粉煤灰与生石灰（精选7篇）
粉煤灰与生石灰 第1篇
关键词：粉煤灰与生石灰,配合比,抗压强度
1 前言
生石灰与粉煤灰桩 (简称二灰桩) 由于价格便易, 工艺简单, 废物利用等优点而在许多地基加固工程中得到应用[1,2,3]。二灰加固软土地基这一特殊的加固方法, 既有物理加固作用即挤密和和置换以及吸水作用, 又有化学加固作用即生石灰和粉煤灰与土体发生一系列化学反应, 带来桩体周围土体的微观结构变化。人们早已从理论上认识到粉煤灰掺加石灰可作为胶凝材料去加固土, 并进行了大量的试验研究, 由于作为胶凝材料强度太低未引起人们足够的重视。但随粉煤灰引起的环境问题日益恶化和粉煤灰在建材中应用后对节约能源、资源的积极作用, 以及粉煤灰建材资源化观点为更多人所接受, 粉煤灰掺加石灰作为激发粉煤灰活性去加固土的意义越来越大, 对这进行深入的研究不仅有比较重要的理论意义, 也有非常广泛的应用前景。
2 试样制备和试验方法
本文的试验材料, 土采用开封地表的黄土, 其物理性能指标见表1;粉煤灰选取Ⅱ级磨细粉;生石灰选取的市售的块状生石灰, 它的化学成分是钙质生石灰粉, 经过研磨加工成生石灰粉末, 达到一级分级标准。试块采用标准70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试块。试样根据不同配合比共分为5组, 这五组实验的相同点是相同条件, 灰量、土量、水量都相同。不同点是五组中生石灰和粉煤灰的在灰量比例不一样。从A1到A5, 生石灰量依次递减, 粉煤灰量依次递增。详见表2。每组试块都采用标准养护7d、14d、28d后, 本试验采用WEW-600C型微机液压万能试验机测其抗压强度和位移。
每组试样的抗压强度取值方式, 以三组实验算术平均值作为该组试块的抗压强度值。 (三个试块中的最大值和最小值中, 如有一个与中间值的差异超过中间值的15%, 则把最大及最小值一并舍去, 取中间值作为该组试块的抗压强度值。如最大、最小值与中间值的差均超过中间值的15%, 则该组试块的实验结果无效。)
3 试验结果分析
3.1 不同龄期各组试样的抗压强度
表3为不同龄期各组试样的立方体抗压强度, 从表中数据可以看出:无论是什么样的配合比, 试样都是随着龄期的增加抗压强度逐步增加的;同种龄期下, 随着生石灰参量的减少, 粉煤灰参量的增加, 试样抗压强度是逐渐减小的, 当只有粉煤灰而无生石灰时, 抗压强度最小;随着生石灰粉掺量的加大, 粘聚力值提高的幅度也大。在粉煤灰中加入10%~20%的生石灰料即可显著提高其抗压强度, 增强填料 (粉煤灰) 的整体性及稳定性。这是因为:从理论上讲生石灰吸水后, Ca O消化成Ca (OH) 2, 体积可增加1倍左右。因此生石灰加固土的成孔挤密和吸水膨胀机密作用是造成土体中特大孔隙和大孔隙减少的主要原因[4]。
3.2 不同龄期的荷载与位移
本文还进行了一组单参水泥和用粉煤灰和生石灰代替水泥的对比试验, 在总掺入比一定的情况下, 当粉煤灰取代水泥后, 试样的抗压强度有所下降, 而且随着粉煤灰的增加, 抗压强度值下降越多。从图1对纯水泥掺入时的立方体试块应力应变曲线相比可知, 在曲线达到峰值以前其与纯水泥土试块的形态相类似。但在通过峰值以后, 由于粉煤灰的掺入使应力应变曲线的下降段变陡, 这说明粉煤灰的掺入有使材料向脆性发展的趋势。
通过图2、图3, 图4, 分析不同龄期试样的荷载-位移曲线, 可以得出以下结论: (1) 密实度较高的双灰拌合物试件, 其应力—应变曲线均有峰值。 (2) 龄期较短的双灰拌合物试件应力—应变曲线上, 峰值强度所对应的轴向应变值较大, 试件破坏后的残余强度与峰值强度较接近。 (3) 龄期较长的双灰拌合物试件, 其峰值强度所对应的轴向应变较小, 试件破坏后的残余强度与峰值强度相差较大
4 结语
通过对不同配合比的粉煤灰和生石灰试样的试验研究, 可得出如下结论: (1) 试块的抗压强度随着压板的位移而均匀的增加, 直到达到峰值, 试块破坏。 (2) 随着粉煤灰掺量的减少和生石灰掺量的增加, 而其抗压强度也在减少。由此可以分析出, 在适当比例下, 减少粉煤灰的量, 增加生石灰的量, 粉煤灰和生石灰由于加固原理, 使得试块强度可以增加。 (3) 当粉煤灰掺量为最大, 而生石灰掺量为0时, 强度有了较大的降低。 (4) 随着龄期的增长, 抗压强度逐步增加。
参考文献
[1]周丽萍, 申向东等, 外参剂对水泥土改性效果的试验研究[J].工业建筑, 2009, 39 (7) :74-78[1]周丽萍, 申向东等, 外参剂对水泥土改性效果的试验研究[J].工业建筑, 2009, 39 (7) :74-78
[2]范晓秋, 洪宝宁, 胡昕, 等.水泥砂浆固化土物理力学特性试验研究[J].岩土工程学报, 2008, 30 (4) :605-610.[2]范晓秋, 洪宝宁, 胡昕, 等.水泥砂浆固化土物理力学特性试验研究[J].岩土工程学报, 2008, 30 (4) :605-610.
