摘要：應(yīng)用高性能混凝土技術(shù)，在普通C35 道路混凝土中等量取代水泥摻入超細(xì)粉煤灰配制高性能化道路混凝土，并應(yīng)用于南方冬期（0～5℃）道路混凝土的施工獲得成功。通過現(xiàn)場(chǎng)及試驗(yàn)室試驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)用于南方冬期大摻量超細(xì)粉煤灰道路混凝土的施工技術(shù)進(jìn)行了探索研究，提出了相應(yīng)的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：超細(xì)粉煤灰；高性能化道路混凝土；冬期施工；應(yīng)用
道路混凝土的工作環(huán)境相比于其他結(jié)構(gòu)更為惡劣， 因而其耐磨性差、易開裂等問題尤為突出，往往使路面過早破壞，造成大量人力、物力損失。采用高性能混凝土技術(shù)使普通道路混凝土高性能化不失為一種解決方法。
電收塵分選工藝收集的超細(xì)粉煤灰（Ultra-fine Fly Ash，簡(jiǎn)稱UFA）較一般的粉煤灰具有更高的細(xì)度（勃氏比表面積不小于500 m2 / kg）和玻璃微珠效應(yīng)，因而具有優(yōu)良的密實(shí)填充和減水增強(qiáng)效應(yīng)，往往可在一定程度上彌補(bǔ)粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度低的缺陷，已在許多大摻量粉煤灰工程中應(yīng)用并獲得成功，同時(shí)利廢、節(jié)能，具有較高的“綠色度”。但是在冬季較低溫度下，大摻量UFA 在道路混凝土中的應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)尚不多見，本文所述工程是較大摻量（20%～30%）的UFA 在普通C35 道路混凝土中的施工應(yīng)用，以20%～30%的UFA 等量取代水泥，在氣溫0～5 ℃環(huán)境（南方冬季）下，成功配制出了滿足施工要求的UFA 高性能化道路混凝土，同時(shí)其強(qiáng)度及耐久性能較好。
1 施工應(yīng)用
1.1 工程簡(jiǎn)介
本工程是衡棗高速公路衡陽至常寧聯(lián)絡(luò)線十八標(biāo)段UFA 高性能化道路混凝土的雙幅500 m 現(xiàn)場(chǎng)澆筑試驗(yàn)路段工程。
工程要求：混凝土坍落度10～30mm；強(qiáng)度滿足一級(jí)公路所要求的28 dC35 強(qiáng)度要求。
施工所用原材料如下。
?。?） 水泥：湖南省祁東縣產(chǎn)42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。
?。?） 砂：河砂，湘江產(chǎn)，級(jí)配不合格，大于5mm 的卵石占13%；過5 mm的篩后，Ⅲ區(qū)級(jí)配合格，細(xì)度模數(shù)為2.45，中砂偏細(xì)，含泥量為0.5%，表觀密度3.12 g / cm3，松散表觀密度1 580kg /m3，空隙率49.4%。
（3） 石：5～20mm 的卵石占60%，20～40mm 卵石占40%，混合均勻后篩分合格，符合5～40mm 連續(xù)級(jí)配要求，壓碎指標(biāo)為6.2%，表觀密度2.53g / cm3，松散表觀密度1 630 kg /m3， 空隙率35.6%。
?。?） UFA：湖南湘潭電廠產(chǎn)，比表面積605 m2 / kg，燒失量3.2%，28 d抗壓強(qiáng)度比為101.5%。
?。?） 激發(fā)劑：中南大學(xué)研制，由早強(qiáng)型礦物材料復(fù)合而成。
1.2 施工配合比設(shè)計(jì)
通過試驗(yàn)室材料試驗(yàn)，進(jìn)行混凝土配合比的優(yōu)選，確定了UFA 摻量為20%～40%。施工過程中，考慮到氣溫在0～5℃之間，將試驗(yàn)路段UFA 的摻量由40%改為25%。UFA 具體摻量及混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)配合比見表1。
