交通部西部交通科技项目-交通科技管理中心

火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 1 火山灰材料在道路工程中的应用研究火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本报告简本 一 项目研究目的意义一 项目研究目的意义 从上世纪 90 年代 我国公路建设进入了快速发展时期 截至 2007 年 底 公路通车总里程达 357 3 万公里 高速公路 5 36 万公里 公路建设有 效的促进了经济的发展 然而由于中西部地区面积大 自然环境恶劣 人 口密度小 地方财政能力有限 并且缺乏投资价值 加上一些地区缺少砂 石等传统筑路材料 使得中西部公路建设受到严重制约 经济发展也受到 限制 提高地产材料的使用性能是解决当前困境的重要途径 火山灰材料 分布在我国东北 西北的诸多省份和地区 储量巨大 因此积极开展火山 灰材料在公路工程中的应用 利用有限的资金增加公路总里程 提高公路 建设质量具有重要的意义 吉林省火山灰资源十分丰富 是国内率先开展火山灰在道路工程中应 用的省份之一 具备进行火山灰用于公路工程研究的物质 技术基础 吉 林省交通科学研究所于 2003 年承担了西部交通建设科技项目 火山灰材料 在道路工程中的应用研究 主要进行了火山灰分布调查 火山灰物理化学 性质测试 火山灰实体工程调查等工作 在此基础上制定科学的研究思路 开展了火山灰填筑路基 火山灰稳定路面基层材料 磨细火山灰改善水泥 混凝土和沥青混凝土性能等方面的系统研究 并通过实体工程进行了验证 总结出切实可行的应用工艺措施 本课题研究成果能够成功的指导季冻区 火山灰材料在公路工程中进行全方位应用 经济和社会效益显著 研究意 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 2 义重大 二 国内外技术现状二 国内外技术现状 由于火山灰材料具有隔温性能优良 化学活性高 开采方便 成本低 廉 分布广泛 储量丰富等特点 使其在世界各国建筑业及工业中得到普 遍应用 古罗马人曾利用火山灰制成粘结材料建起了高达 10 层楼的神庙 还用 它建成了可容纳 5 万人的规模宏大的可里西剧场 此后 日本 瑞士 德 国与法国都把火山灰当作建筑材料出售 直到二百年前 火山灰与石灰的 混合物还被认为是世上最优良的胶粘建筑材料 此外 近年来国外也对火 山灰替代水泥的混凝土性能进行了相关试验研究 火山灰材料在我国的应用起步相对较晚 应用时间最长 技术最成熟 的方式是利用火山灰材料制作水泥 并已在实际工程中成功应用 公路交通部门从上世纪 90 年代初开始研究火山灰材料在道路工程中的 应用 吉林省交通科学研究所于 1990 1992 年承担了省交通厅项目 火山 灰混合料在道路基层中的应用 研究 该课题取得了阶段性成果 但由于 当时的研究手段和方法较落后 对火山灰混合料的抗冲刷 抗收缩 耐久 性等研究的不够 并且应用范围较窄 仅用于道路基层 所以火山灰材料 并未能在道路工程中得到广泛的应用 在国内 内蒙古的杨福珍等人分析了乌兰哈达火山渣的击实性能 并 于 2000 年在国道 208 线二连浩特至白音察干段路基中进行了试验 提出了 乌兰哈达火山渣路基的回弹模量及施工要点 对当地火山渣路基设计和施 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 3 工具有参考价值 在火山灰改性沥青性能方面 一些资料中探讨了富含天 然火山灰的特立尼达 TLA 湖沥青性能研究 实体工程应用 而没有涉及 人为在沥青中添加磨细火山灰的相关报导 综上 国内外相关资料中未见对火山灰混合料填筑路基 基层以及相 关设计参数与施工工艺进行系统的研究及密切相关的报道 三 项目研究内容及技术路线三 项目研究内容及技术路线 1 研究内容 研究内容 本项目立足于吉林省丰富的火山灰资源和已有火山灰用于道路工程的 研究成果 主要研究内容如下 1 火山灰分布 材料性质调查及用于道路工程中的可行性分析 