粉煤灰活性测试方法研究

公路2004年7月第7期HIGHWAY Jul 2004 No. 7文章编号:0451-0712(2004)07-0150-03中图分类号:U414.10文献标识码:A粉煤灰活性测试方法研究叶昌勇,张洪波2(1.杭州湾大桥工程指挥部慈溪市3153272.宁波市高等级公路建设指挥部)要;针对粉煤灰的传统分级评价指标(比表面积指标)不能够完整反应出粉煤灰活性的问题在室内通过大量实验对粉煤灰的活性测试方法及评价进行了研究。研究中选取了9种不同类型的粉煤灰运用不同方法对活性进行了测试。在对比细度以及活性度指标基础上提出了粉煤灰活性指数指标HH,该指标将粉煤灰的外部宏观细度控制指标(比表面积)及内部活性控制指标活性度)有机地结合在一起最后实测了HH与二灰砂砾早期强度之间的关系,强度试验结果表明,该指标能够用于评价粉煤灰的活性并且测试方法简单利于推广应用关键词:公路工程;粉煤灰;活性度;比表面积;活性指数指标HH石灰粉煤灰稳定材料由于具有整体性能优异、的强度就7d和36d强度而言,一级粉煤灰要高于水稳性良好后期强度高成本低廉和易于施工等优二级粉煤灰与石灰形成的强度,分别高出约18%和点,在公路工程的半刚性基层中被广泛应用但是在10%表明粉煤灰对二灰的强度影响很大另外研究实际应用过程中,发现一些粉煤灰按照现行标准测中发现∫-1的二灰强度要远远大于∫-5的二灰定属较高级别粉煤灰,但将其用到混合料中,二灰混强度,表现出当石灰相同时,高级别粉煤灰的强度表合料强度尤其是早期强度相当低,难于满足现行基现反不如低级别粉煤灰的怪现象。为了验证这个结层施工规范的要求,表明现有评价方法存在一定的果,还对二灰砂砾强度进行了测试详见表2。问题。另外虽然现行标准中对公路基层用粉煤灰有表1石灰粉煤灰物理指标及不同龄期强度测试结果汇总细度、需水量比和烧失量等详细规定,但是在使用中最佳含不同齡期抗压大家更关心的是粉煤灰的活性问题即达到什么样方案石灰粉绑灰配合大于度水量强度MP准粉煤灰才会有良好的活性,才会有高的强度,代号等缓)(等级)比「cm另外就是如何快速测定活性的问题1131.345202.245.02f-2112|13312301965021问题的提出1:41.36622:5226463为了证明现有粉煤灰评价体系存在的不足,研究中首先选取了3个地区的石灰,粉煤灰选取了2个地13|1.1452601.07[300131.4122402455.56区3种不同级别的粉煤灰测试了不同配比下的物理-713|1.401220237561指标,并在此基础上测定了石灰与粉煤灰不同龄期的表2两种对比方案(二灰砂砾)强度(试件尺寸师cmXH5cm),详见表1所示强度代表由表1可见:不同产地石灰对二灰强度的影响方案配合比石灰,值Mn变异系数C不同,一般来说在粉煤灰相同的情况下,一级石灰与代号粉煤灰:砂砾)个数28d粉煤灰形成的强度要高于二级石灰的强度。而当石f-16:14:800.82201137.96.8灰相同时不同等级粉媒灰对二灰的不同龄期强度51.20741:1384有较大影响;一级粉煤灰和石灰组成的方案(f-6)注表2中二灰砂砾所用砂砾级配相同表2方案所用原材料与表强度要高于由二级粉煤灰和石灰组成方案(f-4)1中同代号的收稿日期:2004-06-062004年第7期叶昌勇等:粉煤灰活性测试方法研究表2测试结果于表1结论相同,即对方案∫-5验采用浙江某地区公路工程大量使用的粉煤灰,其所用粉煤灰其强度特性表现出粉煤灰等级高,但二试验数据见表3所示。灰砂砾强度却很低的与粉煤灰等级不符的异常现表3粉煤灰活性度与时间的关系象。表明现行标准中对粉煤灰活性评价存在较大漏时间/h洞。因此如何准确、快捷地测定粉煤灰活性对其的应活性度/×10-3186.54189.13189.87190.02用及弥补现行标准不足就显得尤为必要。表3表明,粉煤灰活性度随时间增加而增长,并2试验简介且早期增长快,后期增长慢,这与粉煤灰的火山灰反2.1试验原理简介应现象相同。