关键词：粉煤灰；路面底基层；强度
1.原材料性质简单分析
1.1土的性质分析
土是岩石经过风化所形成的产物，主要产生于第四纪时期。一般途径是岩石经过风化形成岩石矿物或者岩石颗粒，经过环境的搬运作用以及自然力对其产生的影响，最终形成的沉积物、软堆积物。颗粒胶结的强弱不同是土与岩石之间最大的区别，同时土较之岩石具有变化较多的物理状态、极低的力学强度等特征。岩石所经过的风化作用主要有物理作用、化学作用和生物作用。其中物理作用引起岩石的量变，生物作用以及化学作用引起岩石的质变。土根据硬度的不同被分为一类土、二类土和三类土，其人类的生产生活中有很广泛的应用。
土的性质可分为物理性质、水理性质和力学性质。其中土的物理性质是指土中的含水量、土的颗粒分析以及土的相对密实度。土的颗粒分析可以通过对土的不同颗粒含量、液限、塑限、塑性指数等数据的不同进行，但在这里需要注意的是，若土中的亲水性大的矿物质含量高的话将对土的塑性指标产生很大影响，使其不能正常反应土生成固化物数量的能力；土的水理性质是由土的稠度、土的冻胀以及土的毛细上升高度等组成。影响冻胀的主要因素有水的作用、土中矿物质颗粒大小不同、温度的影响等，在这里需要注意的是有水源补给的冻胀较强，被称为开敞型冻胀，而无水源补给的冻胀较弱，被称为封闭型冻胀；水的力学性质是土的渗透性区别、压缩能力的区别、黄土的湿陷性以及土基承载比重的区别等因素的不同。土的化学成分主要有有机质、烧失量、PH值等。
1.2石灰与水泥分析
人类最早使用的胶凝物质就是石灰，石灰在土木工程以及医药等方面有很广泛的应用。主要是由石灰岩、白垩等以碳酸钙为主要成分的岩石经过高温煅烧而成的，其温度需求约在850℃到1150℃。石灰是一种应用非常广泛的建筑材料，石灰具有原料简单、生产方便、投资低的特点。
水泥是一种呈粉状水硬性的无机凝胶材料，在土木建筑、水利设施等的修建中被广泛应用。水泥在使用时通过加水、搅拌等环节变为浆体，能够在空气中产生硬化反应从而将砂石等建筑材料进行胶结。通过用途不同分为通用水泥、专用水泥以及特性水泥。在公路修建中一般使用普通的硅酸盐水泥。
1.3粉煤灰的简单分析
粉煤灰的颜色一般呈乳白色，是对煤燃烧后产生的烟气进行捕捉得到的细灰。在燃煤电厂中属于一种固体废弃物，是我国工业废渣的主要成分之一，如不加处理就进行排放将对空气、河流造成严重污染。但是粉煤灰可进行资源化利用，如可在混凝土中掺加粉煤灰，既可改善混凝土的可泵性能又可增强其抗冻性。同时粉煤灰在建筑制品、农业肥料、制作环保材料等方面都有很广泛的应用。粉煤灰在公路建设中的应用是将其掺加进混凝土中，配制出泵送混凝土、抗渗结构混凝土等，来增强公路工程的质量以及使用寿命[1]。
2.路面基层设计的稳定方案
在公路路面底基层的建设中，使用土、石灰、水泥、粉煤灰等不同原材料进行组合搭配，不同组合具备不同的稳定强度，最终将确定出最佳的稳定方案。可组成的方案有以下四种：其一是石灰稳定方案，即将石灰和土这两种材料分别以9/91、11/89、13/87、15/85、17/83的比例进行配制；其二是水泥石灰稳定方案，即将石灰、水泥、土这三种材料分别以9/3/88、11/3/86、13/3/84的比例进行配制；其三是石灰粉煤灰稳定方案，即将石灰、粉煤灰、土这三种材料分别以9/21/70、11/23/66、13/25/62、15/25/60的比例进行配制；其四是水泥、石灰、粉煤灰稳定方案，即将石灰、水泥、粉煤灰、土这四种材料分别以9/5/20/66、11/4/19/66、13/3/18/66的比例进行配制。本文将通过对以上四种方案进行比较和分析从而确定出最佳方案。
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2.1试件成型养护及其强度的测定
