣無氣泡、密實(shí)，形態(tài)均勻，進(jìn)行強(qiáng)度測定，強(qiáng)度實(shí)測指標(biāo)為2.48 MPa。

5 液態(tài)粉煤灰回填表面裂縫的處理

由于液態(tài)粉煤灰屬于可控性低強(qiáng)度材料，水泥的水化熱反應(yīng)以及拌合物水分蒸發(fā)，會造成表面出現(xiàn)干縮裂縫。受水泥摻量的影響，表面出現(xiàn)的裂縫程度不同，按照設(shè)計(jì)要求，表面允許出現(xiàn)裂縫，但建議裂縫的寬度在5 mm左右，縫深不超過5 cm為宜。根據(jù)施工觀察，液態(tài)粉煤灰表面形成的裂縫方向與填筑點(diǎn)成放射狀，因此，在分層填筑時(shí)應(yīng)避免在同一個(gè)填筑點(diǎn)注入液態(tài)粉煤灰，防止出現(xiàn)裂縫上下貫通的情況。對表面的裂縫，采用水泥漿灌注，凝結(jié)后施工下一層液態(tài)粉煤灰。

6 施工技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化

從本工程實(shí)踐看，經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)的液態(tài)粉煤灰配合比指標(biāo)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，對施工具有指導(dǎo)作用，不僅能滿足不同地區(qū)的實(shí)際情況，還可以在設(shè)計(jì)液態(tài)粉煤灰階段予以采用。

鑒于現(xiàn)場生產(chǎn)配合比的強(qiáng)度值較高，為節(jié)約水泥，又滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)，減少裂縫產(chǎn)生，對配合比的優(yōu)化指標(biāo)可采取措施：（1）可對水泥用量可按照粉煤灰數(shù)量的5.0 %左右進(jìn)行配制，即可滿足強(qiáng)度、流動度、結(jié)石率等設(shè)計(jì)要求。（2）采用低水化熱水泥，且滿足3 d以上存放的水泥，減少工后開裂現(xiàn)象。（3）使用減水劑，降低水的用量，減少現(xiàn)場過渡蒸發(fā)形成的裂縫。（4）灌注液態(tài)粉煤灰過程中，采取間隔法施工，一般要求灌注 70 cm高的粉煤灰，至少分3次灌注，其中每次間隔時(shí)間≥20 min，保證粉煤灰存在一個(gè)初步反應(yīng)期，減少集中灌注形成的應(yīng)力反射，造成早起裂縫。（5）施工統(tǒng)計(jì)，氣溫在25 ℃以上時(shí)，表面自然風(fēng)干， 3 d即可達(dá)到強(qiáng)度要求，進(jìn)行下道工序的施工，能有效縮短工期。

7 結(jié)語

以日蘭高速公路巨野西至菏澤段改擴(kuò)建工程為依托工程，系統(tǒng)研究了液態(tài)粉煤灰施工配合比。給出了液態(tài)粉煤灰具體的材料要求和施工配合比，通過現(xiàn)場試驗(yàn)對液態(tài)粉煤灰橋涵臺背回填進(jìn)行了成功驗(yàn)證，并對液態(tài)粉煤灰橋涵臺背回填施工進(jìn)行了技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化。