公路施工中各类材料的应用

武朝梁

（河南中原高速公路股份有限公司，河南 郑州 450000）

公路施工中各类材料的性能及其技术应用将直接导致公路施工后的质量及效果，以及使用年限。因此各类材料的性能及技术的应用非常重要。以下具体介绍几种材料或技术。

1 粉煤灰

1.1 粉煤灰的活性

粉煤灰(Fly Ash,简称FA)是在燃煤烟道中收集的烟尘粉末（1－50?m），是以玻璃体为主夹杂有少量晶体、矿物的多相复合颗粒。玻璃体是基本结构单元在空间呈无序排列的无定形体，是具有较大内能的不稳定结构；同时又因比表面积很大，导致表面能很大，更加剧了它的不稳定性，故很容易起化学变化；另外它的主要化学成分是无定型的Al2O3、SiO2，属酸性、中酸性氧化物，在碱性环境下极易发生化学反应，因而具备较高的潜在活性。

适当的激发可使粉煤灰的潜在活性得以发挥，生成水化凝胶，从而构成强度。自然，料源丰富、价格低廉的石灰就成了首选激发剂，所以，在道路结构中存在大量石灰粉煤灰稳定粒料结构层。而在混凝土中水泥水化也会产生大量活性Ca(OH)2，这也正是一种良好的粉煤灰激发剂，因而粉煤灰作为一种活性混合材料被广泛地应用于混凝土中。

1.2 粉煤灰的品质要求

根据《粉煤灰混凝土应用技术规程》（GBJ146-90）和《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-96），粉煤灰按其品质指标分为三级，见表1

?

Ⅰ级灰的品位较高，具有一定减水作用，强度活性也较高，可用于普通钢筋混凝土，高强混凝土和后张法预应力混凝土。Ⅱ级灰一般不具有减水作用，主要用于普通钢筋混凝土。Ⅲ级灰品位较低，也较粗，活性较差，一般只能用于素混凝土和砂浆，若经专门试验也可以用于钢筋混凝土。

1.3 粉煤灰在混凝土中的作用

填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层，由于粉煤灰的容重（表观密度）只有水泥的2/3 左右，而且粒形好（质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密实，在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。

对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时，水化缓慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。

粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应，不仅生成具有胶凝性质的产物（与水泥中硅酸盐的水化产物相同），而且加强了薄弱的过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用。

粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土因水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。

1.4 粉煤灰混凝土的主要技术性质

粉煤灰混凝土的施工和易性优于普通混凝土，可泵性明显改善，特别是较易振捣密实，均质性良好，因而抗渗性能较好。

粉煤灰混凝土的水化热较低，较适合于大体积混凝土工程（任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土）,从而有效地减少温度裂缝。

粉煤灰混凝土是以抗冻、抗渗、抗腐蚀等耐久性为主要特征。它优异的高性能可以在任何强度等级的混凝土中得以实现。

粉煤灰混凝土的碱度降低，金属表面不易产生致密的钝化保护膜，故抗碳化性能下降，对钢筋的保护作用有所下降。但在混凝土充分干燥或水饱和的场合下，不易产生碳化收缩，因此可以利用这一点有效防止或降低不利影响。

粉煤灰混凝土由于胶材总量偏多，在夏季大风天气容易产生塑性收缩裂缝。

粉煤灰混凝土的早期强度较低，后期强度增长较大，所以要注意养生和其他成品保护措施，以免造成早期破坏。地下结构和大体积混凝土宜采用56 天、60 天或90 天作为设计强度等级的龄期，地上结构有条件的也可采用56 天或60 天龄期，对堤坝及某些大型基础混凝土结构甚至可以采用180 天龄期。

粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能，延长混凝土结构的使用寿命，同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量，因此也是一种绿色混凝土。从这个角度出发，推广粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用，是一件于国于民有显著效益的事业，必定有强大的生命力，有广阔的发展前景。

2 天然砂砾土

2.1 天然砂砾土的物理特性

在丰城荣塘地区有一大片山丘，表层蕴藏着大量的天然砂砾土，开采非常方便，其主要成份是砂、砾石及粘土（主要矿物成份为高岭石，属非活性粘性土），其中砂的细度模数较大，属粗砂，砾石最大颗粒粒径不超过5cm，压碎值在20-25之间，这种砂砾土我们曾在105 国道，抚丰线，丰乐线等线路的垫层施工中使用。实践表明，干旱季节只要能有效控制最佳含水量，垫层成型快，整体性好，对维持交通的施工路段非常有利，但在雨季施工，由于其含有一定数量的粘土，易吸水饱和铺筑难以成型。

2.2 将天然砂砾土取样分析、测试、验证为了试探“天然砂砾土”能否（或怎样）用于基层施工，取得试验数据，掌握工艺规律，从荣塘芳田料场取样对“天然砂砾土”进行了材料颗粒分析，稳定土击实试验，无侧限抗压强度等项试验，现将各种试验测定结果记录，在各试验中，选取水泥32.5 级，其剂量为混合料重量的5.5%。

以上试验分析结果表明，天然砂砾土属密实型粒料，并接近“规范”范围“中线”值（略偏粗），有利于维持交通路段的施工成型，集料中虽含具有一定塑性指数的粘土，可能影响整体强度，是“规范”规定不宜的，但其水泥稳定料的无侧限抗压强度在7 天内的强度可达3.45MPa,根据施工“规范”要求，取“天然砂砾土”作为路面基层铺筑用料，我们初步认为是可行的。

3.1 温拌沥青混合料技术

沥青混合料按照拌和、摊铺温度的不同可以分为热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料。热拌沥青混合料的特点是它是主流技术，路用性能好 但是环境污染严重、能耗大、沥青存在老化；冷拌沥青混合料的特点是环保、节能、混合料可储存，但路用性能很难与热拌混合料相比。温拌沥青混合料起源于欧洲，2000年起开始铺筑试验路，同年在国际沥青路面大会上首次进行交流，温拌沥青混合料是一种绿色、节能、环保的路面新材料，它的生产施工温度介于热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料之间，其力学性能和路用性能不亚于传统的热拌沥青混合料，但生产施工温度可以降低30～50℃。

目前，欧洲国家温拌沥青混合料技术的种类有四种:沥青－矿物法(Aspha-Min)；泡沫沥青温拌法(WAM-Foam)；有机添加剂法；基于乳化平台的温拌法中国的温拌沥青混合料技术研究起步于2005年，根据对国际温拌技术的分析，决定将研究重点放在基于乳化平台的温拌法和有机添加剂温拌法两种方法上。交通部对节能减排的温拌技术十分重视，及时将温拌技术研究纳入西部交通科技项目计划,由交通部公路科学研究院、同济大学、北京路桥路兴物资中心、Mead Westvaco 公司等合作研究。

经国内、国外试验研究发现，乳化沥青温拌混合料具有如下技术优点：

在不牺牲沥青混合料路用性能的前提下，拌和温度可降低至100℃～120℃、碾压温度可降低至70℃～110℃；混合料的设计、拌和及施工工艺与热拌混合料基本一致，无需添置新的设备；具有良好的适应性：不同石料，不同级配，不同沥青；减少燃料消耗，节省20%～30% ；减少排放50%以上 ，降低对环境的污染和对施工人员健康的损害；减轻热拌过程中沥青的老化，延长沥青路面的使用寿命；延长施工季节。

3 温拌沥青混合料

[1]左峰.叶奋编译.国外温拌沥青混合料技术与性能评价[M]2007.12 中外公路

[2]粉煤灰混凝土应用技术规范（ GBJ 146－90）.北京：人民交通出版社，1990