水泥稳定级配碎石基层掺配粉煤灰配合比技术

陈 涛

(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

水泥稳定级配碎石基层掺配粉煤灰配合比技术

陈 涛

(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

阐述了在黑大公路基层施工建设中，通过在水泥稳定级配碎石中掺配一定比例的粉煤灰，开展集料筛分试验,以重型击实确定压实标准，以静压成型成型强度试件，最终达到设计强度的配比设计过程。

基层；粉煤灰；掺配；强度

1 前 言

我国东北地区气候寒冷，冬季漫长，随着气温的降低，基层强度也逐渐降低。黑大公路改扩建工程A25标段基层设计为水泥稳定级配碎石，为了达到提高混合料和易性并提高后期路面强度。利用粉煤灰后期强度高的特点，采用内掺粉煤灰的方式进行后续基层配比设计。黑大A25标段通过对材料开展各项的试验，最终确定级配碎石最佳粉煤灰掺配比例。

2 材料的选择

根据工程施工所在地地质情况，A25标段选用碎石石场和水泥分别为：

碎石——二龙山海天石场

石屑——海伦市雪松石场

水泥——北安鼎基水泥(P.O 42.5)

粉煤灰——北安粉煤灰厂

3 设备配备

试验设备：电动重型击实仪，电脑控制恒应力抗折抗压试验机，烘箱，其余试验均为国家规范要求的标准设备。

4 试验内容

针对料源开展各项试验，确定该标段水泥稳定级配碎石配合比。具体试验步骤如下：

4.1 集料级配与性质

(1)粉煤灰筛分

A25采用北安发电厂生产的粉煤灰，表1为筛分结果。

表1 粉煤灰筛分结果

(2)碎石(19～31.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm)

①筛分

A25采用海天石场生产的19～31.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm的集料进行级配改造，岩性为玄武岩，。

表2 海天石场集料的级配范围

②物理指标

表3 海天石场集料物理指标

③结论

碎石物理力学指标满足规范要求。

(3)石屑(0～4.75 mm)

①筛分

A25采用海伦市雪松石场生产的0～4.75 mm的集料进行级配改造，岩性为花岗岩。

表4 雪松石场集料的级配范围

②物理指标

表5 雪松石场集料物理指标

③结论

A25标提供的石屑物理力学满足规范要求。

4.2 集料配比的确定

根据A25标碎石的状况，调制配合比，设计碎石掺量比例为19～31.5 mm碎石∶4.75～9.5 mm碎石∶0～4.75 mm石屑∶粉煤灰=24∶28∶10∶34∶4。按该原则掺配后，混合料的级配满足设计要求，其抗变异能力较强。级配曲线如下。

表6 A25标级配范围与级配的配比黑大公路克东-拜泉基层材料筛分与级配情况(筛分平均)

图1 设计碎石掺配量的级配曲线

配合比设计原则是保证工程质量为前提，兼顾节约工程造价，因此，确定集料掺配比例为19.5～31.5 mm碎石∶9.5～19.5 mm碎石∶4.75～9.5 mm碎石∶0～4.75 mm石屑∶粉煤灰=24∶28∶10∶34∶4。

4.3 水泥剂量的确定

由于路面面层为沥青混凝土结构，对基层的强度、抗冲刷能力和变形的均匀性有要求，设计文件建议采用4.5%的水泥稳定碎石，参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》开展3.5%、4.0%、4.5%和5.5%剂量的水泥稳定碎石进行了静压成型试件的7天无侧限抗压强度试验。

(1)重型击试验

对3.5%和5.5%剂量下的水泥稳定碎石进行不同含水量下的重型击实试验，确定最佳含水量和最大干密度，4.5%的水泥剂量的振动压实标准采用二者的平均值，4.0%的水泥剂量的振动压实标准采用3.5%与4.5%剂量的平均值。重型击实标准、含水量-干密度曲线如下所示。

表7 A25标水泥稳定级配碎石重型击实标准

图2 重型击实含水量—干密度关系曲线

②7 d龄期无侧限抗压强度结果

根据设计文件要求，以98%的压实度成型试件，标准养生室内养生6 d，保水1 d，进行抗压强度试验，强度统计结果如下：

表8 A25标水泥稳定级配碎石

基层的设计强度为4.0 MPa，图1-3为水泥稳定碎石强度走势图，从图上可以看出当水泥剂量为3.7%可满足强度要求，但考虑到基层碎石均匀性问题和规范对场拌法水泥剂量宜增加1%的要求，建议以4.5%水泥剂量作为施工控制。

图3 不同水泥剂量下强度均值与代表值的变化规律对比

4.4 结论

依据《公路路面基层施工技术细则》〔JTG/T F20-2015〕与设计文件的技术指标要求，对A25标基层水泥稳定砂砾碎石进行了配合比设计，设计结果如表1～9所示且建议拌和站采用二次拌合振动工艺出料施工。

表9 A25标水泥稳定碎石基层配合比设计结果

5 结 论

粉煤灰的废物利用，变废为宝，节能减排，降低成本造价。在水泥稳定级配碎石中掺配一定比例的粉煤灰，一是能够起到代替石屑作用增加混和料和易性，二是能很好提高了基层后期强度，尤其对于寒冷得东北地区效果尤为显著。

[1] 公路工程集料试验规程(JTG E42-2005)[S].

[2] 公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ 051-2009)[S].

U416.214

C

1008-3383(2017)08-0061-02

2016-12-02