二灰基層材料施工可延遲性規(guī)律探討

1、二灰穩(wěn)定基層材料施工可延遲性規(guī)律探討韓春秋、宋金生摘要：石灰 ?粉煤灰類基慝材料具有顯著的旄工可延遲性。本文就該特性分別從室內(nèi)外進展研究?并從機 理上送展分析，認為由于紛煤灰自身構(gòu)造上的奇聚合狀態(tài) ?與其與石灰之間的反響滯后性特點 ?使 二灰穩(wěn)定材料推遲 碾壓成型 3d 左右的時間并不會影響基層構(gòu)造強度的形成。關(guān)犍詞：粉煤灰 二灰材料 延遲施工 道路基層石灰、粉煤灰類材料簡稱二灰在公路建立領(lǐng)域中的應(yīng)用已有幾十年的歷史。以粉煤 灰為主要材料的道 路基層具有板體性強、奩度高、以與良好的水穩(wěn)性和耐久性等特點，使得 石灰粉煤灰細粒料底基層和石灰粉煤灰 集料基層已成為我國目前現(xiàn)有路面構(gòu)造的主要形式。目前

2、公路工程中應(yīng)用二灰材料的研究國內(nèi)外已做了大量的工作，如材料的力學(xué)性能特點 與開展規(guī)律、二灰 集料類材料的收縮特征、以與劣質(zhì)粉煤灰的改性等方面，都取得了不同程 度的研究成果，為粉煤灰在公路工程中 的廣泛應(yīng)用打下了良好的根底。 然而作為具有良好性 能的粉煤灰材料， 其路用特性仍有眾多需探尋和研究的地方。 如實際施工中因天氣原因，已 攤鋪的二灰基層材料無法與時碾壓成型，假設(shè)千天之后，在遠遠超過規(guī) X 限制的壓 實時間后 再礙壓成型，但最終并不影響其構(gòu)造和強度的形成。這種施工的可延遲性對二灰材料的應(yīng)用 與其工程 實踐都具有十分積極的意義。諸如此類的二灰材料施工特性并未見有詳細報道，本 文就這一問趣進展

3、初步探討， 為今后粉煤灰材料施工特性的詳細研究奠定根底。1? 室內(nèi)試驗1 ? 1 材料與配合比公路工程中常用的二灰基層材料大多采用二灰土或二灰粒料的形式。由于二灰路面基層 構(gòu)造和強度的形成 主要依垂石灰、粉煤灰之間的一系列作用而獲得，如果僅從形成強度的角 度上討論，土和粒料只起輔助作用。因 此根據(jù)現(xiàn)行規(guī) X 推薦的二灰比例與常用配比 X 國，只 采用石灰和粉煤灰進展室內(nèi)試驗，以簡化試驗的方法和工 作董 0材料選自 XX 橋火電廠排放的粉煤灰，石灰為市售生石灰塊，室內(nèi)消解后裝袋密封待 用。二材料的主要指 標檢測結(jié)果見表 1 和表 2。由檢測結(jié)果可以看出石灰已到達 II 級灰的 標表 1 石灰主要

4、指標細度有效成分含童0. 71iimi 篩余0.125mm 篩余氧化鈣?軋化鎂1.521&2061.502. 88表2粉煤灰主要指標 成分Si(hAhOaFeOCaOMgOSO.燒失量46. 5032. 506.212. 301.050. 7810.02物理指標粒徑分布比重需水量比80 in80 ?45<45 .am2.109& 516.1524.2059. 65準,而粉煤灰系III級灰。二灰比例為石灰：粉煤灰=20 : 80和10 : 90兩種形式，以標準方法擊實得到的擊實結(jié)果見表 3表3二灰材料配合比與擊實結(jié)果配合比質(zhì)量最大干容重g/ciii1最正確含水量石灰：粉煤灰

