固化粉煤灰应用技术规程.doc
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1、江苏省工程建设推荐性技术规程固化粉煤灰应用技术规程TECHNICAL SPECIFICATIONG FOR SOLIDIFIED FLY ASH 前 言为了指导固化粉煤灰在工程中应用,规范固化粉煤灰设计、施工和验收,主编单位经广泛调查研究,认真总结相关科研成果和大量实践经验的基础上,制定本规程。本规程的主要技术内容是:1. 总则;2. 术语;3. 固化粉煤灰物理力学性能;4. 固化粉煤灰设计;5. 固化粉煤灰施工;6. 检验标准;附录A 试验方法。本规程由江苏省工程建设标准站负责管理。有关规程条文的疑问可咨询江苏镇江建科建筑科学研究有限公司(地址:镇江市檀山路8号,网址:,邮编:212004)
2、。各单位在实施本规程过中,如有意见与建议,请反馈至江苏省建设标准站(地址:南京市虎踞北路12号综合楼南三楼,邮编:210013)。主编单位:江苏镇江建科建筑科学研究院有限公司 镇江市城市干道工程建设办公室 主编人员: 伊立 艾永道 李少龙 傅国才 陆小军 轩元 凌和平 顾金福 宋坤兵 冯章保目 次1. 总 则2. 术 语 与 符 号3. 固化粉煤灰物理力学性能3.1固化粉煤灰中的材料要求3.2 物理力学性能指标4. 固化粉煤灰设计4.1固化粉煤灰设计指标的选用4.2设计验算4.3配合比设计5. 固化粉煤灰施工5.1固化粉煤灰的施工流程5.2施工准备5.3固化粉煤灰混合料配料计量5.4拌 和5.
3、5成型5.6 施工缝处理5.7高地下水位与雨季施工5.8冬季施工5.9养 护5.10提高早期强度措施5.11表面裂缝处置及措施6. 施工验收标准6.1主控项目6.2一般项目7. 附 件附录A: 试验方法附录B: 本规程用词说明1 总 则1.0.1为适应工程建设发展的需要,贯彻执行国家有关技术经济政策,规模化使用粉煤灰,提高工业废料在建设工程中的利用水平和应用水平,保证工程质量,特制定本规程。1.0.2本规程适用于工业与民用建筑、市政道路、桥梁工程的固化粉煤灰设计、施工及验收。交通及其它工程可参照本规程使用。1.0.3固化粉煤灰的应用除应符合本规程外,尚应符合国家、行业及江苏省现行有关标准的规定
4、。2术 语 与 符 号2.0.1粉煤灰(Fly Ash) 电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰2.0.2固化剂(Curing Agent) 是由改性活性硅化物、调凝剂、高分子激发剂和凝结剂等到材料复合而成,掺在粉煤灰中,能激发并和粉煤灰反应使粉煤灰快速增强固结而产生强度的材料。2.0.3 固化粉煤灰(Solidified Fly Ash) 粉煤灰通过掺加固化剂激发活性,拌合均匀并振捣或碾压成型而形成的一种新型水硬性建筑材料。2.0.4 CBR值试验材料贯入2.5MM(5.0MM)时产生的单位压力与标准材料也贯入2.5MM(5.0MM)的单位压力7.0MPA(10.5MPA)的比值,以百分率
5、计。3. 固化粉煤灰物理力学性能 3.1固化粉煤灰中的材料要求3.1.1粉煤灰 新排放或陈年堆积的粉煤灰均可使用,相关指标应符合表3.1.1的规定。表3.1.1 粉煤灰的品质指标项 目指 标(%)SiO2+Al2O3含量75烧失量10细度(0.9mm筛余)153.1.2固化剂 灰白色(或微黄)粉状固体,含水率小于等于1%,堆积密度900-1000kg/m3,力学性能满足表3.1.2中规定。基准配合比性 能固化剂(kg) 粉煤灰(干)(kg)水(kg)无侧限抗压强度 ( MPa)抗剪性能5010004507d28d 90dC(kPa)()7d28d7d28d0.300.500.7535.040.