从试验数据和试验原理来分析,由于研究中对粉煤灰活性评价采用石膏激发活性加Al2O3的反应速度最快,煮沸2h后粉煤灰中的有效速反应的试验方法。石灰、粉煤灰强度主要来源于它A12O3基本已反应完毕,因此利用2h的活性度来判们之间的火山灰反应,但其反应速度很慢,为了提高断粉煤灰活性反应速度,反应中加入石膏。因为粉煤灰中氧化物据此选取多种粉煤灰在2h条件下进行试验,(SO2、AL2O3、Fe2O3)是以2种状态存在,一种为活并且用活性度对二灰的强度进行分析,试验结果如性状态,存在于粉煤灰玻璃体中能与石膏起作用;表4所示。另一种是非活性状态,存在于粉煤灰结晶体中,以硅表4不同粉煤灰的活性度测试汇总铝酸二钙的形式出现,不能与石膏起作用加入石膏等级后,反应系统中的Ca2+产生同离子效应,pH值略有212.01213.90209.6189.7153.3降低,从而石膏与粉煤灰的作用就是SO42-产生的比表面积/cm2/g)648472448933454724效应。一方面,SO2-能与AO2-、Ca2+、OH生成AFt,使液相中AO2-、Ca2+浓度下降,促进粉煤灰表5表明,活性度越大,石灰粉煤灰的强度就越中的AO2、Ca+溶出,导致玻璃体解体;另一方面高,尤其是早期强度,如∫-1与∫-5。但是仅用活由于粉煤灰中一般都含有25%以上的AL1O3,除生性度的指标来控制粉煤灰的等级常常会显得力不从成AS2晶体外剩余的A绝大部分为网络形成心,如∫-4与f-6即是如此研究中发现其中粉体但也有可能有少量网络中间体其键能仅为网络媒灰的细度对二灰强度影响尤为突出。对粉煤灰的形成体的12~13,oO;吸附在这种活化点上以细度试验,采用比表面积法,即利用勃氏透气比表面后极易发生作用,使粉煤灰玻璃体受侵蚀而解体。积仪进行测定。结果如表6所示。Al-O键解体的同时,也促进Si-O键的解体。从衰5粉煤灰活性度与二灰强度的关系汇总上述描述不难发现石膏的使用可用来测定粉煤灰有代号f-1f-5f-4f-6效成分的活性大小石灰2.2计算公式粉煤灰等级20g粉煤灰吸收的毫克数,即为粉煤灰活性活性度209.618.7213.9220度,用公式(1)进行计算:d2.241.072.07H=8×(m×0.832-m×0.582×100MR3d53505150d5634.267155.15=233.28×(m1-m2)(1)注:测试二灰强度试验中石灰粉煤灰的比例均定为1:3式中:0.5832为BaSO4对CaSO4的换算系数表6结果表明,同一电厂粉煤灰的细度是随着1000由g化为mg的倍数;8为分取试样的倍数;H等级的不同而不同,等级越高,比表面积越大。研究为粉煤灰的活性度;m、m2分别为反应前后BaSO4中还对粉煤灰的细度与二灰强度的关系进行了测的质量,g试,试验结果详见表7所示表7结果表明,一般来说,粉煤灰细度越细,比3结果分析表面积越大,二灰7d强度越高,但细度也不能完全根据上述的试验方法,对煮沸的时间进行了试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不同粉煤灰的比变面积密度/(g/cm)2.3002.1942.2072060222.00620841.897比表面积/(cm2/g)649847243345588947245258丧7粉煤灰的细度与二灰强度的关系尽管细度很细,但其7d的强度仍然很低方案代号f-1f-5f-4f-6试验结果及实际应用表明采用现有方法对粉煤石灰等级灰活性评价是不够的,因为二灰的强度与粉煤灰的等级粉煤灰细度以及活性度有很大的关联。试验结果表明,粉煤比表面积/(cm2/g)4839334547246498灰活性度越大,比表面积越大,二灰的强度就越高2241.072072.45因此通过比表面积与活性度的乘积即活性指数(活强度/MPa性指数HH=比表面积×活性度)来评价粉煤灰的150d5634.26715515活性,结果详见表8所示。