低活性粉煤灰在路面基层施工中的应用

文/汪烈、徐召滨

1 前言

随着环境保护理念在工程建设中的持续深入，粉煤灰这类燃煤厂排放的固体废物开始在公路工程中得到逐步应用。早期，此类材料主要用于路基填料，而随着对其性能和作用的深入探究，因活性物质基础下达到的较高强度，使其在路面基层的施工中受到了重点关注。鉴于此，加强低活性粉煤灰在路面基层施工中的应用和探究就成了当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强度往往处在0.4MPa～0.8MPa 左右，有一部分几乎没有强度。不仅如此，中期和后期的强度也呈现出较低的状态。通过研究发现，造成这样的情况与其粉煤灰活性较低以及颗粒较粗等有很大关系。一般来看，当粉煤灰的三氧化二铝以及三氧化二铁等物质含量低于70%或实际烧失量高于20%的情况下，其表面实际活性的利用状况表现较差。之所以会造成活性较低的情况，与其存放时间以及燃煤品质等有着较大的关系。而今随着社会的不断发展以及各种条件和影响作用下，低活性粉煤灰不断产生[1]。

2.2 应用前景

就基本性能来看，粉煤灰中所含的三氧化二铝以及三氧化二铁等物质的总含量一般要高于70%，而每克2500cm3的实际烧失量则要小于20%，因此此类材料并不可直接用于路面基层的施工。现实的情况是如果不能高效地利用，必定会造成对公共环境的破坏，同时还会阻碍生态文明建设的持续推进。就工程建设来说，错失了变废为宝的机会对于工程的施工来说是极为不利的[2]。因此，将此类材料应用于公路路面的基层施工不管是公共环境方面，还是废料分处理以及工程建设来说都是极为有利的。而想对其科学有效地利用，首要的问题就是提升此类材料的强度，以改进其特性，使其在公路工程的建设中发挥出最大的价值和作用。当前比较可行且正处在探究的方式是向粉煤灰中添加一定量的化学添加剂，以达到改善其活性的效果，这样其作用于公路施工中也能发挥出最大的价值。

3 试验方案

之所以要进行试验，为的是探究低活性粉煤灰在路面基层施工中应用状况。想要高效地推进这样的试验，首先应明确混合料的配比，石灰稳定粉煤灰的具体测试可通过石灰：粉煤灰=25∶75的比例具体实施，而二灰稳定碎石的配合比则可借助于石灰：粉煤灰：集料=5∶20∶75 的比例进行。在此条件下，混合料的级配以及技术标准等还应符合一级公路的执行标准。

3.1 石灰稳定粉煤灰

通过在只有不同粉煤灰材料的基础上加入一定比例的碳酸钠和硫酸钠等物质进行试验，进而制成不同龄期的试件。完成以后应立即展开对其的养护，待龄期前一天将其取出[3]。而后进行24h 的饱水试验和无侧限抗压强度测试，根据标准概率的计算以对其强度予以明确。

3.2 二灰稳定碎石

试验的样本是无添加的粉煤灰材料，加入1.0%的碳酸钠和1.096 规格的硫酸钠进行试验。通过以上试验，得到不同龄期状态下的直径10cm×10cm 的试件共计12 组×10 件。使用塑料袋将其分组套装后进行养护。而后将其取出进行24h 的饱水试验，在完成无侧限抗压强度试验以后，即可在95%概率的条件下计算出代表数值。

3.3 工程实体强度检验

选定的路面基层芯样应当达到至少两周的试验，然后将其两端多余部分切除，完成直径10cm×10cm 试件的制作。进行完24h 的饱水测试，及时对其抗压强度进行检验。

4 低活性粉煤灰碎石基层施工控制

4.1 含水量

含水量是非常重要的技术参数，其对于碾压密实度存在直接的影响。如果厂拌法拌和基层混合料中含水量很小，基层混合料在进行厂拌法拌和施工，应用湿灰施工，然后通过洒水车进行洒水处理。所以拌和开始前，应该检测粉煤灰的含水量数据，在运输到现场之后，通过试拌或者试验的方式确定含水量参数，组织专人进行材料的抽查，保证混合料含水超出最佳含水量3%～5%，确保该参数符合要求。

4.2 拌和和运输

低活性的粉煤灰会给混合料的质量造成直接影响，所以该材料在正式施工前应该做好检测工作，保证技术参数符合要求。拌和时间要严格控制，如果相对较长，低活性粉煤灰的混合料均匀性更强。所以在拌和时间确定的过程中，将材料的均匀性作为判定的标准，保证所有的矿料颗粒都能够裹覆低活性粉煤灰的混合料为合格的标准。烘干处理之后，集料残余含水量应该控制在1%以下。在加入低活性粉煤灰拌和混合料之后不会出现花白、团结、离析等问题，加热的时间控制在6h 以内，要是反复加热就会导致老化问题出现[4]。拌和设备贮料仓进行自卸车卸料的过程中，不能撞击摊铺机，粗集料会滚落到车厢的周边位置上，然后混合料应该沿着车厢地板滑落到摊铺机的料斗内，细集料会处于中间的位置上，可以防止出现离析的问题。卸料环节应该严格控制，要前、中、后三次进行卸料处理，不能一次就将全部材料卸完，防止存在环境污染的问题。如果运输距离比较长或者温度相对较低，应该在表面覆盖篷布以保温。运输量要严格控制，满足连续摊铺施工的要求，还不能出现混合料振动离析的情况出现，保证混合料的质量达到技术标准的要求。