[3]张明, 白晓红.粉煤灰在深层搅拌桩中的应用【J】。太原理工大学学报, 2001, 32 (1) , 78-80[3]张明, 白晓红.粉煤灰在深层搅拌桩中的应用【J】。太原理工大学学报, 2001, 32 (1) , 78-80
粉煤灰与生石灰 第2篇
关键词：二灰碎石,性能,质量控制
随着我国公路运输建设日益走向规范化和定型化,半刚性基层沥青路面已成为高等级公路设计的主要形式,石灰、粉煤灰稳定粒料(以下简称二灰碎石)半刚性基层具有耐久性好、强度高、成本低等优点,在高速公路、一级公路和其他等级道路中被广泛的应用。故加强对二灰碎石基层性能的认识,加强施工过程中的质量管理,对控制公路的质量和使用性能等有着重要的意义。
1 二灰碎石基层的特点
1)二灰碎石有两种类型,一种是悬浮型,二灰与集料各占50%,粒料悬浮于二灰混合料之间。悬浮型对粒料没有级配要求,施工很方便。另一种是密实型,集料占二灰碎石混合料总重量的80%以上,二灰混合料占12%～20%,密实型二灰碎石集料必须有良好的级配,二灰混合料与集料中小于4.75 mm的颗粒组成基体材料,必须有足够的基体材料才能达到设计的压实度,而这对混合料的强度和耐久性很重要,但如果基体霉烂过高,则密实型混合料转变为悬浮型混合料;如基体材料过少,则混合料的密实度达不到要求,施工时易产生离析现象,配合比的设计应在保证强度与混合料不离析的情况下,严格控制二灰的含量以及集料中4.75 mm粒径以下的细集料含量。悬浮型二灰碎石混合料就强度而言与密实型二灰碎石混合料无明显差别,但悬浮型二灰碎石混合料的干缩性比密实型二灰碎石混合料大,也较容易冲刷,因此目前公路设计的二灰碎石基层大都是密实型,密实型二灰碎石基层的渗透性小,空隙率小,并具有冰冻稳定性好,干缩性小等特点,适宜集中机械拌料,机械摊铺,有利于保证施工质量与工期要求。2)基层必须能够承受路面传递下来的行车荷载的反复作用,而不产生过高的残余变形和疲劳拉弯破坏,这就需要基层有足够强度和与路面相匹配的整体刚度,各种基层材料相比较,二灰碎石的整体强度和刚度最高,可使路面具有良好的承载力。3)雨季时,水可能从沥青路面的裂缝或两侧路肩等处渗透到基层中,地下水位相对基层较高的地段,水分有可能通过毛细管进入基层,使基层处于潮湿状态,随着基层中的水分不断增加,致使路基的强度急剧下降,从而导致沥青路面过早损坏,缩短了公路的使用寿命。因此路面基层必须选用水稳定性好的材料,实践证明,就目前使用的各种基层材料而言,二灰碎石的水稳定性最好。
2 二灰碎石基层施工的质量控制
2.1 二灰碎石的材料要求
石灰中氧化钙、氧化镁的含量,对二灰碎石的强度有明显的影响。要选用Ⅲ级以上(钙、镁含量大于70%)生石灰应在使用前7 d～10 d内充分消解,每吨生石灰用水量约为500 kg～800 kg,不宜过早,否则石灰中钙镁含量将会衰减,消解后,如果较长时间内暂不使用,应用塑料布或其他材料覆盖,隔断空气与雨水。
粉煤灰中的氧化物(SiO2,Al2O3,Fe2O3)含量要大于70%,烧失量小于20%(有的国家规定小于10%,我国采用的粉煤灰达不到这个指标)的粉煤灰本身不具有水硬性,粉煤灰与消石灰混合后,在加水后,粉煤灰中的氧化物具有活性,与消石灰中的氢氧化物能发生水化发应,生成水化物形成强度,粉煤灰中的氧化物含量越高,形成的强度也越高,粉煤灰要选用细灰(0.3 mm筛孔通过量90%,0.075 mm通过量70%),细石灰的活性强,同样的二灰配合比,细灰比粗灰形成的强度高10%以上,另外,粉煤灰的含水量不宜超过35%。
二灰的粗集料应选用不含泥土和风化岩的、具有良好级配的石料,压碎值小于30%,没有影响化学作用的有机质或化学物质,碎石的最大粒径不超过37.5 mm。
二灰碎石拌和及养生用水均为能饮用的水。
2.2 二灰碎石配合的设计
配合比的设计将直接影响二灰碎石的强度,在一定的范围内石灰用量的增加可提高二灰碎石的强度,试验证明使得强度最高的二灰配比为:石灰∶粉煤灰的比例范围在1∶4～1∶2之间,超过这个范围的石灰用量无论增加或减少,其强度都明显地降低。另外,二灰碎石中级配碎石的含量必须大于80%,且小于0.075 mm的粉料应力求接近于零,以减小集料的表面积,减小二灰的损耗,否则对强度有较大的影响。二灰碎石的7 d无侧限抗压强度必须达到设计和规范要求。
2.3 二灰碎石基层施工的温度
温度愈高,二灰碎石强度增长愈快,温度低,强度增加缓慢,养生的时间长。因此二灰碎石最好能在夏、秋季施工,如因各种原因不能在较高气温施工,但最低的施工温度在5 ℃以上,并在第一次冰冻(-3 ℃～5 ℃)到来前一个月完成。
2.4 二灰碎石拌和
1)二灰碎石混合料应采用集中拌和方法进行,使用强制拌法连续集中拌和,禁止使用路拌法。2)集料拌和时的配合比必须准确,根据设计配合比换算成施工配合比,各种成分允许偏差范围如下:集料:±2%重量比;粉煤灰:±1.5%重量比;石灰:±1%重量比;水:±2%按最佳含水量。在拌和时,应对混合料的含水量、灰剂量进行有效的控制。含水量偏大,碾压困难,影响基层平整度;含水量偏小,对二灰碎石的强度有影响。考虑到混合料运输、摊铺过程中水分损失,拌和时用水量最好比测定最佳含水量略低1%～2%,以保证碾压时接近最佳含水量。在拌和二灰碎石混合料之前,宜先将石灰和粉煤灰按比例拌和成二灰混合料,然后再直接将二灰掺加到集料中,拌10 mm孔筛。
