粉煤灰在沈本高速公路试验路上的研究及应用

粉煤灰在沈本高速公路试验路上的研究及应用

谭淑兰(辽宁省交通勘测设计院,沈阳110003)摘　要　本文介绍了在沈本高速公路上粉煤灰用作半刚性路面基层的试验情况,其社会效益和经济效益显著。关键词　公路　路面基层　粉煤灰 辽宁省是东北地区重工业基地,工业废料资源丰富,而且我省是粉煤灰排放大户,年综合利用率却低于全国平均水平,为了进一步搞好粉煤灰综合利用工作,提高综合利用率,省有关部门根据国家《粉煤灰综合利用管理办法》制定“实施细则”,基于上述前提如何进一步改善工业废料的路用性能及推广应用是一项有意义的研究工作。粉煤灰由于其含有大量的活性物质,在适量的类似石灰的活性激发剂的作用下可以发生一系列的化学反应,生成胶凝物质,这一过程十分缓慢,据有关资料介绍,其强度增长可延续十年之久,对加固和稳定道路的结构层有利,使其在力学、抗冻害及水稳性诸方面性能上得到改善,同时掺加少量水泥,提高早期强度。利用粉煤灰修筑道路结构层,不仅可以实现就地取材变废为宝,减少对环境污染的目的,而且可以提高道路的质量,降低工程造价。为此,辽宁省交通勘测设计院、辽宁省公路专科学校、铁岭市公路工程质检站、辽宁省东电管理局、辽宁抚顺发电厂、辽宁省路桥总公司一队联合,在辽宁省高等级公路指挥部、省厅科技处各级领导大力支持和批准下,首先在沈本汽车专用公路上修筑了一段粉煤灰半刚性基层路面试验路,为粉煤灰的开发利用迈出了可喜的一步,并将逐渐证明其效果良好。1　室内试验1.1　材料性能试验粉煤灰的技术性质:室内和室外试验所采用的粉煤灰均为辽宁抚顺发电厂的粉煤灰。(1)化学组成见表1表1　粉煤灰的化学成份烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO15.351.4622.143.700.841.0 见上表1,试验数据,粉煤灰中SiO2,Al2O3和Fe2O3的总含量大于70%,粉煤灰的烧失量不超过20%,均为符合“规范”要求,符合路用标准。(2)粉煤灰经过试验,含水量为22%,松容重为0.52(g󰃗cm3)。(3)击实试验采用重型击实法作标准击实试验,结果为0.71g󰃗cm3。1.2　材料性质试验

个路段的养护质量。美化整容公路八项工作内容的实施,能使路容路貌达到顺、洁、畅、美。并且与路侧的自然景观相结合,使人工美与自然美融为一体。这样就使公路养护工作目标从通畅提高到新的层次,达到美的境地。3　公路美化整容是上新台阶的举措公路美化整容是我市养护工作的一项新举措,这与实施GBM工程,创建文明美化路段同一目的,要克服“把路养平能通行就行”的守旧思想,使公路养护登上一个新的台阶,不但达到

通行车辆与行人的低标准,还要达到“顺、洁、畅”的高标准。进而向“顺、洁、畅、绿、全、美”更高的标准迈进。这正是公路养护事业不断高的标准发展的必然趋势。・7・第20卷　第1期 辽　宁　交　通　科　技

© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.(1)粒料级配二灰稳定砂砾,砂砾用量不超过一定范围,要求粒料应具有一定级配,见表2。表2　砂砾颗粒的组成范围孔径(mm)60402010520.50.074通过量(%)1009171584835131 (2)粒料的压碎值、松容重、视比重见表3。表3压碎值(%)松容重(g󰃗cm3)视比重(g󰃗cm3)(砂砾) 281.702.671.3　石灰性质试验:室内和室外试验均采用消石灰,其钙镁含量为68%,符合路用标准。1.4　二灰稳定砂砾路用性能试验(1)混合料配合比选择,采用重型击实标准。将石灰与粉煤灰按重量比进行标准击实试验,为了提高其早期强度加入1.5%的水泥,结果如下表4。(2)二灰稳定砂砾无侧限抗压强度测定对其混合料试件在规定温度下保湿养生6天,浸水1天后,进行无侧限抗压强度试验,7天的无侧限抗压强度如下表。表4混合料配合比(%)水泥∶石灰∶粉煤灰∶砂砾1.5∶6∶16∶76.51.5∶6∶22.5∶701.0∶6.5∶22.5∶702.0∶5.5∶22.5∶70最大干容重(g󰃗cm3)2.01.81.751.75最佳含水量(%)9.68.78.78.7表5混合料配合比(%)水泥∶石灰∶粉煤灰∶砂砾1.5∶6∶16∶76.51.5∶6∶22.5∶701.0∶6.5∶22.5∶702.0∶5.5∶22.5∶707天抗压强度(MPa)0.870.810.790.85 对上述结果的分析:a1从试验结果可以看出二灰稳定砂砾有一个最佳配合比,这是由于材料的性能取决于粉煤灰在石灰的激发剂作用下的化学反应,如果石灰含量不足,将不足以激发全部粉煤灰的活性,因而将导致混合料的强度下降。若粉煤灰中的石灰掺量过高,由过量的石灰会自行结晶,而结晶后的石灰强度是很低的,所以对试验确定配合比为1.5∶6∶16∶76.5(即水泥∶石灰∶粉煤灰∶砂砾)为混合料最佳配合比。b1混合料中粒料的比例应是70—80%以上时,混合料强度最高,通过试验和研究,认为只有当二灰正好填满砂砾骨架空隙时,混合料达到最高强度。c1密实度是保证混合料强度形成的必要条件,这就要求在施工中要控制含水量,以达到最大压实度。d1养生条件对二灰混合料强度的形成具有显著的影响,当温度升高时

,化学反应加快强度增长就快,反之就慢,但这一反应必须在一定湿度下进行,水分少时,反应很难进行,因此强度低,水分过多,在未形成一定强度时,混合料的密实度降低,强度也相应降低,所以要提高二灰材料的强度就要为其提供足够的温度及相应的湿度。1.5　无侧限抗压强度与模量测定,结果见图1、图2。从上述图中看出二灰稳定砂砾同水泥稳定砂砾相比,虽然初期强度低,但后期强度、模量均增长较快,根据“新规范”,二灰混合料7天的强度标准在高速和一级公路上,基层强度≥0.8MPa,均符合“规范”标准。1.6　水稳性试验二灰稳定砂砾的饱水和未饱水的无侧限抗压强度作比较,结果两个比值很接近,大约在0.9—1.1之间,说明饱水与未饱水差别较小,・8・辽　宁　交　通　科　技 1997.02

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图1、图2　无侧限抗压强度与模量测定

图3、图4　二灰稳定砂砾与水泥稳定砂砾的强度比较证明二灰材料水稳性能很好。1.7　抗冻性我省位于较寒冷地区,路石结构应具有较好的抗冻性,为此对二灰稳定砂砾进行了冻融试验,将令期为28天的试件放入温度为-25°的冰箱中冻4小时,然后取出在室温条件下融4小时,再放入冰箱,进行了无侧限抗压强度试验,试验结果有耐冻系数K表示:K=冻融强度未冻融强度=0.95。因此可知二灰稳定砂砾的抗冻性很好。1.8　抗弯拉强度与抗弯拉回弹模量二灰砂砾作为路石基层属于半刚性基层,它的低温性能直接影响道路的使用性能,从结构组合角度看,我们希望半刚性基层在夏季高温时抗弯拉模量不要过低,冬季低温时,不要过高,为了更进一步评价二灰砂砾的低温性能,我们作了二灰砂砾二个月的抗弯拉强度与模量,初步得到以下结论:(1)在E温时,强度随温度无明显变化,其强度随温度的下降略有升高。(2)抗弯拉模量在±20°—-18℃之间随温度下降而升高,最大值与最小值之比一般在1.3—1.82之间,表明模量变化不大。(3)极限变形受温度影响不大,证明负温时二灰砂砾具有较大的极限变形值。见下图5、6。

图5・9・第20卷　第1期 谭淑兰:粉煤灰在沈本高速公路试验路上的研究及应用

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图61.9　温度和湿度变形温度收缩系数:为了较全面进行评价二灰砂砾的低温抗裂能力,我们对二灰砂砾进行了收缩系数的测定,采用连续降温方式,降温范围+20℃——30℃,测定结果见表6。表6名 称温度收缩系数(10-6)干缩系数(10-6)二灰稳定砂砾5.234.6

