粉煤灰掺入水泥混凝土在公路路面中的应用

粉煤灰掺入水泥混凝土在公路路面中的应用

徐小东

扬州天达建设集团有限公司 江苏 仪征  211400

摘要：粉煤灰在提高路面耐久，改善路面性能上具有重要作用，在实际应用过程中，粉煤灰为水泥混凝土的施工性能提供了更加广阔的发展前景。本文首先简单介绍了粉煤灰在水泥混凝土中的作用，然后分析粉煤灰在水泥混凝土公路路面中的应用，最后以实际案例具体验证粉煤灰对混凝土性能的改善效果，以供参考。

关键词：粉煤灰；水泥混凝土；耐久性；抗折强度

引言：在水泥混凝土中掺入粉煤灰，可以最大程度改善水泥混凝土性能，还可以降低水泥混凝土对周围环境的污染，让公路路面建设实现经济、社会、生态等多方面的可持续发展。作为一种常见的建筑掺合材料，目前在公路等方面的施工过程中得到了广泛应用，可以基本满足公路性能的特殊要求，但还需要进一步研究。

一、粉煤灰在水泥混凝土中的作用

粉煤灰的加入可以改变混凝土中胶凝材料的含量，增加混凝土的延展性，为混凝土的铺设奠定良好的基础。不仅如此，粉煤灰在水泥混凝土中对振动黏度系数、抗折强度、耐磨性、水化速度等因素都会产生一定的影响。粉煤灰的掺量、配比、期龄和这些因素有着密切的联系，实验研究表明，粉煤灰的期龄、掺量和水泥混凝土强度、抗磨性有着线性正比关系。以混凝土耐磨性为例，粉煤灰的掺量越高、龄期越长，混凝土的耐磨性也就越大，经过对某个的龄期为28天的混凝土试件进行抗磨性试验后，由此可知，粉煤灰在水泥混凝土中的应用可以有效改善水泥混凝土的工作性能，简化施工条件，提高施工速度，让水凝混凝土在公路路面中可以得到更好的应用，进而保证公路路面质量。

二、粉煤灰在水泥混凝土公路路面中的应用

（一）粉煤灰的品质

水泥混凝土对粉煤灰的品质有着较高的要求，从实际情况上看，干粉煤灰需要达到Ⅰ、Ⅱ级灰的技术要求，细度宜≤20%，除此之外，对粉煤灰的烧失度、需水量、SO3含量也有着明确的要求。如果是干粉煤灰没有达到Ⅰ、Ⅱ级灰的技术要求，那么就要有专门的粉煤灰水泥混凝土试验论证，证明掺有粉煤灰后的水泥混凝土可以达到路面的抗折强度要求，否则不能够使用。需要注意的是，湿排粉煤灰会出现结块成团的情况，严重的情况下，会对水泥混凝土混合料的质量产生负面影响，因此绝对不能够在工程中使用。

（二）粉煤灰的掺量

粉煤灰的掺量会对水泥混凝土的振动黏度系数、抗折强度、耐磨性、水化速度产生影响，因此在实际应用中，需要得到重视。一般情况下，最大掺量为30%，考虑到早起抗折强度较低，养护问题较为复杂，因此不能够盲目扩大掺量。最优选择是在满足路面混凝土各项技术要求的前提上，调整粉煤灰的掺量情况。此外，中国公路，尤其是高速公路使用的水泥为普通硅酸盐水泥，这种水泥本身就含有一定量的混合材料，如果再掺入30%的粉煤灰，那么混合材料总量就会超过45%。从理论上，混合材料总量过多会对胶凝材料产生影响，水泥混凝土自身的水化发挥功能无法达到最大强度效能。研究表明，普通硅酸盐水泥，在实际应用过程中，只能让28%的粉煤灰产生水化反应，在这样状态下，即使掺入大量的粉煤灰，也无法发挥粉煤灰本身的作用，对公路路面性能提高有害无利。

（三）粉煤灰的配比

粉煤灰和水泥混凝土配合比设计也是十分关键的内容，最常见的设计方法为超掺法，根据超掺系数N\O级灰，分别为：1.3和1.5。从规定的标准上看，水泥混凝土中水泥用量要≥250kg/m3，粉煤灰用量≤100kg/m3。以某高速公路为例，在进行水泥混凝土路面工程使用水泥525号，用量为300-320kg/m3，粉煤灰用量为50-80kg/m3。在其他配合比设计上，粉煤灰水泥混凝土和普通路面水泥混凝土基本一致，只有在引气剂这一内容上，剂量要成倍增大，以此保证路面工程化质量。

