摻粉煤灰的水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能的研究

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1、摻粉煤灰的水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能的研究徐江萍　　　　　黃　琪　　　　　李煥武(西安公路交通大學(xué))　(河南省交通廳質(zhì)監(jiān)站)　(河南省社旗縣公路段)摘要　本文通過大量系統(tǒng)試驗(yàn),分析研究了摻粉煤灰水泥穩(wěn)定碎石的抗裂性能。其中包括干縮性能、溫縮性能、劈裂抗拉強(qiáng)度?！　￡P(guān)鍵詞　水泥穩(wěn)定碎石　粉煤灰　抗裂性能1　前言水泥穩(wěn)定碎石具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度、抗水性和耐凍性，但是，水泥穩(wěn)定碎石不可避免地要產(chǎn)生收縮裂縫，而且水泥用量越多，裂縫也就越厲害，同時(shí)，裂縫經(jīng)常會(huì)反射到薄的面層上，從而影響面層的使用質(zhì)量和使用壽命。粉煤灰是

2、火力發(fā)電廠排放的廢渣，主要的環(huán)境污染物之一，但由于它是具有火山灰反應(yīng)性能的硅鋁質(zhì)材料，用于水泥穩(wěn)定碎石中能改善拌和物的和易性，增加后期強(qiáng)度,提高極限拉伸值。本文綜合研究了水泥-粉煤灰碎石的抗裂性能。2　原材料和配比水泥采用陜西耀縣產(chǎn)秦嶺牌325#普通硅酸鹽水泥，粉煤灰取自西安霸橋電廠，集料采用石灰?guī)r，級(jí)配用規(guī)范推薦的級(jí)配。粉煤灰化學(xué)成分見表1（略）。試驗(yàn)中采用水泥-粉煤灰碎石配比為10∶20∶70，7∶18∶75，6∶19∶75，5∶20∶75，對(duì)比試件的配比為消石灰∶粉煤灰∶碎石=7∶18∶75，5

3、∶15∶80及5%水泥砂礫。3　干縮試驗(yàn)本試驗(yàn)試件用靜壓法在其最大干容量重和最佳含水量時(shí)制成5×5×24cm小梁，集料最大粒徑為10mm，養(yǎng)生180d。采用試件兩側(cè)粘貼應(yīng)變片的方法，用電阻應(yīng)變儀測(cè)試。試件接好應(yīng)變儀半橋電路后，放入60℃恒溫箱中，2小時(shí)后，試件已恒溫，這時(shí)將各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變指示讀數(shù)全部調(diào)零，開始測(cè)試干燥收縮及相應(yīng)含水量，從開始到計(jì)算起，前48h每2h測(cè)一次應(yīng)變值和含水量，48h后，每4h測(cè)一次應(yīng)變值和相應(yīng)含水量，直到3次測(cè)定含水量為恒值時(shí)，結(jié)束全部試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2和圖1。水泥-粉煤灰碎石

4、干縮試驗(yàn)結(jié)果表2配　　　比干燥收縮系數(shù)(×10-6)G—1消石灰∶粉煤灰∶碎石7∶18∶7598.2G—2消石灰∶粉煤灰∶碎石5∶15∶8081.5G—35%水泥砂礫45.9G—4水泥∶粉煤灰∶碎石10∶20∶7088.2G—5水泥∶粉煤灰∶碎石7∶18∶7580.8G—6水泥∶粉煤灰∶碎石6∶19∶7576.3G—7水泥∶粉煤灰∶碎石5∶20∶7570.9試驗(yàn)表明：水泥-粉煤灰碎石的干縮系數(shù)略低于消石灰-粉煤灰碎石的，大于5%水泥砂礫的。配比相同時(shí)(G—1和G—5)，水泥-粉煤灰碎石的干縮系數(shù)亦略比

5、消石灰-粉煤灰碎石的低。當(dāng)集料為含量為75%不變時(shí)，隨著水泥用量的增加，干縮系數(shù)減小，但減小的幅度不明顯。這是因?yàn)榧弦研纬擅軐?shí)骨架型，整體材料中引起干燥收縮的毛細(xì)管作用、吸附水和分子間力作用及層間水作用的空間減小，再加上粉煤灰的微集料作用，使得整體的干縮系數(shù)取決于集料本身的干縮性能，水泥的增減對(duì)干縮性能影響不大。4　溫縮試驗(yàn)溫縮試驗(yàn)所采用試件的配比、制作、養(yǎng)生同干縮試驗(yàn)，試件養(yǎng)生齡期為180d，所有試件均在烘干后用電測(cè)法做溫縮試驗(yàn)。溫縮系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見表3（略）和圖2（略）。試驗(yàn)表明：水泥砂礫及水泥-

6、粉煤灰碎石溫縮系數(shù)的最高值在-20～-30℃范圍內(nèi)，二灰碎石的最高值在20～30℃內(nèi)。所有aW—T曲線均為凹形曲線，見圖2。所有試件均在溫度為0～-10℃范圍的溫縮系數(shù)最小。分析其原因，雖然試件均已烘干，但取出后，在貼應(yīng)變片、焊線等過程中吸收了少量空氣中的水分，二灰碎石較水泥-粉煤灰碎石及水泥砂礫吸收水分能力強(qiáng)，在0～-10℃時(shí)，試件內(nèi)部水分結(jié)冰膨脹，致使溫縮系數(shù)減小，因而二灰碎石的溫縮系數(shù)為負(fù)值。同時(shí)，水泥-粉煤灰碎石的平均溫縮系數(shù)高于消石灰-粉煤灰碎石的，小于5%水泥砂礫的。配比相同時(shí)(W—1和W

7、—5)，水泥-粉煤灰碎石與消石灰-粉煤灰碎石相比，高溫平均值略小，低溫平均值高得多。從表3還可以看出，水泥-粉煤灰碎石各配比中，隨水泥用量的增加，溫縮系數(shù)略有增加，但增加幅度不明顯，當(dāng)集料形成密實(shí)骨架后，膠結(jié)料大多存在于骨架空隙中，集料界面的膠結(jié)料很薄，整體的收縮主要取決于集料本身的收縮值，界面粘結(jié)料收縮性能的影響并不顯著。這一點(diǎn)從圖2也可以看出，固相物的作用不如液相物質(zhì)水分的影響顯著。5　劈裂抗拉強(qiáng)度劈裂抗拉強(qiáng)度也即間接抗拉強(qiáng)度,是評(píng)價(jià)材料抗裂性能的一項(xiàng)指標(biāo)。本試驗(yàn)選擇水泥-粉煤灰碎石的配比及對(duì)比試

8、件的配比同水泥-粉煤灰碎石的干縮試驗(yàn)。5%水泥砂礫試件的尺寸為C5×5cm，其余均為C15×15cm，所有試件標(biāo)養(yǎng)180天，最后一天飽水后測(cè)定劈裂抗拉強(qiáng)度，因齡期已達(dá)180天，故試驗(yàn)時(shí)無加載壓條，結(jié)果見表4和圖3。水泥-粉煤灰碎石劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表4編　號(hào)配　　　比QCr(%)QcP—1消石灰∶粉煤灰∶碎石7∶18∶750.7512.60.62P—2消石灰∶粉煤灰∶碎石5∶15∶800.6818.10.50P—35%水泥砂礫1.4715.41.09P