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[摘要] 采用山东交通水泥厂525#普通硅酸盐水泥，德州华鲁发电厂Ⅱ级粉煤灰和徐州“强力”牌QNF减水剂，开展了路面用粉煤灰水泥混凝土的室内配合比试验，并将配合比结果用于德州东出口一级公路路面工程。结果表明：设计的粉煤灰水泥混凝土满足抗折强度≥5.0Mpa的路面混凝土设计要求，且在施工过程中效果良好。
[关键词 ]粉煤灰水泥混凝土，配合比，应用
[Abstract] Shandong traffic cement plant # 525 ordinary Portland cement, Texas China power plant Ⅱ grade fly ash and robust xuzhou "powerful" brand QNF water reducing agent, began with fly ash cement concrete road surface of the indoor mixture ratio test, and will mix results to Texas east exit of level 1 road surface engineering. The results show that: the design of fly ash concrete meet the flexural strength of concrete pavement quartile 5.0 Mpa design requirements, and in construction process the effect is good.
[Key words] fly ash cement concrete, mix, applications
中图分类号：TU528.45 文献标识码：A文章编号：
1 概述
1997年建成的德州市东出口工程起点为堤岭大桥终点为与晶华大道交叉口全长为4.752公里，设计计算行车速度100Km/h路基标准25.5m，行车道宽2×7.5m，中间带宽3.0m,硬路肩宽2×3.0m，土路肩宽2×0.75m。路面面层设计为24cm厚水泥混凝土结构。
2 发展粉煤灰水泥混凝土的必要性
德州有多家热力发电厂，其中，鲁能华鲁发电厂储存大量的粉煤灰资源。
公路建设在砼中掺用粉煤灰已经好几年的经验，优化配合比的粉煤灰砼的优点不仅仅是变废为宝、节能减排，还能节约大量的水泥，降低水化热温升、改善砼的和易行等优点，而且同时可具有高强、高抗渗透性、低收缩和徐变等优良结构性能。但在我省，水泥砼的应用一直处于空白状态，因此，发展粉煤灰水泥砼是主要的方向。
3 设计要求
3.1 施工工作性：滑模摊铺砼要求塌落度为3～5cm；
3.2 抗弯拉强度：抗弯拉强度≥5.0Mpa；
3.3 耐久性（包括耐磨性）；
3.4 经济合理要求。
4 试验用原材料
4.1 水泥：山东交通水泥厂525#普通硅酸盐水泥；
4.2 粉煤灰：华鲁电厂Ⅱ即粉煤灰；
4.3 碎石：济南党家庄1～3cm,1～2cm,0.5～1.0cm碎石，压碎值为3.1%；
4.4 沙：泰安黄粗砂，细度模数为3.30，符合Ⅰ区级配范围；
4.5 减水剂：徐州“强力”牌QNF减水剂，减水率为5%～15%，掺量为水泥用量的1.5%～2.0%；
4.6 水：可飲用的自然水。
根据招标文件要求，粗集料应符合标准级配范围，根据采用三种石子的规格，应符合5～30mm连续级配范围。三种石子分别作为筛分试验，用修正平衡面积法求的三种石子的配比为；1～3cm:1～2cm:0.5～1cm=65:30:5,分别以重量计。
5 设计步骤
5.1 计算基准砼配合比
（1）确定试配强度
∫cf.o = K×∫cf.k ∫cf.k：设计抗折强度（MPa）,为5.0 MPa，
K值取1.13 ∫cf =1.13×5.5=5.65Mpa；
（2） 设计水灰比W/C
C/W=（∫cf.o+1.0079-0.3485 ∫ce.f）/1.5684
∫ce.f---水泥实际抗弯拉强度（Mpa）,为8.87Mpa。
代入数据，得C/W = 2.274，即水灰比W/C = 0.44；
（3）计算单位用水量mwo；
mwo=104.97+3.090h+11.27c/w +0.61Bs，H—砼拌合物塌落度（cm），选用H =5cmBS:砂率（%），选用BS为41%。将数值代入，得mwo=171kg
考虑加入减水剂，减水率为10%，则用水量为：mwo= 171（1-0.10）=154kg；
（4）计算单位水泥用量mcomco=154/0.44=350kg
(5) 计算砂石材料单位用量 mso 、mGO
用质量法计算，假定砼容重为2400kg/m3，经计算，得mso=777kg，mGO=1119kg
(6) 计算外加剂用量mad
mad =350×1.6%=5.60kg 由以上结果，基准配合比为：水泥:砂:碎石:水：减水剂 = 350:777:1119:154:5.60 其中三种规格碎石比为：1～3cm:1～2cm:0.5～1cm = 727:336:56