1.3 施工工藝及質(zhì)量控制因施工中采用較大摻量的UFA，同時(shí)施工時(shí)氣溫較低，所以施工工藝及質(zhì)量控制與普通水泥混凝土有所不同，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。
?。?） 攪拌工藝：本工程的攪拌流程為水泥+ 砂+ 石+ 粉煤灰+ 激發(fā)劑→攪拌30s加水→攪拌90s出料→測(cè)坍落度（坍落度控制值為20～30mm）。UFA 高性能化道路混凝土的攪拌時(shí)間比普通道路混凝土的攪拌時(shí)間要稍長(zhǎng)。
（2） 混凝土的振實(shí)：混凝土在全面振搗后，再用振動(dòng)梁進(jìn)一步振實(shí)并初步整平。振動(dòng)梁往返多遍，使混凝土表面泛漿，并趕出氣泡，對(duì)不平之處，及時(shí)采用較細(xì)的混凝土混合料進(jìn)行人工挖填、補(bǔ)平。對(duì)振動(dòng)梁底部留下的坑洼處，進(jìn)行人工整平，以減少混凝土表面波浪的形成，最后進(jìn)行了人工修整。為保證混凝土質(zhì)量，UFA 高性能化道路混凝土的振搗時(shí)間要長(zhǎng)于普通凝土，以30～50 s 為宜。
?。?） 混凝土的拆模和養(yǎng)護(hù)：本試驗(yàn)路段混凝土在攤鋪、振搗、整平完成后進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)，并派專人隨時(shí)注意澆水，以保持混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境的濕潤(rùn)。本試驗(yàn)路段施工適值嚴(yán)冬，氣溫較低，同時(shí)UFA 水化進(jìn)程較慢，因而應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)帶模養(yǎng)護(hù)時(shí)間，一般不少于1.5～2 d。拆模后，混凝土表面的養(yǎng)護(hù)材料不撤除，并繼續(xù)淋水，潮濕養(yǎng)護(hù)14d 以上。
2 現(xiàn)場(chǎng)施工路面UFA 高性能化道路混凝土的力學(xué)性能及部分長(zhǎng)期性能
2.1 力學(xué)性能
由表2 可知，UFA 高性能化道路混凝土的7d 抗折強(qiáng)度大于4.0 MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度（5.0 MPa）的80%，可開放交通。28 d 抗折強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，混凝土的施工性能良好，質(zhì)量穩(wěn)定、均勻。
2.2 干縮性能
大量研究資料表明，UFA 由于其優(yōu)良的減水性能、密實(shí)填充、微集料效應(yīng)等，可以較好地抑制混凝土的干縮。
由表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在本試驗(yàn)路段中所配制的UFA 高性能化道路混凝土的干縮性能優(yōu)良，180 d 干縮率均小于500×10-6，且隨UFA 摻量的增大，其干縮率有一定程度的降低。
2.3 耐磨性能
耐磨試驗(yàn)按《公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 053—1994）進(jìn)行，試件尺寸為150mm×150mm×150mm；在現(xiàn)場(chǎng)成型，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。當(dāng)UFA 以20%、25%、30%等量取代水泥摻入時(shí)，混凝土的耐磨性能有了較大幅度的提高，28 d 單位面積的磨損量分別為1.88 kg /m2、2.21 kg /m2 和2.72 kg /m2，均遠(yuǎn)小于3.6 kg /m2。這說明摻UFA 混凝土的耐磨性是滿足要求的。
2.4 抗氯離子滲透性研究