5、=10 :901. 13034.5石灰：粉煤灰=20 :801. 15232.51?2室內(nèi)試驗結(jié)果根扌居？公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定基層試驗規(guī)程？觀定的試驗方法，將不同配比的二灰材料在最正確含水蚩條件下拌和，分別經(jīng)不同的放置時間，即拌和后延遲不同齡期，采用崢壓法 成型為150x5Onnn的圓試件， 在標準條件下養(yǎng)生，分別測定延遲不同時間后二灰材料 7d無 側(cè)限飽水抗壓強度。石灰：表4二灰材料延遲試驗室內(nèi)結(jié)果延期時間天1粉煤灰=10 :90100%壓實度95%壓實度平均值畑標準差Hfo偏差系數(shù)平均值Mfe標準差om偏差系數(shù)%01.220. 0362. 841.110. 0343. 05I1.460.

6、 0382. 631.230. 0584. 6821.260. 0786. 381.130. 0675. 9031.150. 0696.010. 930. 0414.4141.130. 0504.400. 960. 0737. 6651.110. 0665. 980. 890.10211.4161.010.11511.400. 790. 0617. 7670.910. 09310.190. 720. 0436. 00石灰：粉煤灰=20 :8001.510. 0623. 951.380. 0715.3111.560. 0301.841.520. 0422. 7721.580. 0513. 291

7、.530. 0412. 7231.660. 0825.411.350.1027. 5841.530. 0976. 321.370. 0815. 9051.430.1107.711.330. 0695. 2061.440. 0352.461.260. 0423. 3371.430. 0241.681.260. 0705. 56表4中的試驗結(jié)果清楚地說明二灰材料具有顯箸的成型可延遲性，其規(guī)律表現(xiàn)為：1無論以何種材料配比，石灰和粉煤灰混合材料都具有一定的延遲性。二灰材料7d齡期的抗壓強度到達最大值的并非是拌和當天成型的試件，而是延遲成型一到三天的結(jié)果，且超過三夭其強度隨延遲時間的進一步延長并未有太大

8、的降低，仍能到達較高值。2丨采用較高石灰用量配合比其可延遲性更為顯箸。如二灰比例為20 : 80組，當延期 成型達7d時、抗壓強度下降不到10%、二比例為10 : 90組延遲3d時間，強度下降接近或 超過10% o3壓實度對二灰穩(wěn)定材料的可延遲程度有一定的影響，壓實度越大，可延遲性越明顯，且可延遲的時間越長。進一步試驅(qū)證實，二灰材料的成型可延遲性經(jīng) 28d養(yǎng)生的抗壓強度仍保持了這一規(guī)律，圖1清楚地顯示了這一試驗結(jié)果。圖1二灰延遲不同時間28d抗壓試臉結(jié)果延期時間口石灰：粉煤灰PO : so o石灰:粉煤灰=10 :90圖中的結(jié)果顯示，延遲 3夭后再成型，其養(yǎng)生 28d齡期抗壓強度與當天成型的結(jié)

9、果一樣，與延遲不同時間養(yǎng)生7d齡期的試驗結(jié)果保持一致，從而在室內(nèi)較全面地證實了二灰穩(wěn)定材料的施工可延遲性2?延遲機理分析粉煤灰的主要化學(xué)成分是硅、鋁 -鐵的氧化物，通常該氧化物含輦達70%80%以上，其主要構(gòu)透成分是由這些-軋化物形成的玻璃體，因此粉煤灰具有潛在的活性。即這種材料在水的參與下能與石灰等堿土金屬氧化物發(fā)生一系列發(fā)應(yīng)，生成具有水硬性的膠凝物質(zhì)，這一過程的形成和幵展就是路用二灰材料產(chǎn)生強度和整體構(gòu)造的原因所在。根據(jù)研究所知，在基層加固穩(wěn)定過程中，粉煤灰與石灰之間存在多種反響，有石灰自身的重結(jié)晶？石灰的碳酸化過 程，粉煤灰與石灰之間的離子交換和以與二灰之間的火山灰反響等，其中火山灰反響