2.5二灰碎石的摊铺与碾压
1)基层的平整度对沥青面层的平整度有很大的影响,特别是薄沥青路面,它的平整度主要取决于基层的平整度,因此二灰碎石的摊铺最好采用摊铺机摊铺,摊铺速度要均匀、连续,尽量避免不良现象。一般摊铺前先铺筑试验段,以确定二灰碎石机械摊铺的松铺系数,施工的集料配合比例,标准施工方法等,确保二灰碎石基层的质量。碾压应先用轻型压路机稳压后,再用重型压路机碾压。2)由于混合料在拌和、运输和摊铺过程中有可能发生“离析”现象,在摊铺过程中易形成“集料窝”,局部的集料窝在碾压后除影响平整度外,还极易使路面产生早期病害。故在二灰碎石摊铺时,应派专人消除“集料窝”,集料窝可采用好料进行换填。3)半刚性基层上为薄沥青面层,特别是半刚性材料的含水量偏大时,半刚性基层会产生干缩裂缝。施工碾压时半刚性材料基层的含水量愈大,竣工后半刚性路面的干缩裂缝愈严重。新铺半刚性基层,随着混合料水分的减少,产生的干缩应力愈慢。在压实完成的前几天,混合料的抗拉强度低,容易产生干缩裂缝,由于材料的应力松弛性质和材料强度随龄期增长,材料的抗应变能力将增强。
2.6接缝处理
二灰碎石摊铺最好全幅摊铺,避免纵缝处理,如只能半幅施工,纵缝应采用垂直接缝,拼缝时接缝处松散的混合料必须清除干净,并洒水湿润,横向施工缝处理同纵缝。
2.7二灰碎石基层的养生
虽然密实型二灰碎石基层的干缩性小,但初期7 d～14 d的养生很重要,在此期间必须保证其表面处于湿润状态,养生期间要实行交通管制。如果不及时养生,就会产生横向干缩裂缝,或养生结束后因阳光暴晒,气候干燥也会产生裂缝,保护好基层在摊铺面层前不开裂,对公路质量的保证有重要意义。
2.8二灰碎石主要质量的验收
压实度检测:二灰碎石碾压结束后应及时对其压实度进行检验,如评定不合格必须再碾压。强度检测:7 d龄期时进行钻孔取芯样,应能取出成型的芯样,28 d龄期必须取出完整的芯样,否则应查找原因,进行返工处理。
参考文献
石灰、粉煤灰路面基层的要求 第3篇
1 石灰
我国早在1954年就开始使用石灰土做道路路面的基层, 至今已有43年的历史。石灰稳定土在我国城市道路和公路上使用得非常广泛。几乎在我国的各个地区都使用石灰稳定土做路面的基层或底基层, 特别在河北、河南、山东、山西等省的城市道路和公路上, 使用得更多、更广。
使用石灰时, 国内通常将生石灰块加水, 使之消解为消石灰并过筛后使用。近十多年来, 国内已开始生产袋装生石灰粉。生石灰块消解成消石灰粉, 实际加水量约为生石灰重量的60%～80%, 应以能充分消解而又不过湿成团为度。工地上可采用分层浇水法, 每层生石灰块厚约50cm。消解后的石灰应保持一定的湿度, 以免过于飞扬。
生石灰中常含有或多或少的欠火石灰和过火石灰。欠火石灰不能全部消解, 降低石灰的利用率。过火石灰的颜色变深, 表面常被粘士杂质融化形成的玻璃釉状物质所包裹, 消解很慢。在石灰已经硬化后, 过火的石灰颗粒才逐渐消解, 体积膨胀, 会引起做好的石灰土层隆起和开裂。为了消除过火石灰的危害, 一般石灰应提前7～l0d消解 (指钙石灰) 。
由于镁石灰不容易消解, 在使用镁石类时, 一定要延长消解时间, 加水速度应当缓慢, 陆续加入, 以润湿为主, 不可用大水浸泡。消解时间以提前10～15d为宜, 以使氧化镁得到较充分的消解。
露天堆放石灰, 对石灰质量的衰减有很大影响。堆放时间越长, 石灰质量降低得越严重。因此, 石灰运到现场后应尽快使用。如需堆放较长时间, 则应将石灰堆放在地势较高处, 并用土将石灰堆覆盖封存。
生石灰粉也就是磨细生石灰。生石灰粉使用时不需经过消解。但拌入土中后, 需等待数小时后再进行碾压。因为生石灰粉在土中的消解过程中会放出大量水化热, 如碾压成型过早, 会由于生成的水化热过多而使土体膨胀。相反, 如碾压成型过晚, 则水化热对促进石灰与土之间各种反应的有利作用不能得到充分利用, 也会影响其效果。有试验表明, 在磨细生石灰与土拌匀后闷料3h左右成型 (指室内试件) 可取得最佳效果。
用生石灰粉处理湿软土基和过湿土特别有利, 因为它能吸收的水分较消石灰多得多;此外, 生石灰粉消解时放出的大量水化热能促使较多的水分蒸发。
消石灰都含有一定的水分, 其松密度因含水量的不同。当施工现场按体积铺料时, 应做消石灰的密度随含水量变化的试验, 绘出曲线, 供施工时查对, 以减少剂量误差。石灰稳定土有良好的力学性能和板体性, 也有较好的水稳性;但它的这些性质均次于水泥稳定土和石灰粉煤灰稳定土。石灰稳定土在潮湿情况下的冰冻稳定性不好。石灰稳定土的初期强度较低, 但其强度随龄期较长时间地增长。试验表明, 石灰稳定亚粘土和粉性土, 90d龄期的无侧限抗压强度约为7d龄期抗压强度的2.1～2.6倍;石灰稳定砂性土 (塑性指数3.3) , 90d龄期的抗压强度约为7d龄期抗压强度的1.7～2.1倍。
用于制备二灰集料的石灰可以是一级石灰至三级石灰, 也可以是等外石灰或石灰副产品 (如电石渣) 。虽然这些石灰的性质不同, 它们之间的多数可以用于石灰粉煤灰混合料。
石灰中氧化钙 (CaO) 和氧化镁 (MgO) 的含量对二灰类材料的强度有明显的影响。有效钙含量小于20%时, 二灰土的强度就明显下降。
