路缘石混凝土中掺入粉煤灰的工艺试验

随着我国公路事业的发展， 道路建设标准逐步提高， 路缘石作为沥青路面的组成部分， 其内在质量和外观形象， 直接影响到对已建道路的使用和评价。
张石高速公路灵寿—西柏坡连接线， 设计为双向四车道， 两侧各30cm宽（10cm厚C30混凝土）的路缘石。因其地处山区， 弯道较多， 且有的地段弯道半径小。施工时， 为保证路缘石线形顺畅、美观，采用滑模摊铺机施工。施工是在6月份， 温度较高，加上路缘石的厚度薄， 出现了不规则缩裂和混凝土的和易性不好、完成后需人工饰面等问题， 若不采取措施便会影响工程质量。技术人员在混凝土中掺加了适量粉煤灰进行试验， 发现掺加10%粉煤灰等量替代碎石后， 混凝土摊铺效果有了明显改善， 而且经对掺加粉煤灰后的混凝土的强度室内试验证明， 掺加粉煤灰后对混凝土抗压质量并未造成破坏， 因而具有推广价值。
试验材料如下：
a）粉煤灰采用西柏坡电厂的粉煤灰。
b）水泥采用鹿泉鼎鑫水泥有限公司生产的普硅42.5#水泥。
c）砂试验所用的砂为正定滹沱河的中砂，细度模数为3.5， 含泥率为0.9%， 符合JGJ 52-1992《普通混凝土用砂质量标准检验方法》中的有关要求。
d）碎石采用鹿泉市石料场生产的碎石， 其符合粒径为5mm～31.5mm连续级配的要求， 压碎值为4.9%（<10%）， 含泥量为0.76%（<1%）， 符合JGJ53-1992《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》中的有关规定。
e）水采用自来水。
本试验中路缘石混凝土（C30）按既定配合比设计， 各种材料用量的配比为：水泥∶砂∶碎石∶水∶外加剂（ 减水剂）=390∶653∶1162∶195∶27.3（kg/m3）；砂率为36%； 水灰比为0.5； 坍落度为52mm。用粉煤灰取代同等质量的碎石， 分别按5%、10%、15%共三种掺量（见表2）进行试验， 验证粉煤灰对混凝土强度的影响。
试件数量与尺寸： 抗压试件每组配合比共6个，尺寸为150mm×150mm×150mm；试件成型后在温度为20℃±5℃的室内静置1d，然后拆模编号， 放在标准养护室中， 温度为20℃±3℃， 相对湿度为90%以上， 养护28d， 分别测试试样7d和28d的抗压强度。
粉煤灰掺加量为5%、10%时， 其抗压强度均略大于原配合比的试验强度； 掺加量为15%时， 抗压强度却低于原配合比的试验强度， 且达不到C30 混凝土试配强度值38.225MPa（30+1.645×5=38.225（MPa））的要求。
现场试验用粉煤灰取代等量碎石， 掺加量分别为5%、10%两种配合比， 各做100m试验段。试验结果证明， 按5%、10%配合比掺加粉煤灰的混凝土路段的摊铺效果明显好于未掺加粉煤灰段的路缘石， 且5%、10%两种配合比均能起到改善路缘石混凝土摊铺效果的作用。从保证混凝土强度的角度考虑， 更后确定为选用粉煤灰掺加量10%（代替等量碎石）作为路用路缘石的配合比。
在混凝土摊铺振捣成型过程中， 粉煤灰与水泥的混合物填充了级配碎石的空隙， 将碎石空隙中的空气排出， 使混凝土粗、细集料颗粒间彼此靠近、嵌挤， 这一作用为物理-力学作用。
由于物理强度与化学强度的共同作用， 当掺加少量粉煤灰取代等量碎石后， 粉煤灰颗粒表面被一层较厚的水化物包裹， 使其表面的水化产物与其他颗粒（水化物）之间能够较好地结合， 混合料中粉煤灰-水泥之间的火山灰反应、水泥水化作用、团粒作用等一系列复杂的化学反应， 增加了结合料与集料的胶结强度， 从而提高了砼的强度； 当粉煤灰掺加量进一步增大（大于10%， 达到15%）时， 由于粗集料（碎石）减少， 使混凝土集料间的物理强度降低， 从而又影响了混凝土的强度。
掺入粉煤灰， 增加了混凝土结合剂的总含量， 从而增强了混凝土拌和的均匀性， 能够减少离析， 有利于较薄的路缘石混凝土的摊铺效果， 保证结构的总体质量。
掺加粉煤灰后， 使混合料的凝固时间有所增长， 从而有利于路缘石的施工， 可在一定程度上减少砼表面不规则裂缝的产生。
由以上试验和分析可知， 混凝土摊铺施工时，若设计混凝土厚度较薄、施工时温度较高， 在混凝土中掺加适量的粉煤灰能起到改善混凝土性能、减小施工难度、增强施工效果的作用。用粉煤灰替代等量碎石进行混凝土施工， 粉煤灰的替代量不宜超过10%。由于粉煤灰有一定的后期强度， 故施工时应对路缘石及时切缝， 同时要加强养生工作。

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