2 火山灰填筑路基压实稳定技术 隔温性及边坡稳定技术的研究 3 火山灰用于道路基层的强度 抗冻性 抗收缩性 抗疲劳等路用性 能研究 4 火山灰用于水泥混凝土路面中的应用研究 5 磨细火山灰改善沥青混合料性能的研究 6 总结项目成果 撰写 公路火山灰材料设计与施工技术指南 2 技术路线 技术路线 国内外火山灰资源分布及储量调查 有代表性火山灰材料物理 化学 性质及颗粒组成分析 火山灰在道路工程中应用方式可行性分析 火山灰 基层实体工程使用性能调查 室内试验及理论分析 结合季冻区特点给出 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 4 火山灰材料在道路工程中应用的参考指标 实体试验工程的修筑 跟踪测 定及数据的分析和整理 火山灰在道路工程中应用效果评价 总结设计施 工工艺 形成指导文件 四 项目的关键技术四 项目的关键技术 本项目的关键技术如下 1 火山灰材料路用性能的特殊性 不同产地火山灰的变异性 2 火山灰混合料用于道路工程中的设计参数与施工工艺 3 火山灰混合料用于路面基层 面层的耐久性 抗冻性 4 火山灰填筑路基的隔温性 抗冻性 5 总结项目成果 公路火山灰材料设计与施工技术指南 编写 五 项目的依托工程五 项目的依托工程 本课题在研究过程中 依托工程的实施地点主要选择在吉林省东南部 山区 具体为抚松县境内北岗至松江河三级公路 砬子河至安抚界三级公 路及长白县境内的长白山南坡旅游公路 详见表 5 1 所示 表表 5 1 试验路试验概况试验路试验概况 试验路施工路线试验路施工路线试验路内容试验路内容 试验路长度试验路长度 kmkm 路面路面 路基路基 宽度 宽度 m m 路面面层路面面层 基基 层厚度 层厚度 北岗至松江河公路北岗至松江河公路路面基层路面基层 1 11 16 7 56 7 57 157 15 砬子河至安抚界砬子河至安抚界 公路公路 路面基层路面基层 1 01 06 7 56 7 57 157 15 填筑路基填筑路基 火山灰边坡防护火山灰边坡防护 路面基层路面基层 长白山南坡边防旅长白山南坡边防旅 游公路游公路 水泥砼面层水泥砼面层 8 958 957 8 57 8 5 沥青 沥青 7 207 20 水泥 水泥 20 2020 20 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 5 六 项目的主要成果六 项目的主要成果 项目组通过近 4 年的研究工作 针对火山灰材料的性质 结合季节性 冰冻气候对路基 路面 基层的要求 通过大量的试验研究和对依托工程 进行跟踪观测 以及系统的理论分析和效果评价 取得了一系列的研究成 果 完成了项目合同所规定的内容 达到了预期目标 现将成果简要介绍 如下 1 火山灰分布与性质及在道路工程中应用的可行性 火山灰分布与性质及在道路工程中应用的可行性 1 通过调查得知世界范围内火山灰资源十分丰富 尤其是我国东北 及西部地区 火山灰材料分布比较集中 且储量巨大 2 选取有代表性的火山灰进行物理 化学性质及颗粒组成分析 依 据火山灰物理 化学性质及天然级配组成分析结果 课题组推荐了火山灰 材料拟在道路工程中的应用范围 3 已有的一些火山灰基层试验工程使用性能有好有坏 说明火山灰 可以成功的应用于道路基层 但应根据火山灰的属性来确定基层混合料配 比 最大粒径以及集料级配才能取得良好的效果 4 目前火山灰利用方式狭窄 造成使用量少 丰富的火山灰资源没 有充分被开发 应结合火山灰的隔温性 多孔性等进行多种方式应用 如 火山灰孔隙率大 用作垫层及填筑路基时能具有良好的隔温作用 一些产 地的火山灰满足水泥混凝土路面粗集料技术指标要求 可替代水泥混凝土 中的部分粗集料承担骨架作用 火山灰天然级配接近基层材料要求 硬度 较高 可用作石灰 水泥稳定类基层集料 火山灰的活性较大 能够用作 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 6 板体性基层材料的结合料 磨细火山灰内部孔隙仍占较大比例 用于沥青 