5.2 计算粉煤灰砼配合比
（1）计算粉煤灰取代水泥的掺量百分率为20%的配合比。
①粉煤灰超量系数δf查表，选用δf为1.26
②计算粉煤灰取代水泥用量mf1mf1=mco×20%=350×20%=70kg
③计算粉煤灰超量部分质量mf2 mf2 = mf1×(δf-1)=70×(1.26-1)=18kg
④计算粉煤灰总掺量mf：mf = mf1+ mf2 =70+18=88kg
⑤计算单位砂用量msf： msf = mso-( mf2/ρf) ×ρs
ρf—粉煤灰密度，为2.2g/cm3 ρs—砂饱和面干密度，为2.62g/cm3
⑥计算减水剂用量：madf = mcf×1.6% =4.48kg
⑦粉煤灰砼各种材料用量：
由以上计算得知mcf =280kg，mf=88kg，mSf =756kg，madf = 4.48kg,取mof = mGo = 1119kg，mwf=mwo=154kg
⑧试拌调整提出试验室配合比
经试拌，塌落度为3.5cm，和易性差，调整水胶比为0.44，即用量改为162kg，砂率降低为36%，经调整，砂为668kg，碎石为1188kg。再经拌合，塌落度为6.4cm，和易性好，实测容重为2380kg/cm3。
确定配合比如下：
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 =280:88:668:1188:162:4.48
其中碎石之比为：1～3cm:1～2cm:0.5～1cm =772:356:60
水胶比为：162/(280+88)=0.44 拌制砼试件两组，编号为粉20。
（2）计算粉煤灰取代水泥的掺量百分率分别为10%、15%和25%的配合比，保持总胶凝材料不变，即水泥和粉煤灰总用量保持368kg；水胶比不变，即为0.44；减水剂用量为水泥用量的1.6%；考虑粉煤灰取代砂的体积＜5%，可忽略，砂为668kg不变；碎石为1188kg不变。
三种配合比如下：
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 = 320:48:668:1188:162:5.12
经试拌，塌落度为6.9cm，和易性好，实测容重为2375kg/m3 。拌制试件两组，编号为粉10.
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 =298:70:668:1188:162:4.768经拌制，塌落度为，6.0cm,和易性好，实测容重为2388kg/m3。拌制试件两组，编号为粉15。
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 =263:105:668:1188:162:4.208经拌制，塌落度为，5.5cm,和易性好，实测容重为2375kg/m3。拌制试件两组，编号为粉25。
6 配合比的选择
经试验室标准养护，试件抗折强度如下表：
从满足抗折强度和经济性两个方面考虑，选用编号为粉15的配合比，即：水泥:粉煤灰:砂：碎石:水:减水剂 = 298:70:668:1188:162:4.768
7 施工现场应用情况
应用试验室确定粉煤灰砼配合比，进行滑模摊铺水泥路面，塌落度满足施工要求，拌合物和易性好，不泌水，利于滑模摊铺施工。
8 结 论
试验室所成试件强度和现场钻心取样测试强度结果表明，粉煤灰砼完全可满足抗折强度≥5.0Mpa的路面砼设计要求。
（2） 粉煤灰砼应用于路面工程，在技术、经济上是可行的，且具有巨大的环境与社会效益。其在本项目工程中的成功应用为今后粉煤灰砼在其他路面工程中的推广提供了一个良好的范例。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词 ]粉煤灰水泥混凝土，配合比，应用
[Abstract] Shandong traffic cement plant # 525 ordinary Portland cement, Texas China power plant Ⅱ grade fly ash and robust xuzhou "powerful" brand QNF water reducing agent, began with fly ash cement concrete road surface of the indoor mixture ratio test, and will mix results to Texas east exit of level 1 road surface engineering. The results show that: the design of fly ash concrete meet the flexural strength of concrete pavement quartile 5.0 Mpa design requirements, and in construction process the effect is good.
