水泥-粉煤灰稳定碎石路面基层中水泥与粉煤灰的比例
水泥-粉煤灰稳定碎石路面基层中水泥与粉
煤灰的比例
文章编号:1007—046X(2009)02—0026—03
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水泥一粉煤灰稳定碎石路面基层中水泥与粉煤灰的比例
ProportionofCement-FlyAshinCrushedStoneRoadCourseStabilizedwithCementandFly
Ash
刘伯峰,王凤超,田昱青
(1.济南泉建市政
检测有限公司,济南250022;2.山东营特建设项目管理有限公司,济南250014;3.济南市公路管理局,济南250013)
摘要:通过集料含量和级配不变,只改变水泥与粉煤灰比例的
,研究了水泥一粉煤灰稳定碎石混合料中水泥与粉煤灰不
同配合比混合料强度指标随龄期的变化规律.结果表明:混合料不同龄期的强度更多地取决于水泥剂量,而非水泥
与粉煤灰比例;180d龄期与28d龄期的强度比值R180/R28能够反映水泥与粉煤灰比例的优劣;R180/R28随水泥
粉煤灰变化曲线的拐点对应水泥与粉煤灰的最佳比例.
关键词:水泥;粉煤灰;比例
中图分类号:U414X773文献标识码:B
0引言
水泥一粉煤灰稳定碎石相对于水泥稳定类材料,具有早
期强度相对较高,后期强度增长幅度大,适应重型交通发
展的优点,不但能够降低造价,而且能减弱基层初期干缩,
温缩程度.根据济南市市政道路工程建设的需求,我们针
对水泥一粉煤灰稳定碎石进行了研究.
1原材料基本性质
(1)水泥采用325号普通硅酸盐水泥(山东水泥
厂P.032.5),其基本性质见表1;
表1水泥的基本性质
(2)粉煤灰系章丘热电厂生产,其基本性质见表2; 表2粉煤灰的基本性质%
(3)集料采用济南二仙石料厂生产的16—31.5mm, 1O20mm,5,10mm三个粒级的石料及石屑粉,其技术 指标见表3.
原材料检验均符合《公路路面基层施工技术规范》 JTJ034—2000中的相关要求.
26CD工.H2/2009
表3集料及石屑粉技术指标
2研究方法
(1)集料级配:符合表4所列的级配范围;
表4集料级配范围
筛孔尺寸31.
526.5199.54.752.360.6O075 /mm
募100……zz"qssqz
(2)配合比:固定集料含量为85%,变化水泥与粉煤 灰的比例.具体配合比为水泥:粉煤灰:集料=3:12:85;5:10
:85;7:8:85;9:6:85; (3)各项指标和龄期:分别试验各混合料
击实及 7d,28d,90d,180d的强度指标(抗压强度,抗压模量, 劈裂强度和抗弯拉强度);
(4)环境条件:试验室,养护室温度20??2?,养 护池水温20??2?,养护室湿度>195%. 3结果分析
混合料不同龄期的各项强度指标试验结果见表5.由 表5的试验结果可以得出以下结论:
表5水泥稳定碎石与水泥粉煤灰稳定碎石各项指标试验结果MPa 注:表中cv代表变异系数.
(1)水泥的剂量越大,或水泥与粉煤灰的比值越大, 水泥一粉煤灰稳定碎石混合料不同龄期的强度指标越高, 如图1所示.
室
憾
鼎
扑
水泥剂量/%
a抗弯拉强度与水泥剂量的关系
水泥剂量
b抗压模量与水泥剂量的关系
图1强度指标随水泥剂量的变化规律
水泥一粉煤灰稳定碎石混合料的强度源于三个方面: ?集料碎石的嵌挤和锁结作用;?水泥的凝结和硬化作 用;?水泥的水化产物与粉煤灰的火山灰反应.本文试验
中4个配合比的碎石集料含量和级配均相同,从理论 上讲,集料对不同混合料的强度指标基本没有影响,所以 强度差异是由于化学反应生成物量的不同造成的.水泥剂 量与混合料不同龄期强度间相关性的规律说明,不同水泥 粉煤灰比例混合料即使后期强度增长幅度不同,但各龄期 (7d,28d,90d,180d)的最终强度仍由水泥剂量绝对 支配,因此混合料力学强度指标高是由于水泥剂量大,而 不表明水泥粉煤灰比例最佳.
(2)为了便于对水泥一粉煤灰稳定碎石混合料的力学 强度指标与龄期的关系进行分析,本文摘引了一组水泥稳 定碎石,石灰一粉煤灰稳定碎石混合料的力学特性指标与 龄期的关系数据,如表6,表7所示.
表6水泥稳定碎石的力学特性指标与龄期关系
表7石灰一粉煤灰稳定碎石的力学特性指标与龄期关系 注:R为抗压强度;Ep为抗压回弹模量;6sp为劈裂强度;Esp为劈 裂模量,单位为MPa.