混合料能起到 SMA 中的纤维作用 改善沥青混合料性能 2 火山灰修筑路基稳定技术的研究 火山灰修筑路基稳定技术的研究 针对火山灰用作路基填料的压实技术 抗冻性 隔温性及边坡防护技 术进行了系统的研究 研究结果表明 1 火山灰材料经和一些细粒土或细粒灰掺配后 大于现行 公路路 基设计规范 JTG D30 2004 中各级公路对路床土最小强度CBR的要求 压实度也满足要求 如图6 1所示 2 火山灰 火山渣与碎石混合时 混合料粗细颗粒搭配合理 碎石 形成骨架 火山灰 火山渣填充其内 经碾压可形成密实度 强度高的路 基 3 火山灰材料填筑路基与不同土质掺配时 比例很重要 实际施工 时应根据试验结果进行填筑 7 9 11 13 15 17 19 火山渣 火山灰 火山渣 3 8 火山灰 火山砂 2 8 火山渣 碎石土 40 60 火山渣 碎石土 60 40 火山灰 火山渣 碎石 10 50 40 CBR值 压实度 93 压实度 95 图图6 1 压压实实度度93 和和95 时时CBR值值 4 进行火山灰材料冻胀率及导热系数试验 火山灰和粘土路基冻深 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 7 观测 如图 6 2 图 6 3 所示 得出火山灰填筑路基比粘土路基具有更好的 稳定性和抗冻性的结论 并结合火山灰路基填料的特点给出了火山灰路基 最小填土高度 图图 6 2 导导热热系系数数测测定定仪仪 图图 6 3 温温度度传传感感器器埋埋设设 5 对火山灰路基边坡进行了稳定性验算 结果表明混合填筑的火山 灰路基边坡具有一定的稳定性 边坡稳定滑动面示意图如图 6 4 所示 图图6 4 边边坡坡稳稳定定分分析析滑滑动动面面示示意意图图 6 结合试验路实体工程 介绍了植草 粘土包边 叠拱防护 三维 植被网等边坡防护方式在火山灰路基上的施工工艺和效果 提出了火山灰 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 8 路堤适用的边坡防护型式及条件 如图 6 5 图 6 8 所示 图图 6 5 植植草草皮皮防防护护效效果果图图 图图 6 6 砌砌石石防防护护效效果果图图 图图 6 7 三三维维网网护护坡坡 图图 6 8 粘粘土土包包边边防防护护效效果果图图 3 火山灰稳定类基层的研究 火山灰稳定类基层的研究 通过对火山灰基层混合料的力学性能 抗收缩性能 抗疲劳性能 抗 冻性能 抗冲刷性能 反应机理的研究 主要得出以下结论 1 石灰火山灰类基层与水泥石灰火山灰类基层较水泥火山灰类基层 强度增长均匀 后期强度高 建议实际工程中使用石灰火山灰类基层与水 泥石灰火山灰类基层 结合料中石灰剂量不得小于 6 应用时通过试验确 定合适的配合比 2 火山灰混合料 360d 龄期强度较 180d 龄期强度有 10 20 的提 高 证明火山灰基层在施工结束后的使用过程中具有一定的强度增长潜力 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 9 3 火山灰路面基层抗压回弹模量分布为 870 1346MPa 低于传统 半刚性基层的抗压回弹模量 但位于适合沥青路面的基层模量范围内 火 山灰混合料劈裂强度分布于 0 49 0 77 MPa 之间 和二灰碎石及水泥稳定 砂砾的劈裂强度相近 4 火山灰混合料具有较好的抗冻性能 能够抵抗重冰冻地区中湿和 潮湿段对基层混合料产生的冻融破坏 5 火山灰混合料的疲劳曲线和二灰碎石混合料的疲劳曲线出现了交 叉 说明火山灰基层的抗疲劳性能接近二灰碎石基层 三种混合料的疲劳 曲线如图 6 9 所示 疲劳曲线 y 0 0629Ln x 1 3485 R2 0 9783 y 0 0571Ln x 1 2209 R2 0 8964 y 0 0297Ln x 0 9777 R2 0 9546 0 00 0 20 0 40 0 60 0 80 1 00 1 20 1 00E 001 00E 011 00E 021 00E 031 00E 041 00E 