将以上四种按照不同比例组成的材料组合物以最大干容重静力进行压实成型，使其成为完整的试件，在这里规定每组方案需要制作7个试件，其形状为圆柱体，圆柱体的高度和直径都应达到55毫米。而对所有试件的养护要求在温度为23℃、湿度达到94％的养护箱中进行，对试件的养护时间为一周。一周后将其在水中进行浸泡，一天一夜后将试件取出进行7d抗压强度测试。经测试，结果如下：对第一种石灰稳定方案不同比例组合进行测试后，其平均强度/MPA数值为：浸水松散、0.36、0.38、0.40、0.43，Rd/（1-Za.Cv）数值为0、0.58、0.60、0.60、0.56，均不能达到合格标准；对第二种水泥石灰稳定方案不同比例组合进行测试后，其平均强度/MPA数值为：0.49、0.55、0.62，Rd/（1-Za.Cv）数值为0.56、0.58、0.58，同样都不能达到合格标准；对第三种石灰粉煤灰稳定方案不同比例组合进行测试后，其平均强度/MPA数值为：0.29、0.31、0.35、0.37，Rd/（1-Za.Cv）数值为0.58、0.62、0.66、0.59，均不能达到合格标准；对第四种石灰水泥粉煤灰稳定方案不同比例组合进行测试后，其平均强度/MPA数值为：0.10、0.95、0.93，Rd/（1-Za.Cv）数值为0.69、0.68、0.68，最佳含水量分别是19.3％、21.0％、19.3％，四种不同比例组合均达到合格标准。
综上所述，通过对不同方案与试件进行强度测试，第四种方案即水泥、石灰、粉煤灰稳定方案是四种方案中最具稳定性的最佳方案。
2.2稳定方案技术经济比较
在以上四种不同方案中，均采取结构厚度为15厘米进行单位造价分析，其中石灰稳定方案的造价是每平方米13.46元；石灰水泥稳定方案的造价是每平方米13.65元；石灰粉煤灰稳定方案的造价是每平方米13.84元；而石灰水泥粉煤灰的造价是每平方米9.51元。通过比较我们不难发现，第四种方案即石灰、水泥、粉煤灰稳定方案是最为节省成本的最优方案。
（1）石灰的稳定类
通过对石灰稳定类的五种不同比例材料进行检测，我们不难发现，石灰稳定型由于土中粘粒少、胶体活性差等特点石灰与土这两种材料并不能进行很好的融合，其强度均不能达到公路底基层的建设要求，因此这种方案并不适合在公路建设中应用于路面底基层的铺设中。
（2）石灰--粉煤灰的稳定类
在针对石灰粉煤灰方案的四种不同比例材料的检测结果进行分析后，发现这种组合的类土硬结较慢，形成初期其强度不能满足公路路面底基层的标准要求，并且在加大石灰计量时，其强度不会随之增长，因此，石灰粉煤灰稳定方案依然不适合公路路面底基层的建设需求。
（3）水泥--石灰--粉煤灰的稳定类
经过对石灰、水泥、粉煤灰方案中三种不同比例的材料进行试验后，实验结果显示：这种稳定方案解决了其他三种方案中存在的强度达不到公路路面底基层建设需要的问题，但在这里需要注意的是，在不同比例混合中，最低水泥用量的比例能有效保证产品的早期强度[2]。
（4）水泥--石灰稳定类
通过对水泥石灰稳定方案的四种不同比例材料进行强度试验后，结果表明用水泥比用石灰的早期强度更好，水泥在提高石灰稳定的强度中起到了决定性的作用。
3、结论：
综上所述，在公路路面底基层的建设材料中，将石灰、水泥、粉煤灰、土这四种原料进行不同比例混合是最能够满足公路路面底基层建设强度需求的方案。同时，这种方案也是前期成本投入最低的方案，在进行公路路面底基层的铺设中，选择这种方案进行原材料配制，能够达到经济效益与质量的双赢。
参考文献：
[1]韩宇.高速公路路面施工中粉煤灰推广与应用[J].山西建筑,2016,(33):150-151.
[2]曾环隆.粉煤灰在公路路基施工中的应用探讨[J].民营科技,2016,(05):167.
论文作者:蔡耀辉
论文发表刊物:《科技中国》2017年12期
论文发表时间:2018/5/2
标签：石灰论文; 方案论文; 粉煤灰论文; 稳定论文; 水泥论文; 强度论文; 比例论文; 《科技中国》2017年12期论文;