虽然用石灰稳定某种土时, 有时石灰剂量的多少对石灰土强度的影响不会明显地反应出来, 一旦加入粉煤灰后, 石灰用量的多少对二灰土强度的影响就明显了 (就龄期三个月的抗压强度而言) , 特别在粉煤灰用量大时, 影响更明显。但是, 石灰用量多少对二灰或二灰土强度的影响程度, 仍不如水泥剂量对水泥稳定土强度的影响那样大和明显。在一系列试验后归纳的结果。试验采用的石灰, 有效钙含量60.5%, 氧化镁含量4.3%;采用的粉煤灰的硅、铝、铁氧化物的总含量为76.3%, 烧失量l9.1%, 氧化钙和氧化镁含量3.0%;采用的土为粉质轻亚粘土, 塑性指数10.5。
控制向生石灰中添加的水量, 可以产生三种消石灰:高钙石灰Ca (OH) 2, 单水白云化石灰Ca (OH) 2+MgO和双水化石灰 (石灰中CaO和MgO全部水化) Ca (OH) 2+Mg (OH) 2。只有高钙消石灰和单水白云化石灰被用作石灰粉煤灰稳定土;不使用生石灰。
研究指出, 单水白云化石灰比高钙石灰的效果更好, 但是从长期强度来说, 这两种石灰几乎是相等的。研究发现使用高钙石灰时, 石灰粉煤灰集料混合料的强度较高, 特别在低剂量时, 更是如此。可以通过室内试验来确定任一种石灰的效果。
2 粉煤灰
粉煤灰的一般性质:粉煤灰是火力发电厂的副产品, 它是磨细煤粉燃烧后从烟道排出的废品。它由机械装置或静电聚灰装置收集。有湿排灰和干排灰两种。在露天中的粉煤灰堆, 为了防止干灰在空气中飞扬, 往往向干灰堆浇水。在浇过水的料堆中, 粉煤灰可能产生粘结性并结成块。如果粉煤灰已经结块, 在使用前要将其粉碎并过筛。在某些情况下, 粉煤灰被排放在池中, 会有很多水, 需用时从池中回收。
粉煤灰是一种火山灰材料, 是一种硅质的或硅铝质材料。它本身很少或没有粘结性, 但是当它以细分散的状态与水和消石灰或水泥混合时在常温下与氢氧化钙发生反应能形成一种具有粘结性的化合物。
粉煤灰颗粒是实心的或空心的球状颗粒, 玻璃含量 (非晶质材料) 占71%～88%。粉煤灰的非晶质成分是石灰粉煤灰火山灰反应中的主要成分。
石灰粉煤灰稳定砂砾底基层施工 第4篇
在整个的公路建设中, 二灰稳定砂砾基层、底基层材料使用较多, 二灰稳定砂砾作为基层和底基层技术已经应用越来越广泛了。这种半刚性基层和底基层在施工经验总结的基础上, 结合施工技术规范, 从半刚性基层底基层材料的设计、材料试验和施工等方面进行了深入的实践, 其具有优良的路用性能。
在工程中如石灰粉煤灰稳定土, 石灰粉煤灰稳定砂砾, 石灰粉煤灰稳定碎石等的应用前景都非常大, 使用这些材料可以大幅度提高道路的使用寿命, 减低公路运营成本, 减少不必要的劳动力, 大量节省维修费用, 减少自然资源的浪费和环境污染, 而且社会效益十分显著。
2工法特点
2.1同二灰碎石等相比较二灰砂砾在运输上相对广泛, 碎石的采取只能限于几个点, 而砂砾则可沿河开采, 并且施工时所用的机械都是相同的, 这样会大大降低成本。
2.2二灰砂砾具有良好的稳定性, 渗水性极强, 在做底基层时能有效地保护基层及上面层从而起到延长其使用寿命。
2.3大量的使用二灰还有助于对坏境保护, 减少不必要的污染, 还能免去对碎石的大量使用而开山毁林等破坏环境的不良举措。
3适用范围
本工法适用于生产粉煤灰及砂砾储量多的地区, 可以广泛用于各等级公路底基层及基层的铺设上。
4工艺原理
粉煤灰中含有的大量二氧化硅和三氧化二铝可与石灰中的钙镁反应结合并有很高的强度。工程中由于大量的二氧化硅三氧化二铝与氢氧化钙和水进行化学反应后, 达到将砂砾固结成整体的目的, 形成坚固的板体。公路施工过程中按一定配合比掺加砂砾 (即二氧化硅) 等与水作用后可形成刚性基层承担荷载。
5施工工艺流程及操作要点
5.1主要施工工艺流程 (见图1)
5.2施工中的操作要点。
5.2.1施工前准备: (1) 垫层路况调查; (2) 确定施工配合比。
5.2.2测量放样。恢复中线, 根据中线确定出结构层的设计宽度, 每10米为一个测量断面, 钉上测钎, 根据施工要求按设计标高挂好钢线, 以控制本结构层的标高。
5.2.3试验路段。在正式施工前通过试验路段以检验所采用的施工设备是否满足备料、拌合、摊铺和压实的施工要求以及一次施工长度的适应性, 以便在以后的施工中作以适当调整。通过试验路段, 确定各种材料的含水量及在混合料达到最佳含水量时的压实系数、压实遍数、压实程序等施工工艺。
5.2.4混合料拌合。混合料均采用厂拌法拌合, 拌合配料要准确, 拌合时混合料的含水量宜高于最佳含水量1%~2%, 以补偿后续工序的水分损失。正式拌混合料前, 应先调试所用的厂拌设备, 使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求, 集料的颗粒组成发生变化时, 应重新调试设备。拌合操作时, 各种集料加入方式要保证自始至终均匀分布于供应线上, 应在通向称量漏斗或拌和机的供应线上为抽取式样提供安全方便的设备, 拌合机内的死角得不到充分搅动的材料, 应及时排除。
5.2.5混合料运输。应尽快将拌成的混合料运到摊铺现场, 如运距较远, 车上的混合料应覆盖, 以防水分过多蒸发, 保持装载均匀以防离析, 拌合好的混合料要尽快摊铺。