051 00E 061 00E 07 A组疲劳B组疲劳二灰碎石 对数 A组疲劳 对数 B组疲劳 对数 二灰碎石 图图 6 9 三三种种混混合合料料疲疲劳劳曲曲线线 6 火山灰稳定基层材料的干缩系数为传统半刚性基层干缩系数的 1 3 1 2 温缩系数约为传统半刚性基层材料温缩系数的 1 4 1 2 说明火 山灰稳定基层具有良好的抗收缩性能 火山灰材料的多孔隙结构和基层混 合料中较多的粒料成分是火山灰稳定基层混合料具有良好的抗收缩性能的 主要原因 如图 6 10 图 6 11 所示 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 10 0 00E 00 1 00E 05 2 00E 05 3 00E 05 4 00E 05 5 00E 05 6 00E 05 干缩系数 二灰碎石 水泥稳定砂砾 石灰 火山灰粉 混合碎石 2 4 94 水泥熟料 火山灰粉 混合碎石 3 3 94 水泥 石灰 火山渣 2 8 90 水泥 石灰 火山渣 碎石 2 8 40 50 水泥 石灰 火山渣 碎石 2 10 48 40 水泥 石灰 火山渣 碎石 2 8 50 40 图图 6 10 火火山山灰灰基基层层混混合合料料干干缩缩系系数数 0 00E 00 5 00E 06 1 00E 05 1 50E 05 2 00E 05 2 50E 05 3 00E 05 温缩系数 二灰碎石 水泥稳定砂砾 石灰 火山灰粉 混合碎石 2 4 94 水泥熟料 火山灰粉 混合碎石 3 3 94 水泥 石灰 火山渣 2 8 90 水泥 石灰 火山渣 碎石 2 8 40 50 水泥 石灰 火山渣 碎石 2 10 48 40 水泥 石灰 火山渣 碎石 2 8 50 40 图图 6 11 火火山山灰灰基基层层混混合合料料温温缩缩系系数数 7 火山灰稳定基层强度形成的本质是石灰 水泥等材料提供的 Ca OH 2与火山灰中的活性组分进行火山灰反应 即 Ca OH 2对火山灰材料 中的玻璃体所含的硅氧 铝氧微晶格作用 使其崩解 溶解 与 Ca2 生成 难溶于水的二次水化物水化硅酸钙 水化铝酸钙等 石灰火山灰稳定基层 混合料较水泥火山灰稳定基层混合料含有更多的 Ca OH 2 因此前者较后者 具有更高的强度 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 11 4 火山灰在水泥混凝土路面中的应用 火山灰在水泥混凝土路面中的应用 1 火山渣替代水泥混凝土中部分粗集料 室内试验结果表明 火山渣替代水泥混凝土路面中的部分粗集料是可 行的 最佳掺配比例为 80 实体工程如图 6 12 图 6 13 所示 图图 6 12 辉南万线火山渣水泥路面辉南万线火山渣水泥路面 图图 6 13 辉南万线火山渣水泥路面芯样辉南万线火山渣水泥路面芯样 2 磨细火山灰用作水泥混凝土掺料的研究 对不同掺配比例的水泥混凝土进行了工作性 力学性能及耐久性试验 得出在合适的掺量下 磨细火山灰对水泥混凝土的工作性 力学性及耐久 性确实有积极的提高作用 并且减少了水泥用量 降低了造价 最佳掺量 为15 实体工程图片如图6 14 图6 15所示 图图 6 14 水泥混凝土预制块水泥混凝土预制块 图图 6 15 现浇水泥混凝土现浇水泥混凝土 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 12 5 磨细火山灰改善沥青混合料性能的研究 磨细火山灰改善沥青混合料性能的研究 1 磨细火山灰改性沥青性能研究 对不同填料类型的沥青胶浆进行 DSR BBR 试验 如图 6 16 图 6 17 所示 图图 6 16 沥沥青青胶胶浆浆 D DS SR R 试试验验 图图 6 17 沥沥青青胶胶浆浆 B BB BR R 试试验验 试验结果表明磨细火山灰对沥青胶浆高温性能改善效果比较明显 粉 胶比 1 0 时 掺有火山灰的沥青胶浆车辙因子平均提高程度已经达到了 66 64 且提高程度随着粉胶比的增大而增大 同时在低温性能方面也有 一定程度的改善 2 