[Key words] fly ash cement concrete, mix, applications
中图分类号：TU528.45 文献标识码：A文章编号：
1 概述
1997年建成的德州市东出口工程起点为堤岭大桥终点为与晶华大道交叉口全长为4.752公里，设计计算行车速度100Km/h路基标准25.5m，行车道宽2×7.5m，中间带宽3.0m,硬路肩宽2×3.0m，土路肩宽2×0.75m。路面面层设计为24cm厚水泥混凝土结构。
2 发展粉煤灰水泥混凝土的必要性
德州有多家热力发电厂，其中，鲁能华鲁发电厂储存大量的粉煤灰资源。
公路建设在砼中掺用粉煤灰已经好几年的经验，优化配合比的粉煤灰砼的优点不仅仅是变废为宝、节能减排，还能节约大量的水泥，降低水化热温升、改善砼的和易行等优点，而且同时可具有高强、高抗渗透性、低收缩和徐变等优良结构性能。但在我省，水泥砼的应用一直处于空白状态，因此，发展粉煤灰水泥砼是主要的方向。
3 设计要求
3.1 施工工作性：滑模摊铺砼要求塌落度为3～5cm；
3.2 抗弯拉强度：抗弯拉强度≥5.0Mpa；
3.3 耐久性（包括耐磨性）；
3.4 经济合理要求。
4 试验用原材料
4.1 水泥：山东交通水泥厂525#普通硅酸盐水泥；
4.2 粉煤灰：华鲁电厂Ⅱ即粉煤灰；
4.3 碎石：济南党家庄1～3cm,1～2cm,0.5～1.0cm碎石，压碎值为3.1%；
4.4 沙：泰安黄粗砂，细度模数为3.30，符合Ⅰ区级配范围；
4.5 减水剂：徐州“强力”牌QNF减水剂，减水率为5%～15%，掺量为水泥用量的1.5%～2.0%；
4.6 水：可飲用的自然水。
根据招标文件要求，粗集料应符合标准级配范围，根据采用三种石子的规格，应符合5～30mm连续级配范围。三种石子分别作为筛分试验，用修正平衡面积法求的三种石子的配比为；1～3cm:1～2cm:0.5～1cm=65:30:5,分别以重量计。
5 设计步骤
5.1 计算基准砼配合比
（1）确定试配强度
∫cf.o = K×∫cf.k ∫cf.k：设计抗折强度（MPa）,为5.0 MPa，
K值取1.13 ∫cf =1.13×5.5=5.65Mpa；
（2） 设计水灰比W/C
C/W=（∫cf.o+1.0079-0.3485 ∫ce.f）/1.5684
∫ce.f---水泥实际抗弯拉强度（Mpa）,为8.87Mpa。
代入数据，得C/W = 2.274，即水灰比W/C = 0.44；
（3）计算单位用水量mwo；
mwo=104.97+3.090h+11.27c/w +0.61Bs，H—砼拌合物塌落度（cm），选用H =5cmBS:砂率（%），选用BS为41%。将数值代入，得mwo=171kg
考虑加入减水剂，减水率为10%，则用水量为：mwo= 171（1-0.10）=154kg；
（4）计算单位水泥用量mcomco=154/0.44=350kg
(5) 计算砂石材料单位用量 mso 、mGO
用质量法计算，假定砼容重为2400kg/m3，经计算，得mso=777kg，mGO=1119kg
(6) 计算外加剂用量mad
mad =350×1.6%=5.60kg 由以上结果，基准配合比为：水泥:砂:碎石:水：减水剂 = 350:777:1119:154:5.60 其中三种规格碎石比为：1～3cm:1～2cm:0.5～1cm = 727:336:56
5.2 计算粉煤灰砼配合比
（1）计算粉煤灰取代水泥的掺量百分率为20%的配合比。
①粉煤灰超量系数δf查表，选用δf为1.26
②计算粉煤灰取代水泥用量mf1mf1=mco×20%=350×20%=70kg
