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)場及試驗室試驗相結(jié)合，對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)良的密實填充和減水增強效應(yīng)，往往可在一定程度上彌補粉煤灰混凝土早期強度低的缺陷，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，同時其強度及耐久性能較好。
1 施工應(yīng)用
1.1 工程簡介
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)場澆筑試驗路段工程。
工程要求：混凝土坍落度10～30mm；強度滿足一級公路所要求的28 dC35 強度要求。
施工所用原材料如下。
?。?） 水泥：湖南省祁東縣產(chǎn)42.5級普通硅酸鹽水泥。
?。?） 砂：河砂，湘江產(chǎn)，級配不合格，大于5mm 的卵石占13%；過5 mm的篩后，Ⅲ區(qū)級配合格，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%。
?。?） 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抗壓強度比為101.5%。
（5） 激發(fā)劑：中南大學(xué)研制，由早強型礦物材料復(fù)合而成。
1.2 施工配合比設(shè)計
通過試驗室材料試驗，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，將試驗路段UFA 的摻量由40%改為25%。UFA 具體摻量及混凝土現(xiàn)場試驗配合比見表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，同時施工時氣溫較低，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。
?。?） 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間比普通道路混凝土的攪拌時間要稍長。
（2） 混凝土的振實：混凝土在全面振搗后，再用振動梁進(jìn)一步振實并初步整平。振動梁往返多遍，使混凝土表面泛漿，并趕出氣泡，對不平之處，及時采用較細(xì)的混凝土混合料進(jìn)行人工挖填、補平。對振動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間要長于普通凝土，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)，并派專人隨時注意澆水，以保持混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境的濕潤。本試驗路段施工適值嚴(yán)冬，氣溫較低，同時UFA 水化進(jìn)程較慢，因而應(yīng)適當(dāng)延長帶模養(yǎng)護(hù)時間，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)場施工路面UFA 高性能化道路混凝土的力學(xué)性能及部分長期性能
2.1 力學(xué)性能
由表2 可知，UFA 高性能化道路混凝土的7d 抗折強度大于4.0 MPa，達(dá)到了設(shè)計強度（5.0 MPa）的80%，可開放交通。28 d 抗折強度達(dá)到了設(shè)計要求，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 試驗數(shù)據(jù)可知，在本試驗路段中所配制的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
耐磨試驗按《公路工程水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTJ 053—1994）進(jìn)行，試件尺寸為150mm×150mm×150mm；在現(xiàn)場成型，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，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性是評定道路混凝土性能的一個重要指標(biāo)。本工程按照ASTMC1202—1994 標(biāo)準(zhǔn)對UFA 高性能化道路混凝土進(jìn)行了抗氯離子滲透性試驗，通過限制混凝土在規(guī)定時間內(nèi)通過的電量來評價混凝土的滲透性。試驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)UFA 等量取代水泥20%、25%、30%摻入時，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 的評價標(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增大的趨勢。這是因為，UFA 優(yōu)良的密實填充及微集料效應(yīng)能有效地填充混凝土中的空隙，因而密實度、抗?jié)B性均增大。所以混凝土中摻入UFA 對混凝土抗?jié)B性的提高有很好的效果，對于環(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，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)場的施工實踐，同時參照有關(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。
（1） 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)致的早期強度不高的弊端。
?。?） 摻UFA 混凝土的攪拌過程中應(yīng)注意延長攪拌時間，使之盡可能均勻分散，充分發(fā)揮其微集料密實填充效應(yīng)。
?。?） 混凝土必須經(jīng)過充分振搗，振搗時間應(yīng)適當(dāng)延長，同時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，增加混凝土密實度和提高強度。
（6） 在現(xiàn)場條件許可的情況下，應(yīng)盡可能保證砂石質(zhì)量，砂子宜采用Ⅱ區(qū)中砂；對于不大于C50 要求的混凝土，石子宜采用5～40mm 連續(xù)級配的卵石，大于C50 的，宜采用5～25mm 連續(xù)級配的卵石或碎石，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)量優(yōu)良、性能穩(wěn)定的高性能化道路混凝土；
?。?） 通過現(xiàn)場施工及混凝土試驗可知，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；
?。?） 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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