5.2.6摊铺。摊铺时根据宽度选择摊铺机台数, 摊铺机之间成梯队相隔5-10m同步向前摊铺混合料, 开始摊铺时摊铺速度要慢一些, 摊铺时混合料的含水量宜高于最佳含水量0.5%~1%, 以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失, 摊铺机后设专人消除粗细集料离析现象, 特别是局部粗集料窝或粗集料带应该铲除, 并用新混合料填补, 或补充细混合料并搅拌均匀。有未经充分消解的石灰必须剔除, 以防止出现蘑菇头。
5.2.7碾压。混合料经摊铺后, 应立即在全宽范围内按设计要求进行碾压, 直线段由低向高碾压;超高段, 由内侧向外侧碾压, 每道碾压应与上道碾压相重叠, 使每层整个厚度和宽度完全均匀地压实到规定的密度为止, 压实后表面应平整无轮迹或隆起, 且断面正确, 路拱符合要求。碾压过程中, 稳定混合料的表面应始终保持潮湿, 如表面水分蒸发得快, 应及时补洒少量的水。碾压后确保表面平整密实、无坑洼现象;施工接茬平整、无缝隙。严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上“调头”和急刹车, 以确保表面不受破坏。严格按底基层、基层检测要求施工, 确保质量达标。 (见图2)
5.2.8养生。碾压完成后应立即进行养生, 在充分洒水的情况下用土工布覆盖进行养生, 养生时间保持在7天以上, 整个养生期间始终保持基层表面潮湿, 并封闭交通。
6效益分析
若能将二灰稳定砂砾结构形式普及开来, 将二灰稳定砂砾应用于公路基层、底基层结构中, 既可大大降低工程成本, 还能避免因开采碎石造成的环境破坏.则由此产生的经济效益是非常巨大的。同时, 使用砂砾可保护环境, 从国家建设的战略全局角度看, 公路建设必须将工程质量与环境保护并重, 实施国家的可持续发展战略。
7应用实例
7.1工程概况。辽宁省丹东至庄河高速公路路面工程第一合同段K1+140~K34+000, 路线全长32.917公里, 该段主线路面工程由沈阳高等级公路建设总公司承建。
本合同路面工程总体工期为2004年8月-2005年9月。总工期14个月。
粉煤灰与生石灰 第5篇
磷石膏是生产磷酸的副产物,其主要成分是二水硫酸钙,还含有磷酸、氟等杂质,是带酸性的粉状物。每生产1 t磷酸会产生5 t磷石膏。
世界磷石膏年排放量约为1.3亿t,我国磷石膏年排放量达2000万t[1]。到目前为止,我国的磷石膏利用率很低,磷化工厂周围的磷石膏堆积如山,侵占良田,污染环境,造成公害。因此,解决磷石膏的大规模利用已是迫在眉睫的问题。国内外对磷石膏的资源化再利用已进行了不同程度的研究[2,3],但一般采用炒制或蒸压方式,且强度较低。本研究探索利用磷石膏、粉煤灰、石灰及少量水泥采用蒸养方式研制胶凝体系。获取该胶凝体系优化配合比及探索养护制度对该胶凝体系性能的影响。
1 原材料
磷石膏:取自四川什邡磷肥厂磷石膏堆场,灰色,水含量20%,p H值5.43,主要化学成分见表1。
水泥:四川双马P·O42.5R水泥。
石灰:磨细生石灰,有效Ca O含量大于77%,密封备用。
粉煤灰:四川江油火力发电厂原状干粉煤灰,含水率小于1%,45μm方孔筛筛余56%,为低钙粉煤灰,活性较低,主要化学成分见表1。
%
2 样品准备及试验方法
胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间测定参照GB/T1436—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测试。力学性能和吸水率、软化系数检测按照JC/T422—2007《非烧结垃圾尾矿砖》和JC/T 698—1998《石膏砌块》进行,试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm。
为克服酸性的负作用和所配制胶凝材料的安定性,对磷石膏采用预先中和+粉磨的处理方式。即将磷石膏与生石灰按100∶3的比例充分混合,陈化24 h后,干燥、球磨至比表面积270 m2/kg。
蒸汽养护:升温速度20℃/h,蒸养后自然冷却至室温,然后在空气中自然养护。
标准养护:温度(20±2)℃,平均湿度大于95%。
微观检测采用荷兰X′Pert Pro X射线衍射仪和日本TM-1000扫描电镜。
3 试验结果与讨论
3.1 胶凝体系配合比优化
以磷石膏与胶凝材料总量的质量百分比、生石灰与生石灰和粉煤灰总量的质量百分比、水泥与胶凝材料总量的质量百分比为因素,采用L9(34)正交试验,其因素水平见表2。
按照所得方案各配方制得胶结材,并在水灰比为0.3条件下制作试块,90℃蒸汽养护7 h后,置入实验室自然养护,测定其7 d、28 d强度,正交试验方案及结果见表3。
由表3可以看出,A3B2C1的7 d强度最大,A3B3C2的28 d抗压强度最大,但28 d抗折强度较A3B2C1的小。各因素对强度影响的主次顺序为:磷石膏掺量>水泥掺量>生石灰掺量。磷石膏掺量对抗压强度影响最显著。这是由于在该胶凝体系中,强度主要来源于活性被激发后的粉煤灰水化。粉煤灰活性的激发包括自身火山灰活性和激发剂促进2个方面。硫酸盐在粉煤灰活性激发过程中扮演着积极的角色,而Ca(OH)2或Ca O为必要条件[4];粉煤灰中的Si O2、Al2O3可与石灰反应形成C-S-H凝胶和水化铝酸钙。水化铝酸钙在富石膏的条件下,转化为钙矾石,从而形成强度。水泥水化产生C-S-H凝胶和Ca(OH)2对强度有促进作用,且其水化产生的Ca(OH)2又进一步激发了粉煤灰的活性[5]。