③计算粉煤灰超量部分质量mf2 mf2 = mf1×(δf-1)=70×(1.26-1)=18kg
④计算粉煤灰总掺量mf：mf = mf1+ mf2 =70+18=88kg
⑤计算单位砂用量msf： msf = mso-( mf2/ρf) ×ρs
ρf—粉煤灰密度，为2.2g/cm3 ρs—砂饱和面干密度，为2.62g/cm3
⑥计算减水剂用量：madf = mcf×1.6% =4.48kg
⑦粉煤灰砼各种材料用量：
由以上计算得知mcf =280kg，mf=88kg，mSf =756kg，madf = 4.48kg,取mof = mGo = 1119kg，mwf=mwo=154kg
⑧试拌调整提出试验室配合比
经试拌，塌落度为3.5cm，和易性差，调整水胶比为0.44，即用量改为162kg，砂率降低为36%，经调整，砂为668kg，碎石为1188kg。再经拌合，塌落度为6.4cm，和易性好，实测容重为2380kg/cm3。
确定配合比如下：
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 =280:88:668:1188:162:4.48
其中碎石之比为：1～3cm:1～2cm:0.5～1cm =772:356:60
水胶比为：162/(280+88)=0.44 拌制砼试件两组，编号为粉20。
（2）计算粉煤灰取代水泥的掺量百分率分别为10%、15%和25%的配合比，保持总胶凝材料不变，即水泥和粉煤灰总用量保持368kg；水胶比不变，即为0.44；减水剂用量为水泥用量的1.6%；考虑粉煤灰取代砂的体积＜5%，可忽略，砂为668kg不变；碎石为1188kg不变。
三种配合比如下：
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 = 320:48:668:1188:162:5.12
经试拌，塌落度为6.9cm，和易性好，实测容重为2375kg/m3 。拌制试件两组，编号为粉10.
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 =298:70:668:1188:162:4.768经拌制，塌落度为，6.0cm,和易性好，实测容重为2388kg/m3。拌制试件两组，编号为粉15。
水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:减水剂 =263:105:668:1188:162:4.208经拌制，塌落度为，5.5cm,和易性好，实测容重为2375kg/m3。拌制试件两组，编号为粉25。
6 配合比的选择
经试验室标准养护，试件抗折强度如下表：
从满足抗折强度和经济性两个方面考虑，选用编号为粉15的配合比，即：水泥:粉煤灰:砂：碎石:水:减水剂 = 298:70:668:1188:162:4.768
7 施工现场应用情况
应用试验室确定粉煤灰砼配合比，进行滑模摊铺水泥路面，塌落度满足施工要求，拌合物和易性好，不泌水，利于滑模摊铺施工。
8 结 论
试验室所成试件强度和现场钻心取样测试强度结果表明，粉煤灰砼完全可满足抗折强度≥5.0Mpa的路面砼设计要求。
（2） 粉煤灰砼应用于路面工程，在技术、经济上是可行的，且具有巨大的环境与社会效益。其在本项目工程中的成功应用为今后粉煤灰砼在其他路面工程中的推广提供了一个良好的范例。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。