水泥稳定砂砾12.4035.1 从测得的数据分析,二灰砂砾收缩系数小于水泥稳定砂砾,二灰砂砾和水泥稳定砂砾的干缩系数比较接近。3　试验路设计与施工试验路位于沈本路30+550—31+000双幅共450m,路面结构如下:3cm细粒式抗滑表层4cm中粒式沥青混凝土5cm沥青碎石31cm33cm>二灰稳定砂砾10cm天然砂砾垫层

(1)试验路施工前,在室内作了二灰稳定砂砾的7天无侧限抗压强度与模量试验,试件尺寸15×15cm,养生温度为20±20℃,相对湿度90%以上。表7水泥∶石灰∶粉煤灰∶砂砾抗压强度均值(MPa)偏差系数(%)模量值(MPa)1.5∶6∶16∶76.50.8720400 (2)室内试验所用的材料与试验路施工用的是同一种材料,施工采用机械路拌法(西德产、宝马拌合机)、工艺流程按“新规范”进行。

(3)试验路检测二灰稳定砂砾基层质量检测结果压实度(%)剂量(%)含水量(

%)抗压强度(MPa)质量标准实测平均值标准差Cv质量标准实测平均值标准Cv质量标准实测平均值标准差Cv质量标准实测平均值标准Cv≥97103.57.427.176.07.01.7625.789.612.91.1910.5970.870.900.1921.29・01・辽　宁　交　通　科　技 1997.02

© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.阜邱线长营子大桥设计及方案比选

付东奇(阜新市公路管理段,阜新230001) 吴能(阜新市公路勘测设计室,阜新230001)摘　要　本文介绍了阜新市长营子大桥设计与方案。关键词　桥梁　设计　方案

1　基本情况1.1　概述长营子大桥位于阜新市细河区长营子镇内阜邱线3K+460处,是阜新市、阜新县通往新邱区的必经之路。该桥原为一漫水桥,每年汛期洪水爆发、阻断交通、甚至发生人员伤亡事故,严重影响新邱区的正常生产、生活。因此该桥的新建势在必行。根据市政府关于阜邱线及长营子大桥专题会议精神及省交通厅“九、五”计划安排对阜邱线按出口路标准进行加宽改造,对长营子大桥进行新建。1.2　技术标准荷载标准:汽车——20级挂车——100人群——3.5kN󰃗m3桥面净宽:净-15m+2×1.5人行道桥面纵坡:双向1%1.3　水文、地质桥址位于细河之上,为平原微丘区宽浅性季节性河流,河床稳定,两岸为人工堤坝,设计洪水频率为1%。桥面标高经水文计算确定并充分考虑了水利部门的要求,最后由两岸堤坝控制设计。桥址地质经实地钻探,地表下1m为杂填土,2—8m为砾砂,8—12m为炭质页岩全风化带,12—16m为炭质页岩风化带,16—25m为炭质泥砂岩,可满足地质承载力需要。2　方案设计由于该桥处于新邱区和长营子镇之间,具有公路桥和城市桥的双重特点,因此该桥必须满足“安全、适用、经济、合理”的原则。同时考虑城市桥的标准要求。因此在设计方案上,桥梁的上部构造在路灯的式样、栏杆的图案、以及引道的防护工程等均按城市桥标准设计,桥梁的下部结构则按着公路桥梁的要求,使整个桥形成一个完美有机组合。3　方案比选经过省市专家对方案的多次讨论和比选,并广泛地争求各方面意见,确定了以下三种桥型。第一方案,上部采用变跨径钢筋混凝土5孔变截面连续箱梁。标准跨径组合为20m+3×30m+20m=130m,下部采用钻孔灌注桩基础,全长133.7m。第二方案,上部采用3孔标准跨径35m刚架拱桥,矢跨比为1󰃗8,全长137.4m,下部构造为石砌重力式墩台,桥墩采用沉井基础。第三方案,简支梁桥上部为B孔16m,装配式钢筋水泥混凝土