综合考虑3个因素的影响程度,确定最优化方案为A3B2C1,即m(磷石膏)∶m(生石灰)∶m(水泥)∶m(粉煤灰)=40∶15∶10∶35。
3.2 养护方式对胶凝体系强度的影响
利用最优配方制备试件,用水量为标准稠度用水量,浇注成型。蒸养后即放置在实验室中养护。比较标准养护、蒸汽养护等不同养护方式对胶凝体系强度的影响,结果见表4。
3.2.1 养护温度对胶凝体系强度的影响
不同养护温度下胶凝体系的XRD图谱见图1,SEM照片分别见图2~图5。
由表4可以看出,胶凝体系的强度随蒸养温度的提高而增大。这与Katz[6]的研究结果一致,说明温度对粉煤灰活性相当敏感,尤其是7 d强度,在70~90℃变化较大,由16.8 MPa增至23.4 MPa,增加了40%。
标准养护条件下,粉煤灰活性激发相当缓慢,试样早期强度低。这是因为大量粉煤灰未参与反应,这在图1和图2中也得到证明。分析图1~图5可以发现,胶凝材料中粉煤灰的活化程度受温度影响明显,50℃、70℃蒸养7 h后再自然养护7 d的硬化体中已有部分粉煤灰参与反应,生成一定量的钙矾石和C-S-H凝胶,后期激活程度更高,水化产物相对增多,其抗压强度呈现较大的涨幅;在90℃恒温条件下其活性得到显著激发,蒸养后自然养护7 d的硬化体中钙矾石和C-S-H凝胶已普遍生成,28 d后其生成量更大,钙矾石更为密集粗壮。它们相互交叉连锁,形成网络结构,微细颗粒填塞其中,从而使强度提高。
3.2.2 蒸养时间对胶凝体系强度的影响
不同蒸养时间下胶凝体系7 d的XRD图谱见图6。
从表4及图6可知,蒸养时间对制品性能的影响也很明显。即随恒温蒸养时间的延长,粉煤灰活性激发更彻底,火山灰反应进行得更激烈,硬化体中钙矾石等水化产物的生成量更大,峰值更高,二水石膏等消耗更明显,制品的强度表现更趋良好。90℃蒸养13 h的制品7 d抗压强度达34.1 MPa。但考虑到节能等因素,采用90℃蒸养10 h较适宜。此条件下7、28 d抗压和抗折强度分别为27.9、36.0 MPa和5.1、6.2 MPa。
综合上述,确定工艺制度为:将磷石膏进行中和+球磨预处理后,按m(磷石膏)∶m(生石灰)∶m(水泥)∶m(粉煤灰)=40∶15∶10∶35和28.4%的标准稠度用水量,浇注成型,脱模后于90℃下蒸养10 h制得产品。该体系产品的性能见表5。
从表5可见,制品的吸水率和软化系数皆满足JC/T422—2007《非烧结垃圾尾矿砖》及JC 698—1998《石膏砌块》要求(吸水率<18%;软化系数>0.6),凝结时间在合理范围内。
4 结论
(1)按m(磷石膏)∶m(生石灰)∶m(水泥)∶m(粉煤灰)=40∶15∶10∶35配制胶凝材料,90℃下蒸养10 h,之后在空气中自然养护,该胶凝体系7、28 d抗压强度分别达到27.9、36.0 MPa,吸水率和软化系数皆满足标准要求。
(2)胶凝体系产生较高强度的主要原因是形成了大量的水化硅酸钙和钙矾石。
(3)胶凝体系的强度随养护温度的升高而增大,并在70~90℃存在一个较大的跃迁。
(4)胶凝体系的强度随恒温养护时间的延长而增大。
摘要：利用正交试验获得磷石膏-粉煤灰-石灰-水泥胶凝体系的优化配合比为m(磷石膏)∶m(生石灰)∶m(水泥)∶m(粉煤灰)=40∶15∶10∶35。并通过XRD、SEM微观分析手段和试件强度探讨了养护制度对胶凝体系性能的影响。结果表明,该胶凝体系在90℃下蒸养10h,然后自然养护,28d抗压强度达36.0MPa,凝结时间正常,耐水性良好。胶凝体系强度随养护温度的升高而增大,尤其在70～90℃,强度增加更明显。90℃下,胶凝体系强度随蒸养时间的增加而增大,此温度下蒸养13h所得制品7d抗压强度达34.1MPa。
关键词：磷石膏,胶凝体系,强度,养护制度
参考文献
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粉煤灰与生石灰 第6篇
另一方面, 随着国民经济的飞速发展, 公路建设需求增大, 而公路工程建设是一项高材料消耗行业, 需要大量的建筑材料。若能采用适当的工程技术, 将建筑垃圾用作道路建筑材料, 既可降低道路工程造价节约资源, 也可解决建筑垃圾的综合利用问题, 具有巨大的经济效益和社会效益。本文通过系统的试验研究, 探讨石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的强度、刚度等路用性能指标。
1 原材料性质
1) 石灰。试验采用天津市蓟县石灰厂生产的生石灰, 经充分消解后有效氧化钙和氧化镁的含量为56.7%, 属于Ⅲ级钙质消石灰。2) 粉煤灰。粉煤灰是火力发电厂的一种工业废弃物, 俗称“飞灰”。本文采用天津市军粮城热力发电厂出产的粉煤灰, 干容重为6.0 kN/m3～12.1 kN/m3。3) 建筑垃圾。本次试验所用的建筑垃圾主要由建筑物拆除所产生的废混凝土和废砖等成分组成。试验用粉碎后的建筑垃圾的各项物理性能指标见表1, 颗粒组成见表2。
2 石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的路用性能试验
2.1 石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的无侧限抗压强度试验
