摻粉煤灰AC型瀝青混合料試驗(yàn)研究
摘要：粉煤灰是工業(yè)廢渣之一，對(duì)人們的身體健康和生活環(huán)境具有很大的危害。將粉煤灰作為一種資源與瀝青、集料進(jìn)行混合，通過混合料級(jí)配設(shè)計(jì)制作兩種細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混合料AC-13與AC-10。將兩種粉煤灰瀝青混合料制成馬歇爾試件，測(cè)定試件的體積參數(shù)與穩(wěn)定度。結(jié)果表明，AC-13型粉煤灰瀝青混合料可作為二、三、四級(jí)公路的路面面層材料，AC-10型粉煤灰瀝青混合料可作為各級(jí)公路的路面面層材料。
關(guān)鍵詞： 粉煤灰 瀝青混合料 路用性能
粉煤灰是一種工業(yè)廢物，但具有一定利用價(jià)值。在混凝土中摻加粉煤灰可以節(jié)約水泥和細(xì)骨料和用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，減少了混凝土的徐變，水化熱和熱能膨脹性，提高混凝土抗?jié)B能力，增加混凝土地修飾性。此外，粉煤灰還具有資源豐富，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。一般瀝青混合料中摻加的礦粉是一種分散的細(xì)粒礦料，瀝青混合料中的礦粉多采用石灰石和白云石等礦物經(jīng)加工磨細(xì)后而得到的石粉，在此過程中需要耗費(fèi)很大一部分資源和能源，而用水泥代替成本過高。國(guó)外的研究成果是用粉煤灰取代石灰石礦粉作為瀝青混合料的填料[1]，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究有粉煤灰瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究[2]、粉煤灰瀝青碎石的研究[3]。粉煤灰價(jià)格低廉，不怕過期和受潮[4]，具有非常顯著的優(yōu)點(diǎn),但是在AC型細(xì)粒式瀝青混合料中的研究較少。今后幾年我國(guó)要加強(qiáng)公路網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，加快國(guó)家高速公路網(wǎng)、農(nóng)村公路建設(shè)，強(qiáng)化連接線、斷頭路等薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)揮公路網(wǎng)絡(luò)效益，提高路網(wǎng)通行能力和效率。加快未鋪裝路面改造，提高路網(wǎng)路面鋪裝率，強(qiáng)化公路路面養(yǎng)護(hù)，全面改善路面狀況。到2015年和2020年，路網(wǎng)（不含村道）路面鋪裝率分別達(dá)到70%和75%以上。本文將通過對(duì)粉煤灰代替礦粉做填料拌制的細(xì)粒式瀝青混合料即AC-13和AC-10做相關(guān)試驗(yàn)，并分析其穩(wěn)定性，為粉煤灰在細(xì)粒式瀝青混合料路面建設(shè)中的應(yīng)用提供參考。
1 原材料試驗(yàn)
1.1 瀝青材料
本試驗(yàn)選用的瀝青為AH-70的道路石油瀝青，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
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表1 AH-70型瀝青技術(shù)指標(biāo)
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1.2 集 料
粗集料和細(xì)集料的表觀密度試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
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表2 集料的表觀密度
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1.3 粉煤灰
粉煤灰的燒失量為4.5%，其化學(xué)成分如表3所示。
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表3 粉煤灰的化學(xué)成分
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2 混合料設(shè)計(jì)及試驗(yàn)
2.1 礦料組成設(shè)計(jì)
本次試驗(yàn)按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）選用了三種不同粒徑的集料和粉煤灰進(jìn)行AC-13型粉煤灰瀝青混合料和AC-10型粉煤灰瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)，拌制混合料后的級(jí)配情況如表4所示。
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表4 AC-10型及AC-13型粉煤灰混合料級(jí)配情況表
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2.2 瀝青混合料試件制作
瀝青混合料拌制和試件成型是進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)的基礎(chǔ)，這個(gè)過程包括按照瀝青混合料的設(shè)計(jì)配合比，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際材料，在試驗(yàn)室內(nèi)用小型拌和機(jī)，按規(guī)定的拌制溫度生產(chǎn)瀝青混合料，然后將瀝青混合料在規(guī)定的成型溫度下，用規(guī)定的方法制成規(guī)定尺寸與形狀的試件，供測(cè)定其試件穩(wěn)定性和抗變形能力[5]。