6、025.030.0表3.1.2 固化剂的性能3.1.3水符合国家现行标准混凝土用水标准JGJ63的规定。3.2物理力学性能指标3.2.1固化粉煤灰的最佳含水量和最大干密度1振捣方法成型的固化粉煤灰,通过试验,以无侧限抗压强度为标准确定其拌和的最佳含水量和最大干密度。2采用碾压(击实)方法成型的固化粉煤灰,应通过标准击实试验确定其最佳含水量和最大干密度。碾压(击实)方法成型的固化粉煤灰的干密度略大于振捣成型的固化粉煤灰。3.2.2固化粉煤灰的无侧限抗压强度1固化粉煤灰的无侧限抗压强度与固化剂的掺量和龄期以及成型方式有关。固化剂的掺量越大,其无侧限抗压强度越高;无侧限抗压强度随龄期的增长而提高;采
7、用碾压(击实)方法成型的固化粉煤灰与采用振捣方法成型的固化粉煤灰相比,其无侧限抗压强度略高。2不同固化剂含量(质量比5%9%)、不同龄期和采用不同方法成型的固化粉煤灰的无侧限抗压强度参考值见表3.2.2-1和表3.2.2-2。表3 .2.2-1碾压(击实)成型的固化粉煤灰强度参考值配合比抗压强度(MPa)固化剂(kg)粉煤灰(干)(kg)水(kg)7d28d5.010027.00.400.556.010027.00.500.857.010028.00.601.108.010028.00.651.609.010029.00.702.00表3.2.2-2振捣成型的固化粉煤灰强度参考值配合比抗压强度
8、(MPa)固化剂(kg)粉煤灰(干)(kg)水量(kg)7d28d5.0100450.300.506.0100450.350.757.0100450.451.008.0100450.501.509.0100450.602.003.2.3固化粉煤灰的CBR值1固化粉煤灰的CBR值与无侧限抗压强度有近似线性关系,可根据试验结果建立相应的经验公式,为实际工程设计提供参考。CBR值与固化粉煤灰的成型方法有关,击实成型的结果大于振捣成型的结果。2固化剂掺量为3的固化粉煤灰就能满足道路工程的CBR值要求,因此,道路工程应用固化粉煤灰时应以无侧限抗压强度为主要指标。3采用不同方法成型和不同固化剂掺量的固化粉
9、煤灰的CBR参考值见表3.2.3-1和表3.2.3-2。表3.2.3-1 固化粉煤灰(振捣) CBR参考值固化剂(kg)粉煤灰(干)(kg)水(kg)5mm CBR值()50100045018.960100045028.275100045036.590100045047.6表3.2.3-2固化粉煤灰(碾压)CBR参考值固化剂(kg)粉煤灰(干)(kg)水(kg)5mm CBR值()50100028051.860100028062.175100028073.390100028080.03.2.4固化粉煤灰的抗剪指标(C值和值)固化剂含量为5%9%的固化粉煤灰,28天的C值介于98 kPa252
10、kPa之间,值介于37.844.3之间。强度与抗剪指标的对应关系可参考表3.2.4。表3.2.4固化粉煤灰强度与抗剪指标对应关系参考值配比设计参考值C(kPa)()固化剂(kg):粉煤灰(干)(kg):水(kg)7d28d7d28d60:1000:45030382631 70:1000:450 45 50 30 3480:1000:45050 60 32383.2.5固化粉煤灰的刚性角扩散系数在0.81.0之间,可取0.9。3.2.6固化粉煤灰软化系数固化粉煤灰软化系数见表3.2.63.2.6固化粉煤灰软化系数固化剂(kg)粉煤灰(干)(kg)水(kg)软化系数6010004500.81801
11、0004500.839010004500.884.固化粉煤灰设计4.1固化粉煤灰设计指标的选用4.1.1固化粉煤灰用于道路工程填筑时,设计时宜采用以下指标控制:1抗压强度:作为主要控制指标。抗压强度应满足设计文件对道路工程不同应用部位的强度要求。2密度、CBR值:宜作为辅助控制指标。4.1.2固化粉煤灰用于工业与民用建筑基础填筑时,设计时宜采用以下指标控制:1无侧限抗压强度:作为主要控制指标。无侧限抗压强度应满足设计文件对建筑基础的承载力要求。2密度:宜作为辅助控制指标。4.2设计验算4.2.1建筑及市政道路工程软土地基路基设计验算1软土地基路基设计时宜应用固化粉煤灰轻质、高强的特点。主要验算
