淺析粉煤灰中SO3對二灰基層路面的影響危害[權(quán)威資料]

淺析粉煤灰中 SO3 對二灰基層路面的影響危害 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 U416.217 A 摘要：本文針對石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石基層瀝青路面起拱開裂的問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)體問題現(xiàn)狀，對石灰、粉煤灰基層材料膠結(jié)物進(jìn)行化學(xué)成份性質(zhì)定量分析后，最終得出結(jié)論，發(fā)現(xiàn)粉煤灰中的 SO3 含量過高會造成路面膨脹起拱開裂，應(yīng)加強(qiáng)對粉煤灰的調(diào)查選用，嚴(yán)格控制粉煤灰中 SO3 含量。 關(guān)鍵詞：粉煤灰三氧化硫（ SO3）二灰基層路面 影響危害 Abstract: in this paper, lime and fly ash stabilized aggregate base course asphalt pavement arch cracking problems, combined with the real problems, to the lime, fly ash base course materials cement chemical composition quantitative analysis, conclude finally, found in fly ash by SO3content is too high will cause of road expansion arch cracking, should strengthen pair investigation and selection of fly ash, strict control of SO3 content in fly ash. Key words: fly ash three sulfur dioxide ( SO3) two ash base course pavement effect harm 1前 言 粉煤灰原本是火力發(fā)電廠燃燒煤粉產(chǎn)生的殘?jiān)?, 但與石灰、碎石等組成的膠結(jié)物，鋪筑成型養(yǎng)生后作為路面基層結(jié)構(gòu)具有良好的板結(jié)性、水穩(wěn)性和一定的抗凍性。因此，利用粉煤灰來修筑道路，可變廢為寶、減少環(huán)境污染，提高道路工程質(zhì)量，降低建設(shè)成本，帶來較大社會經(jīng)濟(jì)效益。 到本世紀(jì)初，作為路面基層的二灰碎石施工工藝已相當(dāng)成熟，因此在一些省市市政工程的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也大量運(yùn)用石灰粉煤灰類混合料做為路面基層。華東某市 高新區(qū)路網(wǎng)工程在路面瀝青施工完成后，竟令人意外地出現(xiàn)了路面大面積膨脹起拱、縱向裂縫的問題。根據(jù)以往多年的路面施工經(jīng)驗(yàn)，在鋪筑瀝青路面后，因溫度收縮、干燥收縮及疲勞荷載常常會導(dǎo)致半剛性基層產(chǎn)生橫向反射裂縫，極少會產(chǎn)生大面積的縱向裂縫。我們邀請多位業(yè)內(nèi)專業(yè)人士現(xiàn)場會診查看，排除了路基質(zhì)量、石灰消解不徹底、現(xiàn)場施工不規(guī)范、工后養(yǎng)生不足、水損壞等常規(guī)性原因，無法明確能引起路面起拱膨脹開裂的真正原因。偶然通過南京質(zhì)監(jiān)總站發(fā)布的一條簡訊：粉煤灰中大量存在的三氧化硫可能會造成二灰碎石基層路面損壞。于是。我們從該角度針對該 工程實(shí)體及周邊拌和廠的粉煤灰抽查取樣進(jìn)行化學(xué)性質(zhì)分析，最終找到了引起該工程路面起拱、膨脹及縱向裂縫的真正原因，確實(shí)是粉煤灰中的三氧化硫含量過高所引起。 2起拱開裂路面的調(diào)查與研究 該高新區(qū)路網(wǎng)工程由多家單位承建施工，在瀝青面層鋪筑完成后數(shù)月，多條道路均不同程度地出現(xiàn)了鼓包起拱、縱向開裂及瀝青路面向兩側(cè)膨脹頂翻路緣石現(xiàn)象。具體現(xiàn)象如下： 2.1 道路交叉口 “ 波浪形 ” 起拱 在多條道路的交叉口，局部路面產(chǎn)生 “ 波浪形 ” 起拱，起拱部位的瀝青路面有放射狀的裂縫存在，并無縱向規(guī)則 裂縫。人工開挖后，發(fā)現(xiàn)因二灰基層上拱致使瀝青面層起拱，但二灰碎石材料中并未發(fā)現(xiàn)消解不徹底的石灰塊，底部路基路床質(zhì)量正常。 2.2 “ 縱向形 ” 起拱開裂 此類型起拱開裂形態(tài)主要是沿道路方向，在路中距離路邊緣約 3-5m 處出現(xiàn) 2 條寬約 1cm 的縱向裂縫，并伴隨路面波浪狀起拱。