由表6可知,水泥稳定碎石90d龄期的抗压强度达到 180d龄期的90%,90d龄期的劈裂强度达到l80d龄期的 80%,因此水泥稳定碎石90d龄期以后的抗压强度和劈裂 强度增长空间不大,这正是水泥稳定类材料的
龄期规 定为90d的原因.由表7可知,石灰一粉煤灰稳定碎石90d 龄期的抗压强度达到180d龄期的70%,90d龄期的劈裂强 度达到180d龄期的60%,因此,石灰一粉煤灰稳定碎石90d 龄期以后抗压强度和劈裂强度仍有很大的增长空间,这正 是石灰一粉煤灰稳定类材料的设计龄期规定为180d而非90d 的原因.
以上分析可得如下启示,即到达90d龄期时,水泥对 水泥一粉煤灰稳定碎石混合料强度增长的贡献可能已经基本 结束,90d龄期以后的强度增长主要源于水泥的水化产物 之--CH(Ca(OH))与粉煤灰间的火山灰反应.因此,水泥 粉煤灰稳定碎石混合料90d和180d龄期的力学强度指标 比值RI80/R90越大,fllJ90d一180d龄期混合料强度指标的 2/2009粉煤灰27
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拓展空间越大,则CH消耗越多,水泥的化学潜能挖掘得 越充分.鉴于此,将水泥一粉煤灰稳定碎石混合料的力学 特性指标与龄期的关系计算列于表8.不同混合料的强度 指标比值R180/R28和R180/R90随水泥与粉煤灰比例而变 化的规律如图2所示.
表8不同配比水泥一粉煤灰稳定碎石的力学特性与龄期关系 注:R为抗压强度;Ep为抗压回弹模量;6sp为劈裂强度,强度单位MPa.
2.5
曼1.5
0.5
[t~2.5f—一嚣l—
L0.5L——————J
05l0
水泥剂量,%
O510
水泥剂量/%
aRI80/R28随水泥与粉煤灰比例变化的规律 1-32
皇1.24
1.16
0510
水泥剂量/%
1.45
善1.35
占
1.25
05100510
水泥剂量/%水泥剂II%
bRI80/R90随水泥与粉煤灰比例变化的规律 图2R180/R28和R180/R90随水泥与粉煤灰比例变化的规律 当水泥与粉煤灰的比值大于5:10时(即图2水泥剂量 大于5%的部分),力学特性指标R180/R28和R180/R90明 显降低.原因分析:当水泥与粉煤灰的比值大于5:10并向 28coALASH2/2009
图2的右侧变化时,水泥的水化产物CH(Ca(OH))越来越 多,而粉煤灰剂量却越来越小,虽然粉煤灰反应得比较充 分,但未反应~CH(Ca(OH))量越来越多,两者的比例逐 渐远离其完全火山灰反应时的比值,90d,180d区间力学 特性指标相对于90d以前的拓展空间越来越小,故R180/ R90的值明显降低.在这一范围内,水泥的水化反应和粉 煤灰的火山灰反应均比较充分,粉煤灰的化学潜能对强度 的贡献得到了充分的挖掘,但CH(Ca(OH))却有剩余. 当水泥与粉煤灰的比值接近5:l0(即图2水泥剂量约 等于5%的部分),力学特性指标R180/R28和R180/R90缓 慢增加.原因分析:当水泥与粉煤灰的比值约等于5:10时, 水泥的水化产物CH(Ca(OH))与粉煤灰剂量的比例接近完 全火山灰反应的比值,它们的化学效能对力学特性指标的 贡献均得到了充分的挖掘,此时90180d区间力学特性 指标相对于90d强度值拓展空间较大,故R180/R90值较高; 当水泥与粉煤灰的比值继续减小时,CH(Ca(OH))和粉煤 灰间的比例逐渐远离两者完全火山灰反应时的比值,虽然 未反应的粉煤灰量越来越多,但CH的消耗依然比较充分, 90,180d区间力学特性指标相对于90d以前的拓展空间依 然很大,故R180/R90值仍然较高.总之,混合料前期的强 度取决于水泥剂量,后期的强度增幅取决于CH的消耗程 度.综上所述,水泥与粉煤灰的最佳比例对应于图2曲线 左侧拐点处,I]115:10,此时水泥和粉煤灰的化学潜能均得 到了充分的挖掘.鉴于R180/R28随水泥粉煤灰比例变化而 波动的幅度l~tR180/R90大,故衡量比例的优劣采用R180 /R28更为合理.
4结语
(1)水泥一粉煤灰稳定碎石混合料不同龄期的强度更 多的取决于水泥剂量,而非水泥与粉煤灰的比例.
(2)混合料180d与28d两个龄期的强度比值R180/R 28能够反映水泥与粉煤灰比例的优劣.
(3)R180lR28随水泥与粉煤灰比例变化曲线的拐点
对应水泥与粉煤灰的最佳比例.
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收稿Et期:2008年10月20日