石灰粉煤灰稳定土是将石灰、粉煤灰与其他掺入材料(土、集料)按适当比例、最佳含水量、合理工艺(拌合、压实及养护)制成的混合料,简称二灰稳定土,常见于道路结构的基层、底基层。目前在石灰工业废渣稳定土中,应用最广的为石灰粉煤灰稳定土。
石灰粉煤灰稳定土,是一种缓凝性硅酸盐材料,具有良好的力学性能,用它作道路基层将会结成整体层。在一定温度、湿度下其强度随着龄期二增长。结硬后具有良好的板体性、水稳定性、抗冻性与隔温性能。但早期强度较低,耐磨性差,由于干缩、冷缩,会发生一定程度的收缩裂缝。在道路工程中,可视道路等级、交通情况、材料来源、施工季节、施工机具、设计要求和技术经济原则等,选用其不同种类的二灰稳定土。
石灰粉煤灰稳定土为总称,视原料的不同主要品种分类如下:
用石灰粉煤灰稳定细粒土得到的混合料称为石灰粉煤灰土,简称二灰土。
用石灰粉煤灰稳定粗粒土和中粒土得到的混合料,视所用原材料而定。原材料为天然砂砾石、级配砂砾(砂砾中无土)称为石灰粉煤灰砂砾,简称二灰砂砾;原材料为天然碎石、级配碎石(包括为筛分碎石)称为石灰粉煤灰碎石。简称二灰碎。
用石灰粉煤灰稳定矿渣得到的混合料称为石灰粉煤灰矿渣,简称二灰矿渣等。
其中砂砾、碎石、矿渣、煤矸石等可能是中粒土,也可能是粗粒土,统称为集料。
配制二灰稳定土的石灰宜选低镁石灰。因石灰类混合料中主要要求CaO的含量,石灰中的活性氧化钙能与火山灰质的粉煤灰、煤渣等起缓慢的水硬作用,形成水化的硅酸钙、铝酸钙等。其次,低镁石灰熟化反应较快,容易保证消化质量。
石灰质量应符合表1-1,表1-2,表1-3规定的合格品生石灰或合格品消石灰的技术指标,并不得混有杂质。
建筑生石灰的技术指标 |
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表1-1 | ||||||
项目 | 钙质,生石灰 | 镁质生石灰 | ||||
优等品 | 一等品 | 合格品 | 优等品 | 一等品 | 合格品 | |
CaO+MgO含量,%不小于 | 90 | 85 | 80 | 85 | 80 | 75 |
未消化残渣含量(5mm圆孔筛余),%不大于 | 5 | 10 | 15 | 5 | 10 | 15 |
CO2,%不大于 | 5 | 7 | 9 | 6 | 8 | 10 |
产浆量,L/kg,不小于 | 2.8 | 2.3 | 2.0 | 2.8 | 2.3 | 2.0 |
建筑生石灰粉的技术指标 |
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表1-2 | |||||||
项目 | 钙质生石灰粉 | 镁质生石灰粉 | |||||
优等品 | 一等品 | 合格品 | 优等品 | 一等品 | 合格品 | ||
CaO+MgO含量,%不小于 | 80 | 80 | 75 | 80 | 75 | 70 | |
CO2,含量%不大于 | 7 | 9 | 11 | 8 | 10 | 12 | |
细度 | 0,90mm筛的筛余,%不大于 | 0.2 | 0.5 | 1.5 | 0.2 | 0.5 | 1.5 |
0,125mm筛的筛余,%不大于 | 7.0 | 12.0 | 18.0 | 7.0 | 12.0 | 18.0 |
建筑消石灰粉的技术指标 |
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表1-3 | ||||||||||
项目 | 钙质消石灰粉 | 镁质消石灰粉 | 白云石,消石灰粉 | |||||||
优等品 | 一等品 | 合格品 | 优等品 | 一等品 | 合格品 | 优等品 | 一等品 | 合格品 | ||
CaO+MgO含量,%不小于 | 70 | 65 | 60 | 65 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 | |
游离水 | 0,4~2 | 0,4~2 | 0,4~2 | 0,4~2 | 0,4~2 | 0,4~2 | 0,4~2 | 0,4~2 | 0,4~2 | |
体积安定性 | 合格 | 合格 | --- | 合格 | 合格 | --- | 合格 | 合格 | --- | |
细度 | 0,90mm筛的筛余,%不大于 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 |
0,125mm筛的筛余,%不大于 | 3.0 | 10.0 | 15.0 | 3.0 | 10.0 | 15.0 | 3.0 | 10.0 | 15.0 |
我国粉煤灰的主要化学成分的含量,见下表
我国粉煤灰的化学成分范围与均值 |
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化学成分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | Na2O | K2O | SO3 |
(%) | 33,9~59,7 | 16,5~35,1 | 1,5~19,7 | 0,8~10,4 | 0,7~1,9 | 0,2~1,1 | 0,6~2,9 | 0~1,1 |
平均值(%) | 50.6 | 27.1 | 7.1 | 2.8 | 1.2 | 0.5 | 1.3 | 0.3 |