表8不同粉煤灰的活性指数HH值汇总1n11HH/(×10mg)1.37751.010451.0430.635150.94930724050546251.00360.7n9结合表7表8及表1的测试结果可以发现粉间存在着明显的关联该指标越大,二灰砂砾的早期煤灰活性指数HH值越大,二灰(相同石灰条件下)强度越高。的7d及36d强度越高,表明该指标可用来评价粉煤灰的活性。并且对该指标的测试均采用常规仪器5结论加以测试,利于推广应用通过大量的室内试验,发现粉煤灰活性指数据此结果并结合二灰砂砾的大量强度试验结HH指标将粉煤灰活性度及传统的比表面积指标果,测试了上述不同产地粉煤灰应用于二灰砂砾后有机的统一到一起,该指标从粉煤灰的外部物理细的早期强度。为便于横向比较试验中均采用浙江某度指标以及内部活性物质两方面对粉煤灰活性进行地二级石灰,二灰砂砾级配均为现行标准规范中值了评价。并且通过二灰砂砾强度试验对评价结果进级配,二灰比例1:25,集料含量均为80%即二灰行了验证结果表明该指标解决了实际应用中大家砂砾的配合比为6:14:80。标准击实后按照相同更为关心的活性指标问题;该指标的使用可将室内压实度(97%)成型试件,标养7d后测试无侧限抗试验指标评价粉煤灰活性与实际混合料的强度加以压强度,试验结果详见表9所示联系,使用HH值的大小来评价粉煤灰的活性,另外该指标的测试方法简单易行,均是用常规仪器,利表9粉煤灰活性指数与二灰砂砾强度测试汇总于实际应用。粉煤灰等级石灰等级二级石灰(有效氧化钙镁含量57.0%+1.9%)参考文献:二灰砂砾7d无侧0.780.70[1]朱蓓蓉,等,1级粉煤灰火山灰反应性研究[]混凝限抗压强度/MP土与水泥制品,2002.试件个数[2]王智,等,硫酸盐对粉煤灰活性激发的比较[]粉煤变异系数Cv/%8.108.87灰综合利用,199粉煤灰活性指数[3]焦宝祥,钟白茜。激发剂对粉煤灰一Ca(OH)2系统性HH(×10em3/1.006.0450.635150.719能的影响[]粉煤灰综合利用,2001[4]钱觉时,粉煤灰特性与粉煤灰[M]混凝土科学出表9测试结果表明,在集料及混合料配合比版社,2002定的前提下粉煤灰活性指数和二灰砂砾的强度之5]JTJ034-200,公路路面基层施工技术规范[s公路2004年7月第7期HIGHWAY Jul 2004 No. 7文章编号:0451-0712(2004)07-0153-05中图分类号:U416.202文献标识码:B级配碎石柔性基层设计参数的研究李长江,栾海,张宏伟(吉林省公路抛测设计院长春市130021)要:为了改善级配碎石基层材料与工艺进行了大量的以室内试验为基础的研究采用了古典的CBR法和动力CBR试验进行了力学性能评价。通过试验得出的力学性能数据验证了现场承藏板与动三轴试验所得到的设计参数。提出了级配碎石基层材料设计参数(弹性模量)建议值及其依据。关键调:级配碎石;弹性模量;承载板;动三轴1目前国内外路面设计参数概况弹性模量:1~3级配碎石为350~450MPa;1~4级粒状材料在交通荷载作用下表现出非线性和依配普通碎石为200~250MPa;级配碎石为150赖于时间的弹塑性特性,为了表述这种非线性特征,250MPa。通常用弹性模量表达。弹性模量是表征级配碎石刚我国《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)度的重要指标及设计参数,传统的柔性基层通常是中提出:级配碎石可用作任何等级公路的基层,并给出设置于土基或其他柔性基层上其弹性模量一般较抗压模量(见表1),抗压模量一般在200~350MPa低。美国沥青协会设计法中规定粒料基层弹性模量范围内,当交通量较大时级配碎石不宜作基层,或不一般采用100~350MPa,并控制基层与路基弹性模能作为承重层否则需加大沥青混凝土面层的厚度量之比在2~4之间。沥青混凝土路面在荷载作用下发生弹性变形和前苏联《柔性路面设计须知》中推荐嵌挤型碎石残余变形,在反复的荷载作用下,当累积残余变形在收稿日期: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