2.3瀝青混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)
瀝青混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)是將瀝青混合料制成圓柱形試件，在馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)儀上測(cè)定其穩(wěn)定度和流值，以這兩項(xiàng)指標(biāo)來表征其高溫時(shí)的穩(wěn)定性和抗變形能力，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5-表8所示。
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表5 AC-13型粉煤灰瀝青混合料馬歇爾試件體積參數(shù)
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表6 AC-13型粉煤灰瀝青混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果
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通過計(jì)算AC-13粉煤灰瀝青混合料的最佳瀝青用量為OAC=5.0%。由表6數(shù)據(jù)可得：除了穩(wěn)定度指標(biāo)滿足其他等級(jí)公路的要求之外，其他指標(biāo)均能滿足各級(jí)公路的要求[6]。因此AC-13可作為二、三、四級(jí)公路的路面面層材料。
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表7 AC-10型粉煤灰瀝青混合料馬歇爾試件體積參數(shù)
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表8 AC-10型粉煤灰瀝青混合料穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果
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通過計(jì)算AC—10粉煤灰瀝青混合料的最佳瀝青用量為OAC=5.6%。由表8數(shù)據(jù)可得：AC-10可作為各級(jí)公路的路面面層材料。
3 結(jié) 論
本文通過將礦粉用粉煤灰代替做出兩種密級(jí)配瀝青混合料的試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：
（1）AC-13型粉煤灰瀝青混合料的間隙率、飽和度和流值比AC-10型粉煤灰瀝青混合料相應(yīng)的值較大，而穩(wěn)定度較小。
（2）AC-10型粉煤灰瀝青混合料的最佳瀝青用量大于AC-13型粉煤灰瀝青混合料。
（3）通過試驗(yàn)結(jié)果分析，AC-13型粉煤灰瀝青混合料可作為二、三、四級(jí)公路的路面面層材料，AC-10型粉煤灰瀝青混合料可作為各級(jí)公路的路面面層材料。
煤炭企業(yè)利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品廢棄物，在主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)上建立橫向共生產(chǎn)業(yè)鏈之一是粉煤灰－建筑材料。粉煤灰用于筑路材料中具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。主要表現(xiàn)在節(jié)約水資源、減少SO2排放、減少粉煤灰排放，實(shí)現(xiàn)廢物資源化、減少繳納排污費(fèi)，提高煤炭資源利用水平，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、為社會(huì)剩余勞動(dòng)力提供就業(yè)機(jī)會(huì)、利于社會(huì)穩(wěn)定、提高區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及居民收入、改善了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量。
粉煤灰替代礦粉在道路工程建設(shè)中的應(yīng)用，既解決了作為工業(yè)廢渣粉煤灰的環(huán)境污染問題，又節(jié)約了大量的能耗和建筑材料，符合煤炭企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 楊應(yīng)信.粉煤灰代礦粉拌制瀝青砼路面的試驗(yàn)與應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用，1999，13(1)：41-43.
[2] 蔣永華.粉煤灰瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)研究[J].山西建筑，2007，33（36）：161-162.
[3] 陳 新，閆 風(fēng)，楊錫武. 粉煤灰代替礦粉的瀝青穩(wěn)定碎石試驗(yàn)研究[J]. 公路交通技術(shù)，2007，18（3）：50-52.
[4] 李建占，張金山.成品粉煤灰在瀝青混合料中的應(yīng)用[J].包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，19（1）：66-67.
[5] JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].
[6] JTJ 052—2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].
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