浅谈粉煤灰在公路工程混凝土路面中的应用

浅谈粉煤灰在公路工程混凝土路面中的应用

【摘要】采用掺入粉煤灰超量取代水泥，可提高混凝土的和易性，抑制碱集料反应和提高抗硫酸盐腐蚀的能力等多种优点，本文结合作者多年工作经验，详细阐述了粉煤灰效应及对混凝土路面的影响两个问题，以供读者参考。

【关键词】粉煤灰；混凝土路面；施工技术；性能

作为工业副产品粉煤灰的排放量十分巨大，大掺量粉煤灰混凝土能够充分地利用工业废渣粉煤灰的潜在活性，减少水泥用量，降低混凝土生产成本;变废为宝，化害为利，节约堆放粉煤灰的大量宝贵土地;更大程度地发挥高性能优势，改善混凝土工作性、耐久性和物理力学性能。大掺量粉煤灰混凝土既能节约水泥，又能消耗大量的粉煤灰，对于减轻环境负荷十分有效。大掺量粉煤灰混凝土作为一种新型材料，具有自身独特的优越性，随着对其性能的研究，大掺量粉煤灰混凝土的各项性能不断得到改善，一定会在各项建设拥有广阔的应用前景。下面对粉煤灰在公路工程混凝土路面中的应用作以简要论述。

1.粉煤灰效应

1.1粉煤灰的效应

1.1.1活性效应

在常温下，由于粉煤灰的水化反应比水泥慢，被粉煤灰取代的那部分水泥的早期强度得不到补偿，所以混凝土早期强度随粉煤灰掺量的增加而降低。随着时间的推移，粉煤灰中活性部分SiO2和AI2O3与水泥水化生成的Ca(OH)2发生反应，生成大量水化硅酸凝胶。粉煤灰外部的一些水化产物在成长过程中也会象树根一样伸入颗粒空隙中，填充空隙，破坏界面区Ca(OH)2的择优取向排列，大大改善了界面区，促进了混凝土后期强度的增长。

1.1.2形态效应

均匀分散在混凝土中的粉煤灰颗粒不会大量吸水，不但起着滚珠作用，而且与水泥粒子组成了合理的微级配，减少填充水数量，影响系统的堆积状态，提高堆积密度，具有减水作用，使新拌混凝土工作性优良，硬化混凝土微结构更加均匀密实。而且，不会发生泌水离析现象，可施工性和抹面性好，抗渗性、抗冻性好。

1.1.3交互作用

水泥、粉煤灰、外加剂等不同粉料间会产生物理、化学的交互作用。例如，水泥水化生成的Ca(OH)2是粉煤灰的活性激发剂，而被激发了的粉煤灰一旦水解，降低液相碱度，又会进一步促进未水化水泥水化。又如混凝土坍落度经时损

失的原因之一是随着水化反应的进行，高效减水剂的浓度降低，通过SEM观察，发现超细粉末的粉煤灰颗粒存在大量比表面积相当大的微珠以及一定量的多孔海绵状的不规则小块，可吸附外加剂，是外加剂的理想载体由于粉煤灰水化反应缓慢，吸附在其上的高效减水剂在短时间内不会起作用，之后才随粉煤灰的水化得以逐渐释放，因此新拌粉煤灰混凝土的坍落度经时损失小。

2.对混凝土路面的影响

2.1粉煤灰混凝土的耐磨性

粉煤灰混凝土的耐磨性给人们的印象不佳，其实从许多试验资料粉煤灰混凝土耐磨性均大于基准混凝土，其原因是一方面掺入粉煤灰有利于胶凝物质对集料粘结性的提高；另一方面，粉煤灰玻璃微珠本身强度很高，即使在碾磨时，都碾不碎，很难磨细，替代了部分砂石后，反而提高了混凝土成品的整体耐磨性。

2.2减水作用

在加气的和未加气的混凝土混合料中加入粉煤灰，通常可减少混凝土的需水量，原因是在于细料体积增大，特定和易性所需汗水量降低。虽然细料增加通常会提高用水的需求，但是粉煤灰圆形颗粒吸附于水泥颗粒表面，能起滚珠轴承的作用，降低了颗粒之间的摩擦，减弱了用水的需求。在同等塌落度条件下，粉煤灰含量相对较高的混凝土比不含粉煤灰的混凝土所需的用水量小。

