[发明专利]一种高掺量粉煤灰混凝土路面材料及其制备方法

说明书

  

技术领域

本发明涉及道路水泥混凝土路面材料制备领域，具体涉及一种高掺量粉煤灰混凝土路面材料及其制备方法。 

背景技术

火力发电产生的粉煤灰排放已经成为中国工业固体废物的最大单一污染源，每消耗4吨煤就会产生1吨粉煤灰。中国的火电装机容量从2002年起呈现出爆炸式的增长，因此，粉煤灰排放也在过去8年内增长了2.5倍。2009年，中国粉煤灰产量达到了3.75亿吨，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多，其体积可达到4.24亿立方米，相当于每两分半钟就倒满一个标准游泳池，或每天一个水立方。粉煤灰不仅占用了大量的土地，而且其中含有大量的有害物质已不可避免地污染了周围的土壤、空气和水，威胁到附近居民的身体健康。面对严峻的粉煤灰污染，我国的粉煤灰综合利用水平还处于较低的阶段，粉煤灰综合回收利用率可能都不到30%。为此，我们必须探索粉煤灰综合利用的新路，提高粉煤灰利用率。 

水泥混凝土路面作为粉煤灰综合利用的一个重要领域，国内外的研究工作者进行了大量的探索。在我国，粉煤灰在水泥混凝土路面中的应用，大多是作为水泥的替代品，用于改善混凝土的和易性。相应的我国《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中规定粉煤灰混凝土的设计采用的是超量取代法，超量系数一般取1.2，且代替水泥的粉煤灰掺量宜≤30%。这样的设计方法是在不掺粉煤灰的混凝土的基础上进行的，集中考虑的是混凝土中水泥与骨料的性质，它没有考虑要用粉煤灰对混凝土的强度贡献，往往得不到最为经济的混凝土配比。 

随着高掺量粉煤灰混凝土技术的发展，发现综合使用高效减水剂、活性激发剂可以提高混凝土的粉煤灰利用率，节约水泥用量；有效减少混凝土泌水量，改善骨料、浆体间的界面粘结；减少混凝土的离析和泌水现象；促进粉煤灰的火山灰效应，对混凝土的强度持续增长做出贡献；降低混凝土水化热，减少混凝土的开裂；有效地激发粉煤灰的活性，提高混凝土的后期强度和耐久性。但是由于粉煤灰在水泥混凝土路面中的应用技术较为落后，且没有形成成熟的高掺量粉煤灰混凝土配合比设计方法，缺乏技术经济可行的高掺量粉煤灰混凝土路面材料技术方案，高掺量粉煤灰混凝土很少在路面工程中应用。 

发明内容

本发明新型就是针对上述现有技术领域中存在的缺陷，在混凝土材料设计时，把粉煤灰作为混凝土的重要组成部分看待，考虑粉煤灰对混凝土强度的贡献，提供了一种高掺量粉煤灰混凝土路面材料技术方案及其制备方法，以解决高掺量粉煤灰混凝土在路面工程中的应用问题，提高路面使用性能和耐久性，降低全寿命周期成本。 

 1、技术方案

一种高掺量粉煤灰混凝土路面材料，按下述重量配比的原料制成：水泥192份，粉煤灰192份，水139份，中砂587份，碎石1307份，复合外加剂6.53份；其中水泥采用普通硅酸盐42.5级水泥，粉煤灰采用 级粉煤灰，粉煤灰掺量为50%，水胶比0.36，砂率31%；碎石采用石灰岩碎石，复合外加剂由高效减水剂和粉煤灰活性激发剂组成，高效减水剂与粉煤灰活性激发剂的质量比为：72:28，复合外加剂中高效减水剂为β-萘磺酸盐甲醛缩合物，硫酸钠含量≤20%，含水率≤8.0%，PH值7~9，减水率≥20%；粉煤灰活性激发剂采用熟石灰和芒硝。活性激发采用碱激发和硫酸盐激发的复合化学激发方法，促使粉煤灰玻璃体解聚，腐蚀粉煤灰颗粒表面，促使Si-O和Al-O键断裂以及颗粒表面的蜂窝化，从而提高粉煤灰与Ca(OH)₂的水化进程。

一种高掺量粉煤灰混凝土路面材料制备方法，包括如下步骤：首先，称取如权利要求1所述配料比例的水泥、粉煤灰、水、中砂、碎石、复合外加剂备用；再在常温条件下，将水泥、粉煤灰、中砂、碎石干拌均匀；然后加水、复合外加剂充分搅拌，即制得高掺量粉煤灰混凝土路面材料。 

 3、技术先进性

本发明新型混凝土材料采用I级粉煤灰，掺量由原先的20%~30%增加到50%，。

粗集料（碎石）应质地坚硬、耐久、洁净，采用石灰岩碎石，最大公称粒径为31.5mm。 

细集料（天然砂或石屑）质地坚硬、耐久、洁净，细度模数宜在2.5以上。 

本发明通过综合使用粉煤灰、高效减水剂以及活性激发剂，节约了水泥用量，减小了水胶比，仅为0.36，有效解决了路面开裂问题，同时大大提高了混凝土的早期与后期强度增长、保证了体积稳定性及较好的耐久性。 

具体实施方式

对照例：