4.3 摊铺

要确保低活性粉煤灰达到规定要求的平整性标准，所以在施工中进行摊铺工艺的合理选择有着极为重要的工作，应该保证缓慢、连续、均匀、不间断的摊铺作业方式，提升平整度标准。当前的摊铺机中，都设置有自动找平装置，在摊铺施工作业环节要连续进行，但是有些手工单位没有做好管控，全程出现误差的情况，或者存在停顿的情况出现不平整的问题。如果材料供应不连续，导致中途出现摊铺中断的情况，拌和能力要和摊铺施工连续进行，确保摊铺设备连续进行，严格执行摊铺施工作业工艺标准，保证混合料的密实度全部达到标准，路面的压实度合格。

4.4 压实

首先需要使用履带拖拉机进行稳压处理，碾压施工阶段要在一个方向逐步碾压施工，然后使用平地机或者人工方式整平处理，禁止出现来回碾压的情况。用CA30D 压路机碾压，防止压实作业之后基层混合料搓动密实度不足的情况。如果是直线部分进行碾压施工，后轮要重叠1／2 轮宽，从两侧向中间逐步碾压。在平曲线部分的碾压施工，压路机碾压环节的头两遍速度应该设定为1 档，从内到外进行碾压施工确保基层部分没有出现损坏的问题。

5 配合比设计及施工中应注意的问题

5.1 材料配合比设计

5.1.1 材料的配合比设计按照添加外掺剂的方式，提升低活性粉煤灰技术的应用特性。尽管这样的设计与普通形式无疑，但以下内容应引起重视：

5.1.2 外掺剂只有用于空白对比试验中，才能确定外掺剂的特性和具体效果。

5.1.3 因粉煤灰特性各有差异，因此所用的外掺剂也有着很大的不同，配合比设计时应做出明确的设定，在比较不同中得到技术和经济方面的优势。

5.1.4 计划采用的外掺剂应预先充分了解，确保具体试验的便捷。

5.2 施工中应注意的问题

5.2.1 硫酸钠改善低活性粉煤灰的试验，添加剂量的控制应确保精准适宜，以免对其试验效果造成不良影响。由以往的测试可知，大剂量条件下的硫酸钠，添加到二灰稳定土中会使其膨胀率增加，因此这样的剂量控制务必要科学应对，一般来看，最大值以二灰干质量的3%为限，而处在1%～2%程度最为经济高效。

5.2.2 对硫酸钠计量的控制，主要有以下几种方式：二灰中的硫酸钠含量当前并没有快速便捷的定量检测的方式，对其剂量的控制采用定性和宏观定量比较可行，达到的效果比较显著。对于硫酸钠这类物质来说，常态下其是一种粉末状的白色颗粒，即便处在干燥条件下也不易成团，正是由于这样的特性，其流动性往往比较突出[5]。这样的特性和基础条件对其剂量的控制务必要重点关注，拌和进料时可通过设置储料斗以对剂量做出调节和控制。以下内容具体操作时应重点关注：

5.2.2.1 单位时间内的混合料生产量应明确设定，确保传送速度的稳定。

5.2.2.2 在拌和机运转条件下开启硫酸钠储料口，使其自由运送到传送带上，在停机以后对传送带上一定长度的硫酸钠进行称量。储料口的大小在具体运转时应不断调整，确定与既定剂量规格一致时才可固定阀门，此时即可将其流速设定为生产剂的流速。每天的混合料产量应做出统计，得到当天硫酸钠所需的标准总量，通过得到数据与实际数值的对比，对其做出调整，直到二者无限接近时才算合格。

6 结语

6.1 通过对低活性粉煤灰在路面基层施工性中具体应用状况的分析和探究，最终发现硫酸钠在其中的作用比较突出。试验中硫酸钠占到二灰干质量的1%，然而实际条件下这样的比例只有0.2%，因此按照以上试验进行设计极为不合理，难以达到增强路面强度的效果。此种结果表明，掺加一定比例的硫酸钠能够对低活性粉煤灰起到提升强度的作用，这样的经济效益也极为突出。不仅如此，将一定剂量的化学添加剂掺入到二灰稳定碎石混合料中，能够极大地提升后者的强度和刚度，水稳条件也得到了切实的保障。这样的条件下，路面基层的应用中所达到的技术效果也能最大限度地与现实需求协调，更为高效地作用于公路工程的基层施工。

6.2 对于公路工程中涉及的基层施工来说，低活性粉煤灰无疑是极为高效的一类材料，通过将一些化学试剂添加到这样的材料中，确实能够起到巩固和增强材料强度和稳固性的作用。但是各类外掺剂的添加务必要精准控制其含量，同时速率也应控制到位，只有使该类材料与外掺剂处在相互协调的状态，对此类材料的改进和优化才能切实地实现，使其在具体的工程施工中发挥出最大价值，更好地服务于当下以及未来的公路工程的环保化建设和科学实施，这也是生态文明建设所积极倡导的发展方式。