2.3硬化混凝土碱-硅反应

在公路施工中，推广应用粉煤灰的一个重要原因是为了抑制碱-硅反应造成的膨胀。据研究发现： 水泥中释放的碱首先与粉煤灰中的硅产生化学反应，而不是与集料中的硅发生反应；碱处在非膨胀钙-碱-硅凝胶中。因而，溶液中剩余的氢氧根离子不足以与活性集料中较大颗粒的内部材料发生反应，无法产生分裂的渗透力。

2.4硬化混凝土的强度和强度增加速率在粉煤灰超量取代法中

水泥取代率βc与σc超量系数是两个不定的因素，水泥取代率βc，决定粉煤灰取代水泥的量，超量系数σc决定粉煤灰掺入量的多少以及替代部分用砂量的多少，其原理就是把粉煤灰看成是低标号水泥，替代部分水泥后，强度的下降值由超量粉煤灰替代部分惰性的砂从而使强度增值相平衡。

2.5硬化混凝土冻融耐久性

当大部分水泥用粉煤灰替换时，会影响混凝土空隙体系的形成，对混凝土的耐冻性具有不良影响。要提高混凝土的抵抗冻融循环和化雪防冻侵蚀的能力，在粉煤灰混凝土中要保证有足够的小型气泡均匀地散布在水泥中，通常需要增加加气剂的用量，以保持含气量不变。加气剂用量大小取决于粉煤灰中碳的含量、烧

失量、细度和有机物含量，其中碳的含量起决定性因素。

2.6新拌混凝土的和易性

与不含粉煤灰的混凝土相比，使用粉煤灰可提高胶结材料（水泥+粉煤灰）的绝对体积，从而增加了水泥浆体积，造成寂寥颗粒之间的摩擦力的降低和混凝土和易性的提高。选用525号普通硅酸盐水泥拌制混凝土，水灰比为0.28，测定混凝土的塌落度值变化情况，从表2中可以看出：1号未掺粉煤灰的基准混凝土，仅掺高效减水剂，用水量175kg/m3.塌落度能达到22.5cm。2、3、4号混凝土在掺加高效减水剂的同时，又分别掺加了10%、15%及20%的粉煤灰等量取代水泥，此时混凝土的用水量减为155kg/m3，混凝土的塌落度分别为20.1cm、22.2cm及22.8cm.塌落度均在20cm以上，可见，粉煤灰可以有效地改善混凝土的和易性。

3.应用效果

3.1路面性能

有资料显示，在英国，某机场铺筑两条对比试验段路面，经4年飞机与车辆运行后，掺粉煤灰的一条车道，表面抗滑构造完好如初，而另一条却斑斑点点。

3.2经济效益与社会效益

如以平均路宽9m、板厚24cm、每立方米混凝土取代50kg水泥用量、推广里程100km计算，约节约水泥10800吨，按市价水泥每立方米300元、粉煤灰每立方米40元，创造经济效益250多万元。以15%粉煤灰取代水泥计，江苏省每年可节约水泥约10万吨。利用粉煤灰修筑高等级混凝土路面，对综合利用火电厂废料、保护环境和带动地方经济具有重要意义。

3.3粉煤灰混凝土应用注意措施

采取特殊措施保证粉煤灰混凝土中要有合理的加气量，以维持混凝土的耐久性；有些粉煤灰火山灰反应不足，会影响混凝土的质量；施工工地附近，不一定有合适的粉煤灰，运输费用或许会超过任何价格上的优势；改变粉煤灰的含量时，便要修改配合比。由于水泥粉煤灰反应时要受到水泥性质的影响，不仅要测试和验证每种粉煤灰的资源，而且也要调查每个工程中采取的具体粉煤灰水泥混合料的性能。

4.结语

综上，利用粉煤灰修筑高等级混凝土路面由于具有多种优良性能，被广泛的应用于公路工程混凝土路面施工之中。鉴于作者水平有限，今后还需进一步加强相关理论知识的学习，争取为粉煤灰在公路工程混凝土路面中的应用研究作出更大的贡献。■

【参考文献】

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［２］肖军,张君杰.关于粉煤灰的综合利用[J].山西建材，1996，03．

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