10、 是二灰 材料強度形成的最主要原因。所謂的火山灰反響是石灰與粉煤灰中的活性氧化硅和氧化鋁作用，生成具有水硬性的水化硅酸鈣 C-S-H :和水化鋁酸鈣C A H丨；疑膠物。因此石灰、粉煤灰之間火山灰作用的經(jīng)歷戒卩反響的快慢和反響的程度將最終決定二灰材料強度的形成和強度的幵展。盡管粉煤灰具有可發(fā)生火山灰反響的潛在能力，但由于粉煤灰在形成過程受眾多原因的共同影響，使得粉煤灰顆粒的玻璃體構(gòu)造相對較為致密，可溶解并能直接發(fā)生反響的活性SiOz、A1心成分很少。粉煤灰除外表有少董斷鍵之外，具有潛在活性的成分大多是以聚合度較高的高聚態(tài)形式存在。而石灰與粉煤灰之間的火山灰反響要經(jīng)歷兩個過程，一是高聚態(tài)玻璃體在

11、堿性條件下解聚成低聚體(如單聚體SiO廠，二聚體Si20/-等，二是形成的低聚體 與石灰Ca(OH) 2發(fā)生所謂火山灰反響，生成水化硅酸鈣C-S-H和水化鋁酸鈣C-A-H 凝膠物。由于粉煤灰在高聚態(tài)時的 Si 0鍵和A1-0鍵的健能較大，普通條件下解聚能力有限，而且解聚速度也較慢。因此初期粉煤灰與石灰之間的作用大多集中于二灰反響的第一步上，即粉煤灰玻璃體的解聚過程上。因此二灰之間早期的反響程度必定很低，僅以物理過程為主，如石灰的重結(jié)晶或石灰與粉煤灰之間的離子交換步解聚的粉煤灰火山非常有限的。認為二灰材料早期強度校低的普遍共識即與此有關(guān)。只有經(jīng)歷一定的時間，逐 灰活性才能漸漸表現(xiàn)出來，使二灰材料

12、的強度得以形成和不斷的幵展。正是由于粉煤灰與石灰之間作用的這一特點，造成了二灰穩(wěn)定基層材料的施工可延遲性。當二灰穩(wěn)定材料拌和之后，在延遲施工不進展碾壓的過程中，盡管松散狀態(tài)下會對早期材料的物理作用效果產(chǎn)生一定的影響，但非常有限，而且也不會阻礙石灰的重結(jié)晶和離子交換，重要的是適當延遲施工并不會影響以后石灰和粉煤灰之間的火山灰反響。因為在二灰材 料剛拌和好的最初階段，混合料在微觀狀態(tài)下還只是一種非均質(zhì)狀態(tài)，特別是水分的 分布還 很不均勻，需要經(jīng)過一段所謂的悶料時間，使水分通過在材料顆粒外表的擴散而到達進一步重新分布。經(jīng)過這一過程，必然有利于以后混合料之間的相互反響。同時這一過程更加有利于石灰產(chǎn)生的

13、堿性條件隨水分的擴散而進一步均態(tài)化，為隨后的火山灰反響做好準備。如果拌和后立即輾壓，在壓實的狀態(tài)下會阻礙水分的充分擴散或是減緩這種擴散，這樣就有可能對以后的乞種反響不利。這正是延遲施工之后，最初的幾天強度不僅不降反而有一定提高的 原因所在。當然延遲施工超出一定時間，早期火山灰反響產(chǎn)生的凝膠物質(zhì)的作用在松散狀態(tài)下無法得到發(fā)揮，使強度會有所下降。但由于火山灰反響是一個長期的過程，二灰穩(wěn)定材料的強度仍可以在相當長的一段時期里不斷？形成和増長，現(xiàn)已有試驗證明當二灰材料延期達一個月以上時間，成型之后仍具有一定的強度和水穩(wěn)性。而單獨石灰或水泥穩(wěn)定類材料卻不具備這一特點，這兩類材料僅在很短的時間里就需成型，

