掺粉煤灰AC型沥青混合料试验研究
摘要：粉煤灰是工业废渣之一，对人们的身体健康和生活环境具有很大的危害。将粉煤灰作为一种资源与沥青、集料进行混合，通过混合料级配设计制作两种细粒式密级配沥青混合料AC-13与AC-10。将两种粉煤灰沥青混合料制成马歇尔试件，测定试件的体积参数与稳定度。结果表明，AC-13型粉煤灰沥青混合料可作为二、三、四级公路的路面面层材料，AC-10型粉煤灰沥青混合料可作为各级公路的路面面层材料。
关键词： 粉煤灰 沥青混合料 路用性能
粉煤灰是一种工业废物，但具有一定利用价值。在混凝土中掺加粉煤灰可以节约水泥和细骨料和用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，减少了混凝土的徐变，水化热和热能膨胀性，提高混凝土抗渗能力，增加混凝土地修饰性。此外，粉煤灰还具有资源丰富，价格低廉的优点。一般沥青混合料中掺加的矿粉是一种分散的细粒矿料，沥青混合料中的矿粉多采用石灰石和白云石等矿物经加工磨细后而得到的石粉，在此过程中需要耗费很大一部分资源和能源，而用水泥代替成本过高。国外的研究成果是用粉煤灰取代石灰石矿粉作为沥青混合料的填料[1]，国内的相关研究有粉煤灰沥青混合料高温稳定性研究[2]、粉煤灰沥青碎石的研究[3]。粉煤灰价格低廉，不怕过期和受潮[4]，具有非常显著的优点,但是在AC型细粒式沥青混合料中的研究较少。今后几年我国要加强公路网络化建设，加快国家高速公路网、农村公路建设，强化连接线、断头路等薄弱环节，发挥公路网络效益，提高路网通行能力和效率。加快未铺装路面改造，提高路网路面铺装率，强化公路路面养护，全面改善路面状况。到2015年和2020年，路网（不含村道）路面铺装率分别达到70%和75%以上。本文将通过对粉煤灰代替矿粉做填料拌制的细粒式沥青混合料即AC-13和AC-10做相关试验，并分析其稳定性，为粉煤灰在细粒式沥青混合料路面建设中的应用提供参考。
1 原材料试验
1.1 沥青材料
本试验选用的沥青为AH-70的道路石油沥青，试验结果如表1所示。
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表1 AH-70型沥青技术指标
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1.2 集 料
粗集料和细集料的表观密度试验结果如表2所示。
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表2 集料的表观密度
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1.3 粉煤灰
粉煤灰的烧失量为4.5%，其化学成分如表3所示。
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表3 粉煤灰的化学成分
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2 混合料设计及试验
2.1 矿料组成设计
本次试验按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）选用了三种不同粒径的集料和粉煤灰进行AC-13型粉煤灰沥青混合料和AC-10型粉煤灰沥青混合料的级配设计，拌制混合料后的级配情况如表4所示。
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表4 AC-10型及AC-13型粉煤灰混合料级配情况表
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2.2 沥青混合料试件制作
沥青混合料拌制和试件成型是进行各项性能试验的基础，这个过程包括按照沥青混合料的设计配合比，采用现场实际材料，在试验室内用小型拌和机，按规定的拌制温度生产沥青混合料，然后将沥青混合料在规定的成型温度下，用规定的方法制成规定尺寸与形状的试件，供测定其试件稳定性和抗变形能力[5]。
2.3沥青混合料稳定度试验
沥青混合料稳定度试验是将沥青混合料制成圆柱形试件，在马歇尔稳定度试验仪上测定其稳定度和流值，以这两项指标来表征其高温时的稳定性和抗变形能力，相关试验数据如表5-表8所示。
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表5 AC-13型粉煤灰沥青混合料马歇尔试件体积参数
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表6 AC-13型粉煤灰沥青混合料稳定度试验结果
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通过计算AC-13粉煤灰沥青混合料的最佳沥青用量为OAC=5.0%。由表6数据可得：除了稳定度指标满足其他等级公路的要求之外，其他指标均能满足各级公路的要求[6]。因此AC-13可作为二、三、四级公路的路面面层材料。
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表7 AC-10型粉煤灰沥青混合料马歇尔试件体积参数
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表8 AC-10型粉煤灰沥青混合料稳定度试验结果
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通过计算AC—10粉煤灰沥青混合料的最佳沥青用量为OAC=5.6%。由表8数据可得：AC-10可作为各级公路的路面面层材料。
3 结 论
本文通过将矿粉用粉煤灰代替做出两种密级配沥青混合料的试验研究，得出以下结论：
（1）AC-13型粉煤灰沥青混合料的间隙率、饱和度和流值比AC-10型粉煤灰沥青混合料相应的值较大，而稳定度较小。
（2）AC-10型粉煤灰沥青混合料的最佳沥青用量大于AC-13型粉煤灰沥青混合料。
（3）通过试验结果分析，AC-13型粉煤灰沥青混合料可作为二、三、四级公路的路面面层材料，AC-10型粉煤灰沥青混合料可作为各级公路的路面面层材料。
煤炭企业利用生产过程中产生的副产品废弃物，在主导产业链的基础上建立横向共生产业链之一是粉煤灰－建筑材料。粉煤灰用于筑路材料中具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。主要表现在节约水资源、减少SO2排放、减少粉煤灰排放，实现废物资源化、减少缴纳排污费，提高煤炭资源利用水平，促进当地经济发展、为社会剩余劳动力提供就业机会、利于社会稳定、提高区域社会经济发展水平及居民收入、改善了当地居民的生活质量。
粉煤灰替代矿粉在道路工程建设中的应用，既解决了作为工业废渣粉煤灰的环境污染问题，又节约了大量的能耗和建筑材料，符合煤炭企业循环经济发展的趋势。
参考文献：
[1] 杨应信.粉煤灰代矿粉拌制沥青砼路面的试验与应用[J].粉煤灰综合利用，1999，13(1)：41-43.
[2] 蒋永华.粉煤灰沥青混合料高温稳定性试验研究[J].山西建筑，2007，33（36）：161-162.
[3] 陈 新，闫 风，杨锡武. 粉煤灰代替矿粉的沥青稳定碎石试验研究[J]. 公路交通技术，2007，18（3）：50-52.
[4] 李建占，张金山.成品粉煤灰在沥青混合料中的应用[J].包头钢铁学院学报，2000，19（1）：66-67.
[5] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].
[6] JTJ 052—2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
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