粉煤灰中的主要氧化物为SiO2、Al2O3、Fe2O3。粉煤灰的活性主要来源于SiO2和Al2O3,活性组分越多,粉煤灰活性也越高。另外,与粉煤灰的细度有关,粉煤灰越细,表面能越大,参加化学反应的作用面越多,其活性也越高。因此,细颗粒粉煤灰的活性较好,对混合料的加固有利,但过细对水的敏感性较强,有时会增加施工难度。所以粉煤灰的细度应符合标注规定。
粉煤灰中的烧失量主要指未燃尽碳,它是挥发已逸去的焦炭,质轻而多孔,吸水性强。它是有害成分,烧失量过大将会明显降低混合料的强度。
有关二灰稳定土中粉煤灰的主要性能应符合下表的规定。
粉煤灰主要性能指标 |
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项目 | 指标 | |||
密度(g/cm) | 平均值 | 范围 | 2.08 | 1,77~2,43 |
堆积密度(kg/m3) | 平均值 | 735 | 516~1073 | |
密实度,(%) | 平均值 | 35 | 26~44 | |
SiO2,Al2O3,Fe2O3总量不小于(%) | 70 | |||
烧失量不大于(%) | 20 | |||
比表面积,透气法不小于(cm2/g) | 2500 | |||
湿灰,含水率,不大于(%) | 35 | |||
颜色 | 干燥 | 灰白,浅灰 | ||
潮湿 | 灰,灰褐 |
配制二灰稳定土,干粉煤灰和湿粉煤灰均可以使用。对过湿的粉煤灰应堆高沥干,过干的粉煤灰应洒水以防止飞扬造成环境污染。对于凝固的粉煤灰块,使用时应将灰块打碎或过筛,并应注意清除有害物质。
按照土中单个颗粒(指碎石、砾石和砂颗粒)的粒径大小和组成,将土分为下列三种:细粒土、中粒土、粗粒土,详见下表。稳定土中的土指细粒土而言,一般粗粒土、中粒土视为集料。
名称 | 颗粒最大粒径,小于(mm) | 其中小于规定粒径(mm)的颗粒含量(%) |
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细粒土 | 10 | 〈2mm的颗粒含量〉90% |
中粒土 | 30 | 〈20mm的颗粒含量〉85% |
粗粒土 | 50 | 〈50mm的颗粒含量〉85% |
二灰稳定土中的细粒土宜采用塑性指数为12~20的粘性土(亚粘土)。土中土块的最大尺寸不应大于15mm,有机质含量应小于10%。
中粒土和粗粒土应少含或不含有塑性指数的土。
根据当地料原可采用碎石、砾石、碎砖及稳定的矿渣等集料。有关集料的一般物理性质见表1-4。
若采用级配集料配制二灰稳定土时,集料的最大粒径不宜大于50mm,集料颗粒的组成范围应符合表1-5的规定。集料应具有足够的强度,不得采用风化石及山皮石,不同等级路面基层、底基层用集料的强度(以压碎值表示)见表1-6。
集料的一般物理性质 |
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表1-4 | ||||||
种类 | 规格(mm) | 干堆积密度(kg/m3) | 毛体积密度(kg/m3) | 密度(kg/m3) | 吸水率(%) | 孔隙率(%) |
碎石 | 20~50 | 1350~1400 | 2750 | 2780 | 约2,0 | 51~49 |
50 | 1400~1450 | 49~47 | ||||
砂砾 | 5~50 | 1700~1750 | 2600~2750 | 2770 | 1,0~1,5 | 37~35 |
碎砖 | 20~50 | 800~900 | 1740 | 2500~2700 | 约13,5 | 54~48 |
5~50 | 850~950 | 51~45 | ||||
钢,铁渣 | 50 | 1500~1600 | 2700~3200 | 3300~3500 | 约2,0 | 49~46 |
25~75 | 1700~1800 | 42~39 | ||||
<,5 | 1450~1650 | 7 | 51~47 | |||
高炉,重矿渣 | <,50 | 1100~1300 | 2300~2400 | 2900~3000 | 2~4 | 52~44 |
路面基层及底基层用集料组成范围 |
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表1-5 | |||||||||
代号 | 通过下列筛孔(方孔筛,mm)的质量百分率(%) | ||||||||
40 | 30 | 20 | 10 | 5 | 2 | 1 | 0.5 | 0.075 | |
b5 | 100 | 90~100 | 60~85 | 50~70 | 40~60 | 27~47 | 20~40 | 10~30 | 0~15 |
b6 | --- | 100 | 90~100 | 55~80 | 40~65 | 28~50 | 20~40 | 10~20 | 0~10 |
路面基层及底基层用集料的强度 |
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表1-6 | |
基层类型 | 压碎值不大于% |
二灰稳定土用碎石或砾石 | |
二级以下公路底基层 | 40 |
二级和二级以下公路基层 | 35 |
一级和高速公路基层 | 30 |
可饮用的水,均可用于拌合二灰稳定土。