粉煤灰在混凝土路面施工中的应用

　　混凝土路面由于具有强度高、耐久性能好、良好的可塑性、以及材料来源广泛、施工快捷、方便等突出优点，目前大量被应用于高速公路和城市快速路以及机场跑道等专用道路，成为我国高等级路面的首选建筑材料。
　　然而，由于混凝土的生产过程中需要消耗大量的水泥，砂、石等不可再生的建筑材料，同时水泥生产企业也是一种高能耗的企业。有报道显示，我国每年仅用于道路工程施工所消耗的砂石等建筑材料相当于一座方圆1000公里、高1000米的大山。高能耗和对环境的巨大破坏是严重制约国民经济可持续性发展的瓶颈。同时，由于混凝土本身弯拉强度较低，为提高路面的弯拉强度，不得不增加水泥的使用量，使之成本增加。而通常设计的混凝土路面厚度较大，当水泥硬化时自身产生收缩不均匀，道路表面极易产生细小的裂纹，影响道路交付使用后的美观和耐久性能。
　　粉煤灰是电力生产的一种副产品，不能妥善加以处理的话会严重污染环境。大量堆放占用了宝贵的土地资源。然而粉煤灰内部的活性成分SiO2和Al2O3可以同水泥熟料发生化学反应，参与水泥硬化，从而达到替代部分水泥的作用，这是粉煤灰能够得到合理应用的契机。目前不失为一种绿色经济的建筑材料，是水泥混凝土建筑产业可持续发展的重要途径。本文即是采用优质粉煤灰替代部分水泥和砂等材料，从而达到减少混凝土路面消耗水泥的目的，实现节约原材料，建设经济、优质的混凝土路面工程的目标。
　　一、 原材料：
　　1、 砂
　　采用优质、洁净、级配良好的河砂
　　附表1：河砂检测结果
　
　　MX=2.84;中砂2区级配范围;表观密度23℃2.49g/cm3
　　附表2：碎石检测结果

　　附表3：水泥检测结果
　
　　表观密度3.11g/cm3
　　附表4：粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰检测结果

　　表观密度2.21g/cm3
　　二、混凝土配合比计算
　　目标混凝土设计强度fr=4.5MPa，根据JTGF30-2003《公路混凝土路面施工技术规范》
　　1、计算28d弯拉强度均值
　　fc=fr/(1-1.04×cv)+ts=5.12MPa
　　2、计算水灰比
　　W/C=1.5684/fc+1.0097-0.3595×fS=0.45
　　3、计算基准混凝土配合比各种材料
　　选取每立方混凝土用水量为175kg；计算水泥用量为389kg；砂632kg；碎石1225kg。
　　4、计算粉煤灰用量
　　根据JTGF30-2003《公路混凝土路面施工技术规范》粉煤灰取代率为15%，则粉煤灰混凝土1m3水泥用量为389×（1-0.15）=331kg。
　　选取粉煤灰超量取代系数k=1.4。则粉煤灰用量1.4×（389-331）=81.2kg,，计算水泥、粉煤灰和砂的绝对体积，求出粉煤灰超出水泥部分的体积，并扣除同体积的用砂量，得出粉煤灰混凝土的砂用量：
　　S=S0-(C/ρc+F/ρF+C0/ρc)×ρS
　　=632-（331/3.11+81.2/2.21-389/3.11）×2.49
　　=587kg
　　S----调整后1m3混凝土砂用量；kg
　　S0----1m3基准混凝土砂用量；kg
　　C----调整后1m3混凝土水泥用量；kg
　　C0----基准混凝土水泥用量；kg
　　F----1m3混凝粉煤灰用量；kg
　　ρc，ρS，ρF分别为水泥、砂、粉煤灰表观密度
　　调整后1m3混凝土各种材料为：水泥：331kg；水175kg；砂587kg；碎石1225kg。
　　三配比验证
　　根据配合比计算制作混凝土抗折标准试块，28d平均强度为6.2MPa，达到设计强度的135%，符合设计要求。
　　
　　四小结
　　实践表明，通过合理选择混凝土的配合比，掺加适量工业用粉煤灰，可以达到制作相应强度的混凝土，同时可以节约部分水泥和砂等建筑材料，在一定意义上起到节约能源、减少原材料消耗、保持环境、减少工业废物的排放，并对工业废物加以妥善利用，起到改善环境的目的。的确不失为制作绿色节能建筑材料的一条重要途径。
　　
　　参考文献:
　　[1]JTGF30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范
　　[2]GBJ146-90粉煤灰混凝土应用技术规范
　　[3]万材柏公路工程施工项目试验员实用手册