摻粉煤灰AC型瀝青混合料試驗研究
摘要：粉煤灰是工業廢渣之一，對人們的身體健康和生活環境具有很大的危害。將粉煤灰作為一種資源與瀝青、集料進行混合，通過混合料級配設計制作兩種細粒式密級配瀝青混合料AC-13與AC-10。將兩種粉煤灰瀝青混合料制成馬歇爾試件，測定試件的體積參數與穩定度。結果表明，AC-13型粉煤灰瀝青混合料可作為二、三、四級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公路的路面面層材料。
關鍵詞： 粉煤灰 瀝青混合料 路用性能
粉煤灰是一種工業廢物，但具有一定利用價值。在混凝土中摻加粉煤灰可以節約水泥和細骨料和用水量，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，提高混凝土抗滲能力，增加混凝土地修飾性。此外，粉煤灰還具有資源豐富，價格低廉的優點。一般瀝青混合料中摻加的礦粉是一種分散的細粒礦料，瀝青混合料中的礦粉多采用石灰石和白云石等礦物經加工磨細后而得到的石粉，在此過程中需要耗費很大一部分資源和能源，而用水泥代替成本過高。國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]，國內的相關研究有粉煤灰瀝青混合料高溫穩定性研究[2]、粉煤灰瀝青碎石的研究[3]。粉煤灰價格低廉，不怕過期和受潮[4]，具有非常顯著的優點,但是在AC型細粒式瀝青混合料中的研究較少。今后幾年我國要加強公路網絡化建設，加快國家高速公路網、農村公路建設，強化連接線、斷頭路等薄弱環節，發揮公路網絡效益，提高路網通行能力和效率。加快未鋪裝路面改造，提高路網路面鋪裝率，強化公路路面養護，全面改善路面狀況。到2015年和2020年，路網（不含村道）路面鋪裝率分別達到70%和75%以上。本文將通過對粉煤灰代替礦粉做填料拌制的細粒式瀝青混合料即AC-13和AC-10做相關試驗，并分析其穩定性，為粉煤灰在細粒式瀝青混合料路面建設中的應用提供參考。
1 原材料試驗
1.1 瀝青材料
本試驗選用的瀝青為AH-70的道路石油瀝青，試驗結果如表1所示。
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表1 AH-70型瀝青技術指標
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1.2 集 料
粗集料和細集料的表觀密度試驗結果如表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%，其化學成分如表3所示。
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表3 粉煤灰的化學成分
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2 混合料設計及試驗
2.1 礦料組成設計
本次試驗按照《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）選用了三種不同粒徑的集料和粉煤灰進行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配設計，拌制混合料后的級配情況如表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行各項性能試驗的基礎，這個過程包括按照瀝青混合料的設計配合比，采用現場實際材料，在試驗室內用小型拌和機，按規定的拌制溫度生產瀝青混合料，然后將瀝青混合料在規定的成型溫度下，用規定的方法制成規定尺寸與形狀的試件，供測定其試件穩定性和抗變形能力[5]。
2.3瀝青混合料穩定度試驗
瀝青混合料穩定度試驗是將瀝青混合料制成圓柱形試件，在馬歇爾穩定度試驗儀上測定其穩定度和流值，以這兩項指標來表征其高溫時的穩定性和抗變形能力，相關試驗數據如表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
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表6 AC-13型粉煤灰瀝青混合料穩定度試驗結果
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通過計算AC-13粉煤灰瀝青混合料的最佳瀝青用量為OAC=5.0%。由表6數據可得：除了穩定度指標滿足其他等級公路的要求之外，其他指標均能滿足各級公路的要求[6]。因此AC-13可作為二、三、四級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
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表8 AC-10型粉煤灰瀝青混合料穩定度試驗結果
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通過計算AC—10粉煤灰瀝青混合料的最佳瀝青用量為OAC=5.6%。由表8數據可得：AC-10可作為各級公路的路面面層材料。
3 結 論
本文通過將礦粉用粉煤灰代替做出兩種密級配瀝青混合料的試驗研究，得出以下結論：
（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的值較大，而穩定度較小。
（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）通過試驗結果分析，AC-13型粉煤灰瀝青混合料可作為二、三、四級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公路的路面面層材料。
煤炭企業利用生產過程中產生的副產品廢棄物，在主導產業鏈的基礎上建立橫向共生產業鏈之一是粉煤灰－建筑材料。粉煤灰用于筑路材料中具有顯著的環境效益、經濟效益和社會效益。主要表現在節約水資源、減少SO2排放、減少粉煤灰排放，實現廢物資源化、減少繳納排污費，提高煤炭資源利用水平，促進當地經濟發展、為社會剩余勞動力提供就業機會、利于社會穩定、提高區域社會經濟發展水平及居民收入、改善了當地居民的生活質量。
粉煤灰替代礦粉在道路工程建設中的應用，既解決了作為工業廢渣粉煤灰的環境污染問題，又節約了大量的能耗和建筑材料，符合煤炭企業循環經濟發展的趨勢。
參考文獻：
[1] 楊應信.粉煤灰代礦粉拌制瀝青砼路面的試驗與應用[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定性試驗研究[J].山西建筑，2007，33（36）：161-162.
[3] 陳 新，閆 風，楊錫武. 粉煤灰代替礦粉的瀝青穩定碎石試驗研究[J]. 公路交通技術，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用[J].包頭鋼鐵學院學報，2000，19（1）：66-67.
[5] JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].
[6] JTJ 052—2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].
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