粉煤灰活性測試方法研究

公路2004年7月第7期HIGHWAY Jul 2004 No. 7文章編號:0451-0712(2004)07-0150-03中圖分類(lèi)號:U414.10文獻標識碼:A粉煤灰活性測試方法研究葉昌勇,張洪波2(1.杭州灣大橋工程指揮部慈溪市3153272.寧波市高等級公路建設指揮部)要;針對粉煤灰的傳統分級評價(jià)指標(比表面積指標)不能夠完整反應出粉煤灰活性的問(wèn)題在室內通過(guò)大量實(shí)驗對粉煤灰的活性測試方法及評價(jià)進(jìn)行了研究。研究中選取了9種不同類(lèi)型的粉煤灰運用不同方法對活性進(jìn)行了測試。在對比細度以及活性度指標基礎上提出了粉煤灰活性指數指標HH,該指標將粉煤灰的外部宏觀(guān)細度控制指標(比表面積)及內部活性控制指標活性度)有機地結合在一起最后實(shí)測了HH與二灰砂礫早期強度之間的關(guān)系,強度試驗結果表明,該指標能夠用于評價(jià)粉煤灰的活性并且測試方法簡(jiǎn)單利于推廣應用關(guān)鍵詞:公路工程;粉煤灰;活性度;比表面積;活性指數指標HH石灰粉煤灰穩定材料由于具有整體性能優(yōu)異、的強度就7d和36d強度而言,一級粉煤灰要高于水穩性良好后期強度高成本低廉和易于施工等優(yōu)二級粉煤灰與石灰形成的強度,分別高出約18%和點(diǎn),在公路工程的半剛性基層中被廣泛應用但是在10%表明粉煤灰對二灰的強度影響很大另外研究實(shí)際應用過(guò)程中,發(fā)現一些粉煤灰按照現行標準測中發(fā)現∫-1的二灰強度要遠遠大于∫-5的二灰定屬較高級別粉煤灰,但將其用到混合料中,二灰混強度,表現出當石灰相同時(shí),高級別粉煤灰的強度表合料強度尤其是早期強度相當低,難于滿(mǎn)足現行基現反不如低級別粉煤灰的怪現象。為了驗證這個(gè)結層施工規范的要求,表明現有評價(jià)方法存在一定的果,還對二灰砂礫強度進(jìn)行了測試詳見(jiàn)表2。問(wèn)題。另外雖然現行標準中對公路基層用粉煤灰有表1石灰粉煤灰物理指標及不同齡期強度測試結果匯總細度、需水量比和燒失量等詳細規定,但是在使用中最佳含不同齡期抗壓大家更關(guān)心的是粉煤灰的活性問(wèn)題即達到什么樣方案石灰粉綁灰配合大于度水量強度MP準粉煤灰才會(huì )有良好的活性,才會(huì )有高的強度,代號等緩)(等級)比「cm另外就是如何快速測定活性的問(wèn)題1131.345202.245.02f-2112|13312301965021問(wèn)題的提出1:41.36622:5226463為了證明現有粉煤灰評價(jià)體系存在的不足,研究中首先選取了3個(gè)地區的石灰,粉煤灰選取了2個(gè)地13|1.1452601.07[300131.4122402455.56區3種不同級別的粉煤灰測試了不同配比下的物理-713|1.401220237561指標,并在此基礎上測定了石灰與粉煤灰不同齡期的表2兩種對比方案(二灰砂礫)強度(試件尺寸師cmXH5cm),詳見(jiàn)表1所示強度代表由表1可見(jiàn):不同產(chǎn)地石灰對二灰強度的影響方案配合比石灰,值Mn變異系數C不同,一般來(lái)說(shuō)在粉煤灰相同的情況下,一級石灰與代號粉煤灰:砂礫)個(gè)數28d粉煤灰形成的強度要高于二級石灰的強度。而當石f-16:14:800.82201137.96.8灰相同時(shí)不同等級粉媒灰對二灰的不同齡期強度51.20741:1384有較大影響;一級粉煤灰和石灰組成的方案(f-6)注表2中二灰砂礫所用砂礫級配相同表2方案所用原材料與表強度要高于由二級粉煤灰和石灰組成方案(f-4)1中同代號的收稿日期:2004-06-062004年第7期葉昌勇等:粉煤灰活性測試方法研究表2測試結果于表1結論相同,即對方案∫-5驗采用浙江某地區公路工程大量使用的粉煤灰,其所用粉煤灰其強度特性表現出粉煤灰等級高,但二試驗數據見(jiàn)表3所示?；疑暗[強度卻很低的與粉煤灰等級不符的異?，F表3粉煤灰活性度與時(shí)間的關(guān)系象。