利用粉煤灰处理过湿土(徐涛讲义)

.,利用粉煤灰处理过湿土可行性研究试验报告,主讲人：张武茅徐涛,.,荆东公路路基填筑具有施工期雨水频繁，土场地下水丰富，土的天然含水量高，部分土的CBR值低等特点。为了加快进度，保证质量，充分利用当地材料资源，我们对粉煤灰处理过湿土可行性及有关问题进行初步的室内试验研究。其研究结果报告如下：,.,一、粉煤灰材料,一、粉煤灰材料1、产地：荆州市热电厂干排粉煤灰。2、运距与价格：平均运距3050km，出厂价12元，到场价30元左右。3、产量：日产300T干排灰。并储有大量湿排灰。,.,4、基本性能化学成分,.,细度：通过筛分0.075筛余8%（水泥要求10%，故已达到水泥细度标准)。二灰强度（试验方法同水泥强度检验）绝对吸水率：50%,.,二、粉煤灰处理过湿土处理降水性能,试验采用了含水量为28.7%的过湿土，在不同时间观察含水量降低情况。对比分四个类型：纯土不掺结合料自然降水。掺纯生石灰降水。掺纯粉煤灰降水。掺石灰加粉煤灰降水。,.,结果如下图所示：,.,由上图可知，没经处理的土自身有一个风干过程，但降低速度很慢。掺入改善料的含水量其中也包括了自然风干效应，那么，必须除去纯土的含水量降低部分，作为掺入改善料的降低含水量的作用。如下图：,.,.,上图说明，掺入这些改善料，即使处在封闭状态（即实际施工时土处在大堆存在状态）结合料与土产生水化作用直接吸水，可以产生明显的降低含水量作用。也就是说改善土在碾压封闭后还有一个持续降水的作用。,.,粉煤灰化学反应机理：主要是火山灰反应R(OH)2+SiO2xRO-ySiO2-ZH2OR(OH)2+Al2O3xRO-yAl2O3-ZH2OR(OH)2+Al2O3+SiO2xRO-yAl2O3-Z-SiO2-wH2O,H2O,H2O,H2O,.,粉煤灰化学活性分析：粉煤灰中非晶质的玻璃体是形成复杂硅铝化合物的组成部分成分，其SiO2/Al2O3比值越大，强度就越高。荆州市热电厂干排粉煤灰SiO2/Al2O3比值为2.12。比值偏低。,.,.,小结1：掺入5%生石灰，可以使施工碾压含水量由28.7%下降到15.2%，完全能满足压实度100%的要求，碾压后含水量还可持续下降，使路基迅速固化成型。小结2：掺入2%熟石灰加6%粉煤灰，基本可以达到与石灰同等效果。造价明显降低。小结3：掺入10%纯粉煤灰，其降低含水量的效果相当于掺4%的生石灰。但其水化作用不显著，因为粉煤灰需要石灰（而且是熟石灰）才能激发其活性，主要是产生火山灰反应。,.,三、粉煤灰改善土的强度性能,过湿土的另一个主要改善作用是改善土的CBR值，提高土的承载力，使土基不产生后期压缩沉降。、取典型CBR不合格的粉质土（其值为2.87%），直接利用天然含水量（31%）掺各类改善剂击实成型，压实度在86%的状态下处理后CBR值比较处理结果如下表：,.,.,粉煤灰的应用情况：引沙庆林文章：“在美国石灰粉煤灰也不常用于稳定细粒土，其原因如下在野外条件下，石灰粉煤灰难于加入细粒土；石灰粉煤灰细粒土的强度水平较低（与稳定粒料比）；要求增加石灰粉煤灰的用量；可以采用其他稳定剂”,.,同时沙庆林指出：“我国在高等级道路上，也采用了石灰粉煤灰做底基层，例如西安-三原一级公路、西临高速公路和沪宁高速公路江苏段等。实践证明，石灰粉煤灰比石灰土更容易施工，特别是它一旦碾压结束后，就不怕下雨，可以较早在上通行施工车辆”,.,小结小结1：石灰粉煤灰改善土CBR值提高到10%以上。小结2：石灰粉煤灰改善土无侧限抗压强度，达到了一般二级路底基层强度要求，和粉喷桩强度要求。小结3：石灰粉煤灰改善土做上路床填料既经济，技术上又可行。,.,四粉煤灰改善土的膨胀性能估计,过湿土改善后是要有良好的水稳定性，也是应慎重考虑的问题。与改良前作比较，CBR试验中浸水4天的膨胀量情况如下表：,.,.,小结：石灰粉煤灰处理过湿土与其他改善剂处理过湿土都具有十分良好的耐水性，膨胀率由5.83%，降低到了0.06%，无明显的膨胀变化。这对解决过去工程出现的土基早期强度衰减有着十分重要的作用。,.,五、粉煤灰改善土的抗收缩的性能估价,限于试验设备限制，需做具体试验。但是，大量文献表明，在众多的改善剂中，粉煤灰是降低土的收缩性的最好材料。在公路路面基层施工技术规范中指出“石灰稳定细粒土最大干缩应变为31206030；水泥稳定细粒土最大干缩应变为27803950；二灰稳定细粒土最大干缩应变为3402630”，,.,沙庆林指出：“稳定细粒土水泥剂量越大，温缩系数越大，而二灰则与之相反。”几乎可以说，对改善土而言，二灰的剂量可以视降水需要无限制增加。证明由于石灰粉煤灰对过湿土有很强的沙化作用，有减少土基开裂的性能。,.,六、粉煤灰的用途与优点总结,1、利用粉煤灰处理过湿土有如下优点：可以直接掺入处理不须闷料，加快工程进度。吸水率高，吸水快，对于改善公安地区水田土，解决土源缺乏问题有极其重要的作用。掺入过湿土早期硬化速率较慢，压实性能好。明显提高土基的强度和水稳性，压缩沉降小。总量10%的二灰（石灰：粉煤灰=2:8）与掺6%石灰相比，可以降低结合料造价30%左右。,.,2、粉煤灰的其它工程用途：提高土的CBR值，解决上路床料源问题，而且成型后可立即保证施工车辆通行，对二期施工有利。可以用于填筑路堤包边土改善，使之与填沙保持材料的性能一致，防止包边界面出现纵向开裂。同时，可用作填沙运输车临时垫底，防止陷车。,.,可以考虑用作构造物轻质材料台背回填，既可以单独回填也可以与河沙掺用回填。其构造稳定，透水性好，重量轻，并且可以一次性用振动器振动密实，避免振动压实。但此问题有待另行研究论讨论。粉煤灰与水泥细度相同，也可以用于粉喷桩的施工，降低造价。增加桩下部粉喷桩量，解决粉喷桩深层拌和不均、吸水率低的问题。目前国内已有水泥加粉煤灰施工粉喷桩的先例，至于二灰在粉喷桩的施工应用，目前暂没有现成的经验和较为完整的资料介绍。必要时，可参考研究。,.,可以广泛用于泵送水泥砼、大体积砼，高温季节降低水化热，提高