在前期试验的基础上, 选定几种典型配合比的石灰粉煤灰稳定建筑垃圾材料, 根据JTG E51-2009公路无机结合料稳定材料试验规程的相关方法[4], 对不同配比的石灰粉煤灰稳定建筑垃圾混合料进行制件、养生, 测得其各龄期浸水无侧限抗压强度。
从试验结果可以看出, 石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的7 d龄期无侧限抗压强度均大于0.5 MPa。根据《公路沥青路面设计规范》[5]对基层、底基层材料的强度要求, 单就抗压强度而言, 这几种配合比的石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的强度均满足轻交通底基层材料的强度要求。除石灰∶粉煤灰∶建筑垃圾为5∶10∶85和5∶15∶80两种配合比以外, 其余混合料的7 d抗压强度均大于0.8 MPa, 满足《规范》对各种交通条件下公路基层材料的强度要求, 可以作为公路的 (底) 基层材料。
此外, 石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的强度随龄期而增长。
除了龄期以外, 石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的抗压强度受压实度的影响显著, 压实度每增加1%, 混合料7 d龄期抗压强度将增大5%左右。
2.2 石灰粉煤灰稳定建筑垃圾的劈裂强度试验
实信用”的原则, 建立起统一、开放、竞争、有序的建筑市场。针对当前招投标过程中存在的问题, 采取完善法规、明确职责、健全机构、强化过程监督等措施, 才能更好地规范建筑市场秩序, 从源头上遏制腐败, 净化建筑市场, 促进建筑市场秩序逐步走向规范化、法制化的轨道, 不断提高工程招投标工作的质量和水平。
参考文献
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[4]JTG E51-2009, 公路无机结合料稳定材料试验规程[S].
电石灰粉煤灰稳定土抗温缩性能试验 第7篇
调查发现, 路线沿岸电石灰、粉煤灰料源充足, 采用电石灰、粉煤灰稳定土作为底基层填料不仅降低工程造价、节约工期, 而且能够利用沿岸的工业废渣, 保护当地环境。
电石灰是化工行业的排放物, 是电石与水反应后生成的物质之一, 其主要成分为Ca (OH) 2。
粉煤灰通常是煤粉高温燃烧后的产物。在高温燃烧过程中, 煤粉中所含有的粘土质矿物呈熔化状态, 在表面张力的作用下形成液滴, 经受急剧冷却, 形成粒径为1~5μm的球形玻璃微粒, 球壁有时呈蜂窝状结构。
常温下, 在水的作用下粉煤灰能与电石灰发生化学反应, 生成具有胶凝性能的水硬性水化碳酸钙。同时, 在Ca (OH) 2类物质的激发下, 粉煤灰的活性能极大地被激发, 使土的工程性质得到改善, 在路基工程中已开始尝试使用电石灰改良土作为路基填料, 取得了较好效果[5]。对电石灰、粉煤灰稳定盐渍土的物理力学性能测试表明[5], 从强度角度而言, 电石灰、粉煤灰稳定土做路面底基层填料完全可行。该工程地处北半球季风气候区, 冬季寒冷干旱, 极端低温为-20℃。夏季炎热多雨, 极端最高气温为41℃。电石灰粉煤灰稳定土底基层袒露于大气中, 必然遭受到温度变化的影响, 因此深入研究电石灰、粉煤灰稳定土的温缩特性对于电石灰粉煤灰稳定土填筑底基层的可行性极为关键。
为此, 在河北科技大学建筑工程学院实验室利用收缩仪和高低温交变环境箱对不同配方的电石灰粉煤灰稳定土开展了温缩试验研究, 并进而评价了电石灰粉煤灰稳定土的抗温缩性能。
一、电石灰粉煤灰稳定盐渍土的机理
电石灰、粉煤灰稳定盐渍土的整个过程大致可分为三个阶段:
(一) 初期阶段。电石灰、粉煤灰稳定土的初期反应为电石灰经水化作用形成了片状晶体产物——氢氧化钙, 使稳定土的工程性质得到改善, 形成了初期强度。
(二) 中期阶段。氢氧化钙晶体转变为碳酸钙晶体, 改良土内部出现了纤维晶体网架结构与无定形的凝胶结构。这两种结构的物质都不溶于水, 两者自形成以后便存在于电石灰粉煤灰稳定盐渍土中, 不再发生晶质的转换与结构的改变, 从而显著提高稳定土的水稳性、抗冻性和强度。
(三) 后期阶段。电石灰、粉煤灰稳定盐渍土纤维晶体的网架结构与无定形的凝胶结构重叠滋生, 各颗粒的位置已为蔓延的凝胶和缔结的纤维晶体所固定, 稳定土的物理-力学特性也就发生了根本的变化, 逐渐由柔至刚, 表现出良好的板体性, 大幅度提高了稳定土的强度、水稳性和抗冻性。
注:*配合比为电石灰:粉煤灰:素土之比。
二、温缩试验
(一) 试样制备。
试验土料取自沿海高速公路沧州歧口至海丰段的K43+700桩位, 氯盐含量为3.7%, 盐渍土的液限和塑限分别为39%和19%。通过重型击实试验测得土体的最大干密度为1.88g/cm3, 最佳含水量为18.2%。
试验用电石灰取自沧州中捷金牛化工厂, CaO为59%, MgO为0.47%。
试验用粉煤灰取自黄骅, 烧失量为13%, 细度为96%, 比表面积为3, 973 cm2/g, SiO2、Al2O3 和Fe2O3的含量分别为42%, 4%和31%, 总含量为77%。
通过综合分析选定表1中5种配合比进行研究。
(二) 试验装置及试验方法。
试验所使用的高低温交变试验箱由江苏联能电子技术有限公司生产。