抗?jié)B性是評(píng)定道路混凝土性能的一個(gè)重要指標(biāo)。本工程按照ASTMC1202—1994 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)UFA 高性能化道路混凝土進(jìn)行了抗氯離子滲透性試驗(yàn)，通過限制混凝土在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過的電量來評(píng)價(jià)混凝土的滲透性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)UFA 等量取代水泥20%、25%、30%摻入時(shí)，28 d 齡期的混凝土6 h 通過電量分別為1 325C，1240C 和1 028C，按照ASTMC1202—1994 的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其抗氯離子滲透性均為“低”。由此可看出，隨著UFA 摻量的增大，混凝土抗氯離子滲透性有一個(gè)增大的趨勢(shì)。這是因?yàn)椋琔FA 優(yōu)良的密實(shí)填充及微集料效應(yīng)能有效地填充混凝土中的空隙，因而密實(shí)度、抗?jié)B性均增大。所以混凝土中摻入U(xiǎn)FA 對(duì)混凝土抗?jié)B性的提高有很好的效果，對(duì)于環(huán)境較惡劣的道路混凝土尤其具有重要意義。
綜上所述，摻UFA 的高性能化道路混凝土當(dāng)UFA 摻量從20%增至30%時(shí)，無論是混凝土的力學(xué)性能，還是干縮、耐磨等性能均滿足路面混凝土的要求。因而可以認(rèn)為，UFA 高性能化道路混凝土在衡棗高速公路衡陽至常寧聯(lián)絡(luò)線十八標(biāo)段的冬期施工應(yīng)用中是比較成功的。
3 大摻量UFA 高性能化道路混凝土
在南方冬期施工中的施工技術(shù)要求通過在現(xiàn)場(chǎng)的施工實(shí)踐，同時(shí)參照有關(guān)粉煤灰在路面混凝土施工中的研究資料以及施工規(guī)范，大摻量UFA高性能化道路混凝土在南方冬期施工中必須注意以下施工技術(shù)要求。
?。?） UFA 必須保證有較高的細(xì)度，勃氏比表面積不小于500m2 / kg。
（2） 由于氣溫較低，應(yīng)用UFA時(shí)應(yīng)在混凝土中摻入一定量的激發(fā)劑，以激發(fā)UFA 的早期火山灰活性，從而避免因UFA 不參加反應(yīng)而導(dǎo)致的早期強(qiáng)度不高的弊端。
?。?） 摻UFA 混凝土的攪拌過程中應(yīng)注意延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，使之盡可能均勻分散，充分發(fā)揮其微集料密實(shí)填充效應(yīng)。
?。?） 混凝土必須經(jīng)過充分振搗，振搗時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，同時(shí)為保證路面光滑平整，必須注意人工修整和二次抹面。
?。?） 大摻量UFA 高性能化道路混凝土必須保證有足夠時(shí)間（14 d）的潮濕養(yǎng)護(hù)，這樣可以盡可能使膠凝材料水化，增加混凝土密實(shí)度和提高強(qiáng)度。
?。?） 在現(xiàn)場(chǎng)條件許可的情況下，應(yīng)盡可能保證砂石質(zhì)量，砂子宜采用Ⅱ區(qū)中砂；對(duì)于不大于C50 要求的混凝土，石子宜采用5～40mm 連續(xù)級(jí)配的卵石，大于C50 的，宜采用5～25mm 連續(xù)級(jí)配的卵石或碎石，優(yōu)先采用碎石。
4 結(jié)論
?。?） 采用高性能混凝土技術(shù)，以20%～30%的UFA 等量取代水泥，在南方冬期施工中可以成功配制出質(zhì)量?jī)?yōu)良、性能穩(wěn)定的高性能化道路混凝土；
（2） 通過現(xiàn)場(chǎng)施工及混凝土試驗(yàn)可知，其力學(xué)性能和干縮、耐磨、抗氯離子滲透等性能均滿足路面混凝土的要求；
（3） 總結(jié)了大摻量UFA 高性能化道路混凝土在南方冬期施工中的技術(shù)要求，為今后大摻量UFA 在南方冬期道路施工中的應(yīng)用作了初步探討。
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