表明現行標準中對粉煤灰活性評價(jià)存在較大漏時(shí)間/h洞。因此如何準確、快捷地測定粉煤灰活性對其的應活性度/×10-3186.54189.13189.87190.02用及彌補現行標準不足就顯得尤為必要。表3表明,粉煤灰活性度隨時(shí)間增加而增長(cháng),并2試驗簡(jiǎn)介且早期增長(cháng)快,后期增長(cháng)慢,這與粉煤灰的火山灰反2.1試驗原理簡(jiǎn)介應現象相同。從試驗數據和試驗原理來(lái)分析,由于研究中對粉煤灰活性評價(jià)采用石膏激發(fā)活性加Al2O3的反應速度最快,煮沸2h后粉煤灰中的有效速反應的試驗方法。石灰、粉煤灰強度主要來(lái)源于它A12O3基本已反應完畢,因此利用2h的活性度來(lái)判們之間的火山灰反應,但其反應速度很慢,為了提高斷粉煤灰活性反應速度,反應中加入石膏。因為粉煤灰中氧化物據此選取多種粉煤灰在2h條件下進(jìn)行試驗,(SO2、AL2O3、Fe2O3)是以2種狀態(tài)存在,一種為活并且用活性度對二灰的強度進(jìn)行分析,試驗結果如性狀態(tài),存在于粉煤灰玻璃體中能與石膏起作用;表4所示。另一種是非活性狀態(tài),存在于粉煤灰結晶體中,以硅表4不同粉煤灰的活性度測試匯總鋁酸二鈣的形式出現,不能與石膏起作用加入石膏等級后,反應系統中的Ca2+產(chǎn)生同離子效應,pH值略有212.01213.90209.6189.7153.3降低,從而石膏與粉煤灰的作用就是SO42-產(chǎn)生的比表面積/cm2/g)648472448933454724效應。一方面,SO2-能與AO2-、Ca2+、OH生成AFt,使液相中AO2-、Ca2+濃度下降,促進(jìn)粉煤灰表5表明,活性度越大,石灰粉煤灰的強度就越中的AO2、Ca+溶出,導致玻璃體解體;另一方面高,尤其是早期強度,如∫-1與∫-5。但是僅用活由于粉煤灰中一般都含有25%以上的AL1O3,除生性度的指標來(lái)控制粉煤灰的等級常常會(huì )顯得力不從成AS2晶體外剩余的A絕大部分為網(wǎng)絡(luò )形成心,如∫-4與f-6即是如此研究中發(fā)現其中粉體但也有可能有少量網(wǎng)絡(luò )中間體其鍵能僅為網(wǎng)絡(luò )媒灰的細度對二灰強度影響尤為突出。對粉煤灰的形成體的12~13,oO;吸附在這種活化點(diǎn)上以細度試驗,采用比表面積法,即利用勃氏透氣比表面后極易發(fā)生作用,使粉煤灰玻璃體受侵蝕而解體。積儀進(jìn)行測定。結果如表6所示。Al-O鍵解體的同時(shí),也促進(jìn)Si-O鍵的解體。從衰5粉煤灰活性度與二灰強度的關(guān)系匯總上述描述不難發(fā)現石膏的使用可用來(lái)測定粉煤灰有代號f-1f-5f-4f-6效成分的活性大小石灰2.2計算公式粉煤灰等級20g粉煤灰吸收的毫克數,即為粉煤灰活性活性度209.618.7213.9220度,用公式(1)進(jìn)行計算:d2.241.072.07H=8×(m×0.832-m×0.582×100MR3d53505150d5634.267155.15=233.28×(m1-m2)(1)注:測試二灰強度試驗中石灰粉煤灰的比例均定為1:3式中:0.5832為BaSO4對CaSO4的換算系數表6結果表明,同一電廠(chǎng)粉煤灰的細度是隨著(zhù)1000由g化為mg的倍數;8為分取試樣的倍數;H等級的不同而不同,等級越高,比表面積越大。研究為粉煤灰的活性度;m、m2分別為反應前后BaSO4中還對粉煤灰的細度與二灰強度的關(guān)系進(jìn)行了測的質(zhì)量,g試,試驗結果詳見(jiàn)表7所示表7結果表明,一般來(lái)說(shuō),粉煤灰細度越細,比3結果分析表面積越大,二灰7d強度越高,但細度也不能完全根據上述的試驗方法,對煮沸的時(shí)間進(jìn)行了試表征路用粉煤灰的特性,如f-5方案所用粉煤灰公路2004年第7期表6不同粉煤灰的比變面積密度/(g/cm)2.3002.1942.2072060222.00620841.897比表面積/(cm2/g)649847243345588947245258喪7粉煤灰的細度與二灰強度的關(guān)系盡管細度很細,但其7d的強度仍然很低方案代號f-1f-5f-4f-6試驗結果及實(shí)際應用表明采用現有方法對粉煤石灰等級灰活性評價(jià)是不夠的,因為二灰的強度與粉煤灰的等級粉煤灰細度以及活性度有很大的關(guān)聯(lián)。