高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的路用性能研究(1).

1、高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的路用性能 研究（1） 本文从高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的化学成分入手，阐述了高钙粉煤灰与粉煤 灰混合料的强度形成机理。根据公路无机结合料稳定材料试验规程的相关 试验方法，对高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的强度、模量、水稳定性等路用技术 性能进行了系统的试验研究，并分析了其强度的影响因素。试验结果表明，高 钙粉煤灰与粉煤灰混合料具有较高的强度、模量和较好的水稳定性，其各项技 术性能满足现行规范的求，可以作为各级公路的底基层或基层材料。 关键词：高钙粉煤灰 粉煤灰 基层 试验研究 强度 1 引言 粉煤灰是火力发电厂的一种工业废弃物，是磨细的煤粉燃烧后从烟道排出的废 渣，俗称“飞灰

2、”。当发电厂采用立式旋风炉时，需在燃煤中加入一定比例的 石灰石（一般为810%，共同磨细后喷入炉膛高温燃烧，炉渣呈融熔状态由 炉底排出，而炉中排出的飞灰即为高钙粉煤灰，它是CaO含量较高的粉煤灰 全国电厂每年都排出大量的粉煤灰和高钙粉煤灰，各大城市电厂中均有很大的 储量，其堆放占用了大量的土地资源。将这些粉煤灰废弃物利用起来，修筑道 路，不仅可以为道路建设提供建筑材料，减少取土毁地面积，还能减少工业废 料的堆放占地面积及对环境的污染，有利于环保。具有很大的经济效益和社会 效益。目前，工程中多以石灰、水泥等与普通粉煤灰的混合料来作为公路的 （底）基层材料，本文介绍高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的主路用

3、技术性能。 2 原材料性质 粉煤灰主由玻璃质（非晶质）的空心球状颗粒组成，其玻璃质含量占71% 88%。为了防止粉煤灰在空气中扬尘，往往向干灰堆浇水或将粉煤灰排放在水池 中，含水量较大，另外粉煤灰特有的结构不但使颗粒之间可以充水，而且颗粒 本身的空洞含水，故粉煤灰的含水量变化幅度较大，一般为1 8% 87%。但其自 身无持水能力，在空气中很快风干。粉煤灰的玻璃质中空结构使得粉煤灰材料 结构疏松，干容重较小（6.111.9kN/m3）。粉煤灰内聚力c值很小，自身难 以成型。 高钙粉煤灰的CaO含量较高，与普通粉煤灰同属 CaO-Al2Q-SiO2-H2O系统，其活 性较高，遇水有自硬性，可以作为

4、一种无机结合料使用。高钙粉煤灰与粉煤灰 的主化学成分如表 1 所示。 粉煤灰种类 表1 高钙粉煤灰与粉煤灰的化学成分（ %） 主成分 Fe2O3 Al2O3 SiO2 CaO 烧失量 其它 普通粉煤灰 6.59 32.73 48.81 3.87 5.92 2.08 高钙粉煤灰 5.51 35.92 19.51 12.17 5.63 普通粉煤灰自身活性较低，但与高钙粉煤灰混和后，高钙粉煤灰能够激发普通 粉煤灰的活性，二者发生一系列的化学反应，使高钙粉煤灰与粉煤灰混合料形 成较高的强度、刚度和水稳定性。 就化学组成的本质而言，高钙粉煤灰与粉煤灰混合料和石灰粉煤灰基本相同， 根据加固土原理 3 ，高

5、钙粉煤灰与粉煤灰混合料加水拌和后，其中所含的 CaO 与微粒之间的水反应生成 Ca(OH, Ca(OH水解电离使环境碱化，在碱性条件 下粉煤灰混合料中的 SiO2、Al 2O3 等物质缓慢溶解，高钙粉煤灰与粉煤灰发生火 山灰反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质。同时，高钙粉煤灰中存 在一定量的C3A和GS,遇水生成CAH和CSH系化合物。主化学反应式如下： CaO HO Ca(OH). 2 Ca(OH厂 Ca 2OH mCa(OIH)SiO2 (n-m)H 2 mCaO?Si2?nHO mCa(OIH)AI 2O (n-m)H 2mCaO?AO?nHO 3CaO?AO 6H2X 3CaO

6、?AiO?6HO 随着各种化学反应的不断深入和部分水分的散失，上述胶凝物质逐步结晶，转 化为更为稳定的晶体，同时，部分 Ca(OH)与混合料孔隙中的CO反应生成晶态 的CaCO(方解石)。 Ca(OH CQCaC肌 H2O 这些晶体物质相互交织构成空间网状结构，使高钙粉煤灰与粉煤灰混合料形成 较高的强度、模量和水稳定性。本文在初步研究的基础上，就几种典型配比的 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的路用性能进行试验研究。 摘本文从高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的化学成分入手，阐述了高钙粉煤灰与粉 煤灰混合料的强度形成机理。根据 本篇论文是由3COM文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站 的，论文版权属原

7、作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否 者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。 3 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的抗压强度 根据公路无机结合料稳定材料试验规程(JTJ057 94)的相关方法，对不 同配比的高钙粉煤灰与粉煤灰混合料进行制件、养生，测得其各龄期浸水无侧 限抗压强度试验结果如表 2 所示。 表2 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的强度统计表 配合比 28天 90天 180天 R7 MPa) Cv (%) n R28 MPa) Cv %) n R90 MPa） Cv （%） n R180 MPa） Cv （%） 20:80 1.028 8.9 1.325 7.7 1.6