磨细火山灰对沥青混合料性能的改善 将磨细火山灰以填料的形式替代矿粉掺入沥青混合料中 进行了两次 试验 综合两次试验结果可知 掺加火山灰对沥青混合料的水稳性改善效果不十分明显 在高温性能方面 无论掺有哪种类型火山灰的沥青混合料动稳定度 相对于只掺加矿粉的混合料都有较大程度的提高 平均提高程度 53 9 在低温性能方面 不同类型以及不同掺配比例的火山灰改善效果差 别比较大 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 13 3 磨细火山灰改性沥青机理的分析 火山灰的多孔隙结构以及比表面积大的特点 使其具有很强的吸附功 能 可以将沥青中的油分吸入孔中 从而改变了沥青中各成分的平衡关系 同时 和吸入孔的成分产生机械锁力 因而增加沥青的粘度 使沥青能有 效地附着在集料表面 降低沥青的流动性 增加流变阻力 这也是火山灰 能够起到改性作用的根本原因 图 6 18 图 6 19 分别为抚松火山灰及长白 火山灰在电镜下的微观结构 图图 6 18 抚松火山灰扫描电镜照片抚松火山灰扫描电镜照片 图图 6 19 长白火山灰扫描电镜照片长白火山灰扫描电镜照片 砬子河火山灰放大砬子河火山灰放大 15000 倍倍砬子河火山灰放大砬子河火山灰放大 30000 倍倍 北岗火山灰放大北岗火山灰放大 10000 倍倍 北岗火山灰放大北岗火山灰放大 30000 倍倍 放大放大 10000 倍倍 放大放大 30000 倍倍 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 14 6 火山灰试验路施工及关键技术研究 火山灰试验路施工及关键技术研究 介绍了火山灰试验路的方案 施工过程及检测结果 试验路的检测结 果验证了室内试验研究结果的正确性 并且针对火山灰路基 基层的特点 总结了关键施工技术 为编写施工技术指南奠定了基础 火山灰在路基 基层及水泥混凝土路面应用中的关键技术主要包括以 下内容 1 火山灰路基 基底处理 火山灰质轻 相互间粘结力小 应对基底为火山灰材料的路段进行处 理 确保基底达到稳定状态 可针对不同情况采取直接碾压 换填后碾压 耕起碾压等方式处理 掺配试验 由于火山砂 火山渣沿路线物理性质及颗粒组成变化较大 并且和其 他材料的掺配比例对压实质量影响明显 应提前选定足够的取料地点 按 照 公路土工试验规程 JTG E40 2007 对借土场和料场的料进行含水 量 密度 颗粒大小分析等试验及掺配试验 摊铺与碾压 由于火山渣为粒状材料 颗粒级配对压实效果影响很大 因此在施工 中应尽量选择级配良好 粒径较小的火山渣 必要时要进行碾碎 为使火 山渣的大颗粒被压碎而形成良好的级配 宜用吨位较大的压路机进行碾压 最好不小于 14t 火山渣路基在最后一层施工时 先稳定碾压几遍 然后再 洒布一薄层细粒土进行碾压 由于压实层上部颗粒较粗 细料偏少 火山 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 15 渣路基分层碾压间隔时间宜短 避免施工及其他车辆影响而造成火山渣路 基的松散 从而影响路基平整度及稳定性 含水量控制 在火山灰路基的施工中 对含水量控制可放宽一些 洒水不宜过多 也可不洒水 直接进行碾压 但需增加碾压遍数或压路机的吨位 压实度控制 由于火山渣为粒状材料 由于松散 孔隙大 易被压碎等特性及火山 灰颗粒的不均匀性 火山渣路基的压实度检测与一般土基相比较为困难 试验中所采用的灌沙法效果也不会太理想 检测结果必定会有一定的离散 性 所以可进行工地现场控制 以碾压遍数控制 当顶面压实稳定 无轮 迹时可判定其为密实状态 边坡稳定验算 由于火山灰密度小 相互之间的粘结力小 影响路基边坡的稳定性 即使在掺配其它细料作为路基填料时 对于较陡的路基边坡也应根据混合 料的性质进行路基边坡稳定验算 边坡防护 火山灰路基边坡抗冲刷能力较差 应结合路基经过地区的边坡防护材 料分布采取因地制宜的防护措施 2 火山灰稳定基层 配料 由于火山灰稳定基层混合料的性能和各组分的构成比例密切相关 并 