試驗結果表明,粉煤比表面積/(cm2/g)4839334547246498灰活性度越大,比表面積越大,二灰的強度就越高2241.072072.45因此通過(guò)比表面積與活性度的乘積即活性指數(活強度/MPa性指數HH=比表面積×活性度)來(lái)評價(jià)粉煤灰的150d5634.26715515活性,結果詳見(jiàn)表8所示。表8不同粉煤灰的活性指數HH值匯總1n11HH/(×10mg)1.37751.010451.0430.635150.94930724050546251.00360.7n9結合表7表8及表1的測試結果可以發(fā)現粉間存在著(zhù)明顯的關(guān)聯(lián)該指標越大,二灰砂礫的早期煤灰活性指數HH值越大,二灰(相同石灰條件下)強度越高。的7d及36d強度越高,表明該指標可用來(lái)評價(jià)粉煤灰的活性。并且對該指標的測試均采用常規儀器5結論加以測試,利于推廣應用通過(guò)大量的室內試驗,發(fā)現粉煤灰活性指數據此結果并結合二灰砂礫的大量強度試驗結HH指標將粉煤灰活性度及傳統的比表面積指標果,測試了上述不同產(chǎn)地粉煤灰應用于二灰砂礫后有機的統一到一起,該指標從粉煤灰的外部物理細的早期強度。為便于橫向比較試驗中均采用浙江某度指標以及內部活性物質(zhì)兩方面對粉煤灰活性進(jìn)行地二級石灰,二灰砂礫級配均為現行標準規范中值了評價(jià)。并且通過(guò)二灰砂礫強度試驗對評價(jià)結果進(jìn)級配,二灰比例1:25,集料含量均為80%即二灰行了驗證結果表明該指標解決了實(shí)際應用中大家砂礫的配合比為6:14:80。標準擊實(shí)后按照相同更為關(guān)心的活性指標問(wèn)題;該指標的使用可將室內壓實(shí)度(97%)成型試件,標養7d后測試無(wú)側限抗試驗指標評價(jià)粉煤灰活性與實(shí)際混合料的強度加以壓強度,試驗結果詳見(jiàn)表9所示聯(lián)系,使用HH值的大小來(lái)評價(jià)粉煤灰的活性,另外該指標的測試方法簡(jiǎn)單易行,均是用常規儀器,利表9粉煤灰活性指數與二灰砂礫強度測試匯總于實(shí)際應用。粉煤灰等級石灰等級二級石灰(有效氧化鈣鎂含量57.0%+1.9%)參考文獻:二灰砂礫7d無(wú)側0.780.70[1]朱蓓蓉,等,1級粉煤灰火山灰反應性研究[]混凝限抗壓強度/MP土與水泥制品,2002.試件個(gè)數[2]王智,等,硫酸鹽對粉煤灰活性激發(fā)的比較[]粉煤變異系數Cv/%8.108.87灰綜合利用,199粉煤灰活性指數[3]焦寶祥,鐘白茜。激發(fā)劑對粉煤灰一Ca(OH)2系統性HH(×10em3/1.006.0450.635150.719能的影響[]粉煤灰綜合利用,2001[4]錢(qián)覺(jué)時(shí),粉煤灰特性與粉煤灰[M]混凝土科學(xué)出表9測試結果表明,在集料及混合料配合比版社,2002定的前提下粉煤灰活性指數和二灰砂礫的強度之5]JTJ034-200,公路路面基層施工技術(shù)規范[s公路2004年7月第7期HIGHWAY Jul 2004 No. 7文章編號:0451-0712(2004)07-0153-05中圖分類(lèi)號:U416.202文獻標識碼:B級配碎石柔性基層設計參數的研究李長(cháng)江,欒海,張宏偉(吉林省公路拋測設計院長(cháng)春市130021)要:為了改善級配碎石基層材料與工藝進(jìn)行了大量的以室內試驗為基礎的研究采用了古典的CBR法和動(dòng)力CBR試驗進(jìn)行了力學(xué)性能評價(jià)。