14、否那么無法形成必要的強度。當水泥穩(wěn)定類基層材料碾壓時間超出水泥的終凝時間，甚至無強度形成。可見施工的可延遲性是二灰穩(wěn)定材料的一個獨有的特性。隨著壓實度的提高以與石灰用蜀在一定X困的增大，更加有利于二灰材料之間的相互作用與火山灰反響效果的發(fā)揮，從而表現(xiàn)為延遲效果的進一步提高。3 -實驗段駿證針對二灰材料的施工可延遲性特點，結(jié)合XX東強保稅港區(qū)一期物流加工區(qū)工程二批三標段進展了臉證。此工程有25萬平米的堆場，堆場構(gòu)違層為：山皮土 25cin +二灰碎石25cm+水泥穩(wěn)定碎石35cm+1 Ocm厚050聯(lián)鎖塊?？紤]到將來鉆芯取樣的方便 > 針對基層二灰碎石進展延遲性試驗。方法是按照生產(chǎn)配合 比

15、，將二灰碎石材料機械拌和后堆放在 一起。為防止水分蒸發(fā)，用塑料彩條布加以履蓋。經(jīng)過不同的堆放時間后， 按照生產(chǎn)路完全 一樣的施工過程進展攤鋪、碾壓。經(jīng)歷一段時間后，通過鉆芯的方式取樣，并進展飽水抗壓強度試驗。表5實驗段延遲性試驗結(jié)果正常施工延遲3天延遲5天延遲7天位置5區(qū)堆場1區(qū)堆場北側(cè)1區(qū)堆場南側(cè)6區(qū)堆場壓實度100. 5%104.2%102.2%102. 0%含水量10.0%6.1%10.2%10.9%實驗路表觀強5.21 MP a4.81 MP a5. 96 MP a6.42 MP a*因工地現(xiàn)場試驗條件的限制，很難對不同延遲性實驗路段的試驗過程完全控制一致，為使結(jié)果具有可比性，需要將鉆

16、芯取樣所得的強度結(jié)果進展數(shù)學(xué)處理，即將不同實驗段所得的飽水抗壓強度換算成每夭單位時間的結(jié)果，并乘以100得到所謂的實驗路表觀強度。由表5中的結(jié)果可看出，經(jīng)過不同時間的延遲之后，其強度結(jié)果幵展與正常施工路段根本保持一致，并未顯示出二灰材料經(jīng)過延遲其強度的形成和幵展會受到影響的現(xiàn)象，說明二灰材料確實具有所謂的施工可延遲性。而延遲時間最短的三天結(jié)果相對較低，那么可能是因拌和用水量明顯偏少所致，因此實現(xiàn)二灰材料的施工的可延遲性，要注意延遲期間含水 1:的 蒸發(fā)損失，碾壓時通過現(xiàn)場實測材料的含水董的大小，在需要時補充水分， 確保施工時材料 的水分處于一個合理的 X困。由于不同延遲實驗路段在試驗過程中所經(jīng)

17、受的變化因素在自然條件下無法加以人為控制如材料攤鋪后環(huán)境溫度的上下和變化的幅度以與試驗過程的一致性程度等原因的影響如基層與面層攤鋪的間隔時間、成型后到鉆芯取樣所經(jīng)歷時間的長短，使得試驗結(jié)果的規(guī)律性還有待進一步驗證。4?結(jié)語通過初步的室內(nèi)外試驗研究，證實石灰、粉煤灰材料具有校顯著的施工可延遲性，從而為二灰材料合理的延遲施工以與施工周期的合理安排提供了科學(xué)依據(jù)，使這類目前最常見的路用材料在使用過程中具有了更為寬松的條件。二灰材料施工可延遲性有以下特點：1施工的可延遲性是石灰、粉煤灰類材料的普遍特性，通常拌和后有一到三天最正確可延遲時間，且高比例的石灰用董比低比例的二灰材料有更顯著的延遲特征；2二灰材料施工可延遲性