试验依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》 (JTG E51-2009) 进行, 其基本原理是将室内成型的梁式试件安装在收缩仪上, 在收缩仪的两端安置千分表, 当试件温度变化后 (含水量不变) , 试件的整体收缩会引起千分表触头移动, 并使得千分表产生读数变化, 通过千分表数值的变化测定试件的温变收缩。在收缩仪上安装试件后, 将其放置在高低温交变试验箱内, 设定高低温交变试验箱的控温程序, 包括温缩试验的温度、以及降温速率 (0.5°C/min) 、保温时间 (3h) 。
试验时, 按照表1所示的配合比将混合料拌合均匀, 然后按照预定的压实度、最佳含水量、最大干密度计算混合料用量, 利用压力机制备尺寸为5cm×5cm×20cm的梁式试件, 同一配比制备的试件一组6个。试件制备后, 将试件用塑料包裹, 置于标准养生室中养生7天, 养生龄期最后1天, 试件饱水24h, 然后将试件在常温下风干, 开始试件安装及试验。
将试件在收缩仪上安装好后, 放入到高低温交变试验箱内开始试验。试验从高温开始, 当温度降到设定的级位时, 保温3h, 在保温结束前的5min读取千分表读数。
(三) 试验结果及分析。
通过温缩试验可以获得温度与温缩应变和温度与温缩系数之间的关系如图1和图2所示。
从图1和图2发现, 温度在30°C降到0°C 之间时, 温缩应变基本上为缓慢增加, 增长速率也基本恒定。温度0°C是这一规律变化的一个临界点。从0°C后, 温缩应变的增长速率明显减小。出现这一现象的主要原因是:本文使用的是风干试件, 在风干试件内通常赋存一定数量的自由水, 当温度降至0°C以下时, 试件内的自由水由液态变为固态的冰, 体积膨胀, 这一效果抵消了一部分体积收缩, 从而在宏观上呈现0°C后温缩应变变化放缓的现象。当温度降至-5°C以下, 温缩应变的增长速率又开始增加, 在-10°C达到最大值, 而后温缩应变的增长速率又开始减小。温度从40°C降到30°C时, 电石灰粉煤灰稳定土的温缩系数快速增加, 而后增长较为缓慢, 从-5°C以后又开始快速增加, 在-10°C后增速又放缓, 直至开始减少。
三、稳定土温缩性能评估
温缩开裂系数定义为:undefined (1)
式中, ST为温缩开裂系数;ΔT为施工期最大昼夜温差;εmax为极限拉应变;βT为温缩抗裂系数;αT为平均温缩系数。
温缩开裂系数表征了材料的抗温缩性能, 当ST>1时, 发生温缩开裂;当ST<1时, 不发生温缩开裂, ST=1为临界状态。
对沿海高速公路沧州歧口至海丰段沿线的气温变化情况调查表明, 该沿线最大昼夜温差为14°C, 通过式 (1) 计算沿海高速公路沧州歧口至海丰段使用的不同配比的电石灰粉煤灰稳定土的温缩开裂系数如表2所示。
从表2可以看出, 本文配比的电石灰粉煤灰稳定土的温缩系数都小于1, 这表明电石灰粉煤灰稳定土的抗温性能优良。
分析表2中的试验结果, 可以发现粉煤灰含量对稳定土的温缩性能影响很大, 随着粉煤灰含量的增加, 稳定土的抗温缩性能变好。这主要由于粉煤灰本身是一种感温性较差的材料, 它是空心玻璃体结构, 这种结构导致它的温度敏感性很差, 从而使得温度变形不显著。
根据经验, 若干缩引起的干缩开裂系数按0.85考虑, 则配方 (2) 就满足底基层填料的抗裂要求, 且具有较高的性价比。
四、结语
利用高低温交变试验箱完成了不同配合比的电石灰粉煤灰稳定土的温缩试验, 试验结果表明:
(1) 温度在30°C降到0°C 之间时, 温缩应变基本上为缓慢增加, 增长速率也基本恒定。温度0°C是这一规律变化的一个临界点。从0°C后, 温缩应变的增长速率明显减小。
(2) 温度从40°C降到30°C时, 电石灰粉煤灰稳定土的温缩系数快速增加, 而后增长较为缓慢, 从-5°C以后又开始快速增加, 在-10°C后增速又放缓, 直至开始降低。
(3) 粉煤灰含量对稳定土的温缩性能影响很大, 随着粉煤灰含量的增加, 稳定土的抗温缩性能变好。
(4) 本文配方的电石灰粉煤灰稳定土都具有较好的抗温缩性能, 其中配方 (2) 具有较高的性价比, 可以选作电石灰粉煤灰底基层填料的配方。
摘要：电石灰粉煤灰稳定土的抗温缩性能是否优良是其作为底基层填料的关键因素之一。在河北科技大学实验室利用收缩仪和高低温交变环境箱对不同配方的电石灰粉煤灰稳定土开展了温缩试验研究。结果表明: (1) 温度在30°C降到0°C之间时, 温缩应变基本为缓慢增加, 增长速率也基本恒定。温度0°C是这一规律变化的一个临界点。从0°C后, 温缩应变的增长速率明显减小。 (2) 温度从40°C到30°C时, 电石灰粉煤灰稳定土的温缩系数快速增加, 而后增长较为缓慢, 从-5°C以后又开始快速增加, 在-10°C后增速又放缓, 直至变为减少。 (3) 粉煤灰含量对稳定土的温缩性能影响很大, 随着粉煤灰含量的增加, 稳定土的抗温缩性能变好。 (4) 本文配方的电石灰粉煤灰稳定土都具有较好的抗温缩性能, 其中配方 (2) 具有较高的性价比, 可以选作电石灰粉煤灰底基层填料的配方。
关键词：收缩仪,高低温交变环境箱,电石灰粉煤灰稳定土
参考文献
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