在裂縫處人工開挖后，半剛性二灰基層相應(yīng)呈現(xiàn)裂縫并起拱，裂縫兩側(cè)干燥的基層板體正常、無破碎狀，且經(jīng)取芯試試壓強(qiáng)度合格，同時底部路床質(zhì)量正常，可見瀝青路面的起拱開裂是基層反射導(dǎo)致。 2.3 路緣石被路面頂翻 同 時，但凡路面出現(xiàn)起拱開裂的地段，均伴隨兩側(cè)路緣石被路面向兩側(cè)頂翻，致使路緣石同路面分離約 3-5cm 左右的裂縫，可見路面產(chǎn)生了向道路兩側(cè)膨脹延伸現(xiàn)象。 2.4 路面損壞部位的試修復(fù)及結(jié)果 （ 1）沿裂縫兩側(cè) 1.0m 對路面進(jìn)行切縫，挖除開裂部位瀝青路面，對基層的裂縫灌注高強(qiáng)水泥漿，然后加鋪高強(qiáng)土工布及土工格柵，最后鋪筑高強(qiáng)度抗裂型鋼纖維改性瀝青封面，同時對兩側(cè)路緣石進(jìn)行重新扶正安裝； （ 2）在挖除瀝青面層后，對基層表面進(jìn)行清洗時，發(fā)現(xiàn)二灰基層表面著水后，會產(chǎn)生細(xì)小不規(guī)則方向的裂紋，由于裂紋較小且浮于基層表面，當(dāng)時并未引起足夠重視； （ 3）在對路面損害部位處理約半年后，路面原損害部位又出現(xiàn)了原來的起拱開裂狀態(tài)，兩側(cè)路緣石又被頂翻，其狀令人百思不得其解。 2.5 路面起拱開裂的推斷分析 我們從力學(xué)角度推測，在道路交叉口所產(chǎn)生的波浪形起拱及道路標(biāo)準(zhǔn)段的縱向起拱開裂是基層內(nèi)部某種應(yīng)力釋放所為： （ 1）在道路交叉口部位，由于整個路面基層板體對稱，內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力釋放時，可受到四周均勻抵抗，因此會導(dǎo)致局部路面起鼓開裂； （ 2）在道路標(biāo)準(zhǔn)段落，基層 板體呈長方形，即可視為板體寬度為路面設(shè)計(jì)值，長度隨路面長度延伸，當(dāng)內(nèi)部應(yīng)力釋放時，來自四周的抵抗阻力，當(dāng)然是路面兩側(cè)最為薄弱，于是基層內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力自然會向路面兩側(cè)釋放，于是就產(chǎn)生了沿道路方向的縱向起拱開裂，隨之將兩側(cè)路緣石頂翻。 2.6 初步推斷 結(jié)合上述調(diào)查情況，我們從原材料的進(jìn)場、施工過程中的工藝、施工成型后的養(yǎng)生等多角度進(jìn)行復(fù)查，均未發(fā)現(xiàn)存在違規(guī)現(xiàn)象。那么導(dǎo)致路面起拱開裂所引起的力無非產(chǎn)生于化學(xué)或物理兩個角度，而物理角度是由一定期限的，不會無限期地發(fā)展。但許多產(chǎn)生此類損壞的道路 ，在交工但尚未投入使用的 2-3 年中，一直不斷出現(xiàn)新的起拱開裂。 初步判斷，在半剛性二灰基層中存在某種不穩(wěn)定化學(xué)成分，經(jīng)不斷反應(yīng)才會造成路面起拱被損。于是，現(xiàn)場對基層取樣交當(dāng)?shù)亟ㄖ牧峡蒲兴M(jìn)行化學(xué)成份分析及礦物鑒定，經(jīng)化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基層材料中存在大量的石膏成分，且將取樣基層切塊置于水中，會逐漸膨脹開裂松散，因此就是這些石膏不穩(wěn)定礦物化學(xué)成份才是造成這類半剛性瀝青路面起拱被損的罪魁禍?zhǔn)?，即主要因素?3石灰、粉煤灰、二灰膠結(jié)物化學(xué)組份定量分析及研究 3.1 石灰、粉煤灰化學(xué)成份定 量分析 根據(jù)前面的推斷，我們針對周邊幾個生產(chǎn)石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石基層材料的廠家，進(jìn)行了取樣篩查，主要是對石灰、粉煤灰進(jìn)行常量元素定量分析。 （ 1）經(jīng)取樣化學(xué)實(shí)驗(yàn)調(diào)查分析，幾家生產(chǎn)廠家采用的石灰符合規(guī)范相關(guān)要求。 （ 2）在對各廠家所用粉煤灰的取樣實(shí)驗(yàn)調(diào)查后，我們發(fā)現(xiàn)除 A 總公司和 B 公司的粉煤灰質(zhì)量較好之外，其余兩家所用的粉煤灰中的 SO3 含量分別為： 21.89%、 17.3%，含量明顯較高。 表 1 ：各拌和廠粉煤灰取樣化學(xué)分析結(jié)果 3.2 二灰碎石半 剛性基層瀝青路面起拱開裂原因分析 高新區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)路面起拱開裂的幾條道路，其半剛性基層均由 C 拌合廠和 D 拌合廠供料給現(xiàn)場施工單位。 通過前面的分析與研究，我們認(rèn)為：粉煤灰中的“SO3” 含量偏高是引起半剛性瀝青路面起拱受損的罪魁禍?zhǔn)?。