三、粉煤灰在水泥混凝土公路路面中的应用案例

（一）工程项目概况

为了进一步分析粉煤灰在水泥混凝土公路路面在实际应用过程中的具体效果，本文以厦门市某公路路面的一期工程为例，主线全长为1.36km，连接线全长为2.8km。该工程使用水泥混凝土路面，水泥混凝土路面中加入了适量的粉煤灰，以降低路面收缩避免裂缝的出现，同时提高抗折强度、耐磨性和中后期强度。为了进一步提高公路路面的整体性能，对水泥混凝土掺入粉煤灰进行细致的分析，为后续的施工工作奠定良好的基础。

（二）工艺参数配比

结合工程概路况，对粉煤灰的各工艺参数进行配比，最终确定了初步配合比，考虑到公路所在地区的强度，确定粉煤灰的在水泥中的比率，同时将引气剂掺量、减水剂掺量分别控制在的6%、2%，此外，粉煤灰水泥混凝土的密度则限制在2319kg/m3，水、水泥、外加剂、砂土之间的比例则在1.02:0.5:0.02:1.699。在设计工艺参数的过程中面层设计强度在5MPa，其中保证系数约为0.3，标准差为0.392MPa。粉煤灰是热电厂中不可避免的排放物质，如果处置不当就会造成土地资源不必要的浪费，还会对自然环境造成一定的负面影响。因此，除了初步工艺参数的确定之外，基准配合比也要根据水灰减少量、增加用水量进行实验，根据实际的实验结果，结合工程的而实际情况，最终选择配合比1:1.634：3.475:0.15:0.39:0.011，抗压强度、抗折强度分别达到了47.7MPa和7.01MPa，其中单位水泥用量为328c/kg，粉煤灰47F/kg，单位用水量147kg/m

3，砂率为32%[1]。

（三）具体处理措施

在路面施工过程中可能会遇到多种问题，其中最为突出的问题就是干缩性较大的情况，造成这种情况主要原因是凝胶材料使用过多，从而在夏季高温天气中出现塑性收缩裂缝的。因此该工程团队采用拉毛喷洒养护剂对路面进行保养，并且使用土工布覆盖路面，以此避免阳光直接照射，让水分蒸发率降到最低。还可以在土工布上洒水及时地补充蒸发水分。但如果是在冬季，就会出现水泥化慢的情况，继而导致路面强度降低，最终导致路面出现断板现象，也就是说，在冬季施工过程中，要加强交通管理工作，尽可能地减少断板的情况。除此之外，强度降低的情况也要提高重视及时关注路面温度，一旦温度高于25℃，就需要及时使用喷洒养护剂，并且使用土工布覆盖四天以上，尽可能在28天内完成对施工路段控制。在实际施工过程中，粉煤灰的加入可以提高摊铺机阻力，水泥混凝土路面上的抗磨性也提高了23%左右。在机械配套的模式下，运输方式也更加便捷，注意运输过程中出现泌水现象，避免出现混合料性能降低，给卸料阶段造成苦难那，在粉煤灰加入后泌水现象明显降低，泌水率得到了有效控制，运输工作也可以得到有效的控制。

（四）实际应用效果

在该工程路面施工过程中，采用粉煤灰水泥混凝土，在提高了抗折强度、耐磨性等特点的过程中，也取得了良好的经济效益、环境效益。比如：在对连接线进行施工的过程中，一共使用了八百吨的煤灰，有效节省了大量的资金，降低水泥使用量，经过实际计算，最终节约工程的成本7.24万。从社会效益的角度上看，水泥生产的减少，二氧化碳的排放量也相对降低，土地资源得到了最大程度保护。综合来看水泥混凝土可以在混凝土施工路面值得推广使用。虽然存在一定的缺陷，但是这些缺陷都可以通过合理的技术来避免，从而让水泥混凝土公路路面的稳定性、安全性、实用性得到大幅度提高[2]。

总结：综上所述，随着工业科学技术的发展，粉煤灰这种工业发废渣的排放量却始终没有减少，粉煤灰本身含有大量活性成分，应用在水泥混凝土中，可以有效改善水泥混凝土的性能，保证工程质量。不仅如此，粉煤灰利用量的提高，也从侧面避免了环境污染、资源浪费问题的发生，具有可观的社会效益、经济效益。

参考文献：

[1]陈施超.浅谈粉煤灰在公路水泥混凝土路面中的应用[J].河南建材,2018(03):9-10.

[2]张勇.粉煤灰在混凝土公路路面中的应用[J].河南建材,2016(03):268-269.