且火山灰资源分布范围广 各地火山灰性质有一定差异 因此施工过程中 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 16 要结合火山灰基层混合料的配比作适当的验证性试验后再施工 即遇到火 山灰物理化学性质 颗粒组成等有变化时 重新做配比试验 拌和 由于火山灰材料吸湿性强 对火山灰稳定基层混合料要采用厂拌 厂 拌能够保证配料比例准确 拌和均匀 含水量容易调整 由于拌和均匀 无机结合料可以充分进行水化作用 从而加速混合料的早期成型 火山灰粒径过大不仅使混合料易产生离析 并且摊铺碾压困难 因此 为了准确计量和确保材料级配 在原有设备的投料斗上加一道粉碎机 用 来粉碎粒径超过 37 5cm 以上的火山渣材料 摊铺 火山灰基层混合料摊铺采用推土机和平地机结合的方法 混合料运输 到现场之后 先用推土机推平 对于道路边缘则由人工铲料来填平 同时 粒径较大的碎石 由工人随时拣出 推土机将混合料推平之后 再由平地 机来进行找平 找平之后压路机进行碾压 防离析 由于火山灰集料与碎石相比缺少棱角性 与细粒土相比缺少粘结性 因此在火山灰拌合 运输 摊铺过程中 存在火山灰大料离析现象的发生 其主要发生在拌合过程中 集料传送 运输过程的混合料装卸料 以及摊 铺过程中 集料离析将造成局部细集料和结合料偏少 势必会造成混合料 的摊铺难以成型 如离析面积过大 将引起路面的破坏 所以离析是火山 灰基层混合料施工的一个关键问题 分析解决措施如下 控制最大粒径 二级及以上公路的火山灰基层混 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 17 合料最大粒径应小于 32 5mm 三级以下公路混合料最大粒径应小于 37 5mm 控制火山灰集料的级配 避免混合料中细集料过少或某一档集料 空缺 装卸料及摊铺过程中应注意车辆的移动及速度 以减小混合料的离 析 加强对摊铺后离析的检测 一旦发生离析应及时处理 压实度控制 采用灌沙法测定火山灰稳定基层压实度 由于室内试验冲击力的作用 部分火山渣被打碎 造成最大干密度较高 因此实测压实度较其它半刚性 基层略低 故建议火山灰混合料基层要求达到的压实度为 94 95 若采 用振动压路机 其压实度应适当提高 养生 湿度 温度条件对火山灰稳定基层强度形成过程 特别是早期强度影 响较大 因此要加强碾压后的早期养生 确保混合料基层强度的增长 由 于火山灰稳定基层早期强度较低 所以养生过程中要封闭交通 待基层强 度达到要求后才可开放 试验路检测 图图 6 206 20 北岗至松江河试验路芯样北岗至松江河试验路芯样 图图 6 216 21 砬子河至安抚界试验路芯样砬子河至安抚界试验路芯样 火山灰基层试验路经过 3 年的运行后 对其强度和成型情况进行了检 测 经过检测 弯沉值均满足设计要求 而芯样也具有良好的强度 见图 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 18 6 20 图 6 22 图图 6 226 22 长白山南坡旅游公路试验路芯样长白山南坡旅游公路试验路芯样 3 火山灰用于水泥混凝土路面 水灰比控制 火山灰吸水性强 用于水泥混凝土路面时水灰比较大 大的水灰比影 响水泥混凝土的抗冻性 在满足和易性时尽量降低水灰比 火山渣技术指标控制 压碎值 吸水率及磨耗值等指标是决定火山渣是否能够作为粗集料替 代部分碎石的标准 应控制施工现场的检测密度与频率 确保工程质量 加强防离析控制 火山渣密度明显小于碎石 在混凝土装卸过程中易于产生离析 影响 工程质量 应加强防离析控制 水泥混凝土预制块施工 平整基层 基层应坚实 平整 防止漏空造成砌块倾斜翘起 影响结 构整体受力 在基层顶面铺 5cm 标号为 M7 5 水泥砂浆用于稳定防水 抹平 使基层表面平整 嵌缝 嵌缝用砂应过筛去掉 2 5mm 以上粒径的砂子 采用小型振动器 灌砂 嵌缝灌砂直至密实为止 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 