通過(guò)試驗得出的力學(xué)性能數據驗證了現場(chǎng)承藏板與動(dòng)三軸試驗所得到的設計參數。提出了級配碎石基層材料設計參數(彈性模量)建議值及其依據。關(guān)鍵調:級配碎石;彈性模量;承載板;動(dòng)三軸1目前國內外路面設計參數概況彈性模量:1~3級配碎石為350~450MPa;1~4級粒狀材料在交通荷載作用下表現出非線(xiàn)性和依配普通碎石為200~250MPa;級配碎石為150賴(lài)于時(shí)間的彈塑性特性,為了表述這種非線(xiàn)性特征,250MPa。通常用彈性模量表達。彈性模量是表征級配碎石剛我國《公路瀝青路面設計規范》(JTJ014-97)度的重要指標及設計參數,傳統的柔性基層通常是中提出:級配碎石可用作任何等級公路的基層,并給出設置于土基或其他柔性基層上其彈性模量一般較抗壓模量(見(jiàn)表1),抗壓模量一般在200~350MPa低。美國瀝青協(xié)會(huì )設計法中規定粒料基層彈性模量范圍內,當交通量較大時(shí)級配碎石不宜作基層,或不一般采用100~350MPa,并控制基層與路基彈性模能作為承重層否則需加大瀝青混凝土面層的厚度量之比在2~4之間。瀝青混凝土路面在荷載作用下發(fā)生彈性變形和前蘇聯(lián)《柔性路面設計須知》中推薦嵌擠型碎石殘余變形,在反復的荷載作用下,當累積殘余變形在收稿日期:2004-04-20Research on How to Measure Activity Peculiarity of FlyashYE Chang-yong, ZHANG Hong-be(l. Headquarters of Hangzhou Bay Bridge Engineering, Cixi 315327, China2. Hedquarters of High Type Highway Construction in Ningbo CityAbstract: To counter the problems of traditional classification index of flyash, the index of finedegree can't reflect it's activity fully. So the testing-method and estimate method of the activity-peculiarityof flyashes are researched by a great deal of experiments in laboratory. In this research, 9 kinds of flyashesare selected and their activities- peculiarities tested in different ways. On the basis of contrasting the fine-degree and activity-degree, the activity-index of flyash (HH)are put out. The exterior macroscopic fine-degree(the specific surface area) is connected with the interior index (activity-degree)together well. Arlast the relations between hh with the strength of lime-stone and flyash gravel are tested. The strengthtests indicate that the activity-index can estimate the activity of flyash, and the testing way is simple andeasy to applyKey words: highway engineering: flyash; activity-degree: specific surface area; activity-index