由?SO3 的大量存在，它與石灰中的 CaO 產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成 CaSO4（硬石膏）或生成無水鈣質(zhì)芒硝（ CaSO4Na2SO4） , 是影響體積不穩(wěn)定的重要組成元素。 （ 1） SO3 遇 CaO 化學(xué)反應(yīng)方式 CaO+SO3CaSO4 （硬石膏） CaO+Na2O+2SO3CaSO4 Na2SO4(無水鈣質(zhì)芒硝 ) （ 2）硬石膏、無水鈣質(zhì)芒硝遇水反應(yīng)方式 硬石膏遇水后產(chǎn)生次生礦物石膏的化學(xué)反應(yīng)式如下： CaSO4+2H20CaSO4 2H20 無水鈣質(zhì)芒硝遇水后產(chǎn)生次生礦物鈣質(zhì)芒硝的化學(xué)反應(yīng)式如下： CaSO4 Na2SO4+10H20CaSO4 Na2SO4 10H20 無論是硬石膏還是無水鈣質(zhì)芒硝在遇水時吸取水分形成石膏或鈣質(zhì)芒硝，體積會發(fā)生膨脹，并產(chǎn)生膨脹力，體積增大約 20-30%。而無水鈣質(zhì)芒硝（ CaSO4 Na2SO4）遇水分解后，能產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，對結(jié)構(gòu)層釋放較大的壓力，危害極大。 （ 3）分析結(jié)論 綜上所述，我們推斷認(rèn)為粉煤灰中的 SO3 含量偏高，能與石灰中的 CaO 產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硬石膏和無水鈣質(zhì)芒硝，而此兩種礦物在遇到路面滲漏水時會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的次生礦物石膏和鈣質(zhì)芒硝，并伴隨發(fā)生體積膨脹，釋放較大的內(nèi)部膨脹應(yīng)力造成路面起拱受損。而每逢雨季地表水便會通過裂縫及路面與路緣石之間的縫隙滲入基層，同基層中的硬石膏和無水鈣質(zhì)芒硝不斷產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，致 使路面持續(xù)地膨脹發(fā)展開裂。 4結(jié)論與建議 國內(nèi)近幾年火電廠改進(jìn)生產(chǎn)工藝后產(chǎn)生的粉煤灰均為環(huán)保后的產(chǎn)品，環(huán)保型的粉煤灰脫硫后增加了 SO3 的含量。而此類粉煤灰應(yīng)用于工程建設(shè)后，將有可能給國家和企業(yè)帶來嚴(yán)重?fù)p失。因此，筆者認(rèn)為道路施工中粉煤灰應(yīng)嚴(yán)格控制SO3 的含量： （ 1）在現(xiàn)行公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ034-2000)中，粉煤灰的檢測指標(biāo)未見 SO3 含量規(guī)定。實(shí)踐中，原材料方面應(yīng)注意粉煤灰中的 SO3 總含量的控制。一般來說應(yīng)控制在不超過化學(xué)成分總量的 1.0%，因?yàn)?SO3 是影響體積不穩(wěn)定重要的成份組成元素，該控制指標(biāo)理應(yīng)作為今后此類半剛性基層施工的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制； （ 2）在選定粉煤灰材料時，加強(qiáng)對粉煤灰料源的調(diào)查，使用前取樣加強(qiáng)對粉煤灰材料化學(xué)成分的分析和 SO3 含量指標(biāo)的檢測，工前有必要進(jìn)行混合料各齡期的強(qiáng)度試驗(yàn)（ 7d、 28d、 60d、 90d），分析其強(qiáng)度增長規(guī)律是否正常； （ 3）為減少地表水的滲漏，應(yīng)采用抗裂性路面設(shè)計(jì)方案。 參考文獻(xiàn)： 1（ JTJ034-2000）公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范 .北京 .人民交通出版社 .2000 年。 2（ JTJ057-94）公路工程無機(jī)結(jié)合料的材料試驗(yàn)規(guī)程 .北京 .人民交通出版社 .1994 年。 閱讀相關(guān)文檔 :淺議園林施工中需注意的幾個問題 論電網(wǎng)中諧波的危害及治理控制措施 稅收征管信息化應(yīng)用問題及建議 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用 高速公路瀝青路面病害防治 淺談城鎮(zhèn)化進(jìn)程中城緣村土地的利用規(guī)劃 綜述供電企業(yè)電費(fèi)回收若干風(fēng)險及其防范措施 淺析公路綠化的作用及養(yǎng)護(hù) 關(guān)于市政施工企業(yè)市場經(jīng)營的幾點(diǎn)思考 探討電氣設(shè)備的接地技術(shù) 預(yù)應(yīng)力空心板梁混凝土施工