19 搬运铺装 搬运铺装过程中 避免边角断裂损伤 影响外观 并使接 缝工作量加大 现浇水泥混凝土路面施工 水泥混凝土搅拌 含水量的变化对混凝土坍落度的影响是显而易见的 由于磨细火山灰地加入 使得此时混凝土与传统混凝土略有不同 应引起 施工者足够的重视 摊铺前的准备工作 洒水量要根据基层材料 空气温度 湿度 风速 等诸多因素来确定洒水量 即保证摊铺混凝土前基层湿润 而且尽可能洒 布均匀 尤其在基层不平整之处禁止有存水现象 摊铺后的养护 磨细火山灰水泥混凝土吸水率大 在气温高 风速大 的季节施工 在养护过程中 要保证水泥混凝土的需水量 确保水化反应 充分进行 七 经济 社会及环境效益分析七 经济 社会及环境效益分析 结合该课题中各专题的研究成果及试验实体工程 分析本项目所能够 产生的经济效益 环保效益和社会效益 1 经济效益 经济效益 火山灰填筑路基 可以利用挖方段挖余的火山灰 这样既可以减少弃 方又可以减少填筑路堤的借方运土 既降低工程造价 又节约取 弃土占 地 同时一些路段由于填筑火山灰路基 明显降低了道路冻深 降低了路 堤高度 节约了造价和占地 1 火山灰填筑路基 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 20 长白山南坡旅游边防公路是连接省道朝长公路和长白山天池的旅游边 防公路 全长 46 601km 路基宽度 8 5m 原设计采用粘土填筑路基 但由 于路线位于长白山国家级自然保护区内 为保护长白山自然环境 保护区 内禁止取土和弃土 在长白山南坡旅游公路路基施工期间 采用了本项目 的研究成果 用 60 的火山灰掺加 40 的碎石土填筑路基 9km 减少借方效 益 1217 634 万元 减少弃方效益 1033 653 万元 节约占地效益 283 5261 万元 合计 2534 8131 万元 在长白山南坡 K18 K24 段 由于火山灰填筑路基降低 0 6m 的填土高 度 减少借方效益 576 06 万元 减少碾压效益 35 52 万元 节约占地效益 394 2595 万元 合计 1005 8395 万元 由上述分析可见火山灰填筑路基降低了工程造价 具有显著的经济效 益 火山灰基层 由于近几年基础设施建设大规模开展 砂石材料供应紧张 一些砂砾 需长距离远运 鉴于这种原因 相关管理部门决定 长白山南坡旅游公路 北岗至松江河和砬子河至安抚界公路全部采用火山灰混合料基层 替代原 水泥稳定砂砾基层 长白山南坡旅游边防公路路线长度 46 601km 路面基层宽度 7 5m 基 层厚度 20cm 共节约工程造价 1006 4073 万元 北岗至松江河 砬子河至 安抚界两条路线长度合计 71 407km 路面基层宽度 6 5m 基层厚度 15cm 共节约工程造价 711 1556 万元 通过火山灰基层与水稳砂砾基层经济性对 比分析可得出对砂砾类等材料缺乏地区 采用火山灰混合料修筑道路基层 火山灰材料在道路工程中的应用研究 报告简本 21 其经济效益显著 火山灰水泥混凝土路面 吉林省辉南县交通局于 2003 年利用火山渣替代 80 碎石修筑的 29km 火 山渣水泥砼路面实体工程 全线共节约 246 5 万元 样万线三级公路现已 运营 5 年以上 目前使用状况良好 项目组在长白山南坡旅游公路 K43 100 K43 600 K35 700 K36 200 区间内应用了磨细火山灰作为水泥 混凝土掺料技术 共节约 1 18 万元 可见火山灰材料在水泥混凝土路面中 的两种应用方式均可带来明显的经济效益 综上所述 在项目研究期间 利用已成熟的研究成果 结合实际工程 的需要 在工程中应用火山灰材料筑路 累计节约造价 5505 8955 万元 经济效益显著 2 环境效益 环境效益 火山灰的合理应用对环境保护可起到一定的作用 特别是对旅游区及 自然保护区内公路 主要包括以下三个方面 1 减少火山灰弃方 火山灰分布在火山口方圆几十至几百公里的范围内 且火山灰覆盖层 厚几米至几十米不等 而公路一般的填挖高度为几米至十几米 因此在火 山灰分布地区修筑公路 若仅采用传统筑