8、82 1.994 4.2 25:75 1.232 9.3 5.2 2.031 4.0 2.406 3.7 1.267 8.1 2.011 8.7 2.476 3.3 2.792 6.8 注： 1配比为高钙粉煤灰与粉煤灰的干质量比，以下相同； 2试件压实度为 95%； 3试件在20土2C下保湿养生，龄期中包括最后一天的泡水时间。 从表 2 可以看出，高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的抗压强度随高钙粉煤灰含量的 增加而升高，但各配比下混合料的 7天抗压强度均大于0.8MPa,借鉴公路沥 青路面设计规范（JTJ014 97）对石灰粉煤灰类公路基层材料的强度求，这 些配比的高钙粉煤灰与粉煤灰混合料都满足规范对

9、公路（底）基层材料的 强度求，可以作为公路的（底）基层材料。 与其它半刚性材料相同，高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的强度随龄期而增长 分析表 2 中高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的无侧限抗压强度试验结果，以及强度 随龄期增长的关系曲线，用“最小二乘法”原理对试验数据进行回归分析可以 发现，高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的强度龄期之间遵从关系式： 摘本文从高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的化学成分入手，阐述了高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的强度形成机理。根据 本篇论文是由3COM文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者 后果自负，如果此文侵犯您的合法权

10、益，请联系我们。 式中： 浸水无侧限抗压强度均值（ MPa）； D龄期(天)； a, b回归系数。 对高钙粉煤灰与粉煤灰混合料抗压强度试验结果，即表 2 中的数据进行回归分 析，并对龄期强度的回归方程 进行显著性检验，结果列于表3。 表3 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料龄期强度关系回归分析 项目 配比 回归方程 系 数 相关系数 r 相关系数临界值 ( =0.02 ， n=4) 计算强度值 (MPa) 实际 7 天强度 R7(MPa) 20:80 0.4139 0.2921 0.9885 0.9800 0.982 1.028 25:75 0.5472 0.3472 0.9871 0.9800 1.2

11、23 1.232 30:70 0.3978 0.4646 0.9977 0.9800 1.302 1.267 注：计算强度R7系按回归方程计算得到的7天抗压强度值。 显著性检验结果表明，回归效果高度显著。这样利用表 3 中的回归方程，就可 以较为准确地预估试验范围内各配比的高钙粉煤灰与粉煤灰混合料不同龄期的 抗压强度值。 同时，压实度对高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的强度有显著的影响。如表 4 所 示，压实度每降低1%混合料7天龄期抗压强度将降低5%-6% 表4 不同压实度下粉煤灰混合料 7 天抗压强度（ MPa） 压实度 配比 90% 93% 95% 摘本文从高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的化学成分入手

12、，阐述了高钙粉煤灰与粉 煤灰混合料的强度形成机理。根据 本篇论文是由3C0M文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站 的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否 者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。 97% 20:80 0.792 0.918 1.028 1.249 25:75 0.835 1.085 1.232 1.430 30:70 0.904 1.148 1.267 1.518 4 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的水稳定性 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的水稳定性由干湿循环试验确定。即将试件标准养 生 28 天（包括饱水 24 小时），自然风干 48 小

13、时，然后饱水 24 小时，经过 5 次干湿循环后测定试件的残余强度，并与正常养生 43 天的对比试件的强度相比 较，其比值称为水稳系数。干湿循环试验结果详见表 5。试验结果表明，各配 比的高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的水稳定系数均大于 100%，即经干湿循环后试 件强度反而提高，可见，高钙粉煤灰与粉煤灰混合料具有良好的水稳定性。干 湿循环后试件的强度反而升高的主原因是高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的强度形 成过程中，需大量水的参与，循环过程中试件在水中的反复浸泡，有利于促进 混合料中化学反应的进行。因此，应用高钙粉煤灰与粉煤灰混合料修筑公路基 层时，一定保证及时洒水养生，以利于其强度的形成。 表 5 高

14、钙粉煤灰与粉煤灰混合料的水稳定性（压实度为 95%） 配合比 干湿循环后 对比试件 水稳定系数 (%) R(MPa) Cv(%) R(MPa) Cv(%) 20:80 1.510 7.9 1.437 7.5 105 25:75 2.148 6.5 1.853 7.2 116 2.469 8.4 2.150 8.0 115 5 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的劈裂强度和抗压回弹模量 高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的劈裂强度和抗压回弹模量试验结果列与表6。从 表 6 的试验数据可知，高钙粉煤灰与粉煤灰混合料有较高的劈裂强度和抗压回 弹模量值，其配比为 25:75 和 30:70 的劈裂强度略大于二灰土，模量值与二灰 土相当。 表 6 压实度 95%时混合料的劈裂强度和抗压回弹模量( 180 天) 配合比 劈裂强度 (MPa) 抗压回弹模量 (MPa) 20:80 摘本文从高钙粉煤灰与粉煤灰混合料的化学成分入手，阐述了高钙粉煤灰与粉 煤灰混合料的强度形成机理。根据 本篇论文是由3C0M文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站 的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否 者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。 0.215 752 25:75 0.308 30:70 0.327 1307 6 结论 通过对高钙粉煤灰与粉煤灰混合料路用性能的系统试验研究，可以得