12、路基稳定和施工后沉降能否满足规范要求。2沉降可采用分层总和法计算,总沉降采用沉降系数m与主固结沉降Sc计算,总沉降SmSc。具体可参照公路路基设计规范JTG D30的有关要求进行计算。主固结沉降的压缩层,其底面应设在附加应力与有效自重应力之比不大于0.15处。因固化粉煤灰压缩模量值很大,计算时可不考虑固化粉煤灰自身的压缩,仅计算固化粉煤灰下软土地基的压缩沉降。3在沉降满足要求的情况下,设计时应重点对固化粉煤灰填筑的稳定性进行验算。路基稳定性验算可从固化粉煤灰的内部稳定性和外部稳定性两方面进行验算。稳定安全系数Fs1.20。内部稳定性验算主要是确定固化粉煤灰的强度,应满足功能要求、保持自身稳定、
13、支撑外部荷载和施工荷载。外部稳定性验算应考虑软土地基承载能力和圆弧滑动稳定。4.2.2管线沟槽和窨井及构筑物周围的回填宜在管线沟槽和窨井及构筑物周围进行反开挖处理后再回填固化粉煤灰。其固化粉煤灰设计强度管线沟槽F280.5MPa;窨井及构筑物周围F280.MPa。4.2.3涵洞的管腔背、挡土墙背、桥台台背回填固化粉煤灰的强度应同时满足地基承载力和涵洞两侧、挡土墙、桥台台背侧压力受力要求。设计时可根据本规程3.2.1、3.2.2、3.2.4、3.2.5条提供的固化粉煤灰的密度、抗压强度、抗剪指标等技术参数计算,提高挡土墙等构筑物的抗倾、抗滑安全系数,降低挡土墙等构造物的基础附加应力和主动土压力。
14、4.2.5工业与民用建筑固化粉煤灰地基处理设计、验算1固化粉煤灰处理房屋软弱地基时,应根据工程地质勘察报告进行地基承载力和沉降验算。固化粉煤灰混合料的厚度,一般宜为25cm/层楼,最小设计厚度不得小于0.8m。固化粉煤灰复合地基长度和宽度:应沿外墙基础中心线每边外扩不小于1.6m;同时应满足建筑物地基承载力扩散角的要求。2古冲沟、暗塘、超深开挖的回填:应满足古冲沟、暗塘、超深开挖相邻的地基土承载力相近强度要求。4.3配合比设计4.3.1施工前应根据原材料的试验数据,结合设计要求,通过试验确定固化粉煤灰的配合比。4.3.2固化粉煤灰的配合比设计应符合下列规定:1每次应按固化剂的5个掺量进行试配。
15、2根据试验结果和采取的施工方法,确定固化粉煤灰的最佳含水量和最大干密度。3试件应在规定的温度下制作和养护,进行无侧限强度试验。4固化剂掺量应根据设计要求的强度值选定,试件试验结果的平均抗压强度R应符合下式要求:RRd/(1-ZCv)式中: Rd -设计抗压强度; Cv-试验结果的偏差系数(以小数计); Z-标准正态分布表中随保证率(试置信度)而改变的系数,道路基层、“三背”回填和建筑基础应取保证率95%,即Z=1.645;其他部位应取保证率90%,即Z=1.282。4.3.3在缺少试验资料的情况下,可参考本规程的3.2.2 、 3.2.3 、3.2.4条款,选择与固化粉煤灰力学性能相匹配的配合
16、比。5. 固化粉煤灰施工5.1固化粉煤灰的施工流程5.1.1施工流程图施工准备材料计量混和料搅拌摊铺碾压或浇筑振捣基坑平整处理养护分层检查、验收图纸会审、配合比设计5.2施工准备5.2.1技术准备1施工前,建设单位应组织设计单位对监理单位和施工单位进行技术交底,说明设计意图和固化粉煤灰的各项技术指标、施工要求等。2施工单位应建立健全原材料送检、配合比计量、混合料的加工生产质量控制以及工序间交验制度,形成完整、有效的质量保证体系;组织技术人员学习相关技术文件,充分了解现场的工程地质情况、地下水位情况等,并编制固化粉煤灰施工专项方案。5.2.2材料准备1施工单位应根据固化粉煤灰专项施工组织设计相关
17、要求,预先准备好所需的各种材料。2按规定对原材料进行见证取样试验。各种材料的技术指标应符合本规程要求。3粉煤灰的堆放应用雨布遮盖或采取防止雨淋或灰粉飞扬的措施,确保不影响周围环境。5.2.3施工机械1搅拌机械:厂拌粉煤灰搅拌台(站)、混凝土搅拌机、稳定土拌和机。2运输机械:汽车。3成型密实机械:振捣设备、压路机械。各种机械、设备应根据工程的具体情况进行合理搭配。5.3固化粉煤灰混合料配料计量5.3.1根据确定的施工配合比进行配料,可按下列方法进行:1质量法根据固化粉煤灰混合料质量比、一次拌和混合料的总干质量和粉煤灰的含水量,计算出粉煤灰湿质量,然后按湿质量称料掺配成混合料。质量偏差不超过2%。
18、此方法适用于大体量的固化粉煤灰施工。2体积法根据混合料质量比、粉煤灰含水量,换算成体积比,用容器按比例量取各原材料掺配混合料。质量偏差不超过2%。3层铺法根据混合料质量比和最大干密度、粉煤灰湿松密度和含水量,及混合料压实层厚度等数据计算松铺厚度。质量偏差不超过2%。5.3.2加水量:固化粉煤灰混合料的加水量应结合通过试验确定的最佳含水量、施工成型方法和混合料的运输方式等因素综合确定。施工期间应对粉煤灰的含水量进行测定。5.4拌 和5.4.1工厂集中拌和按照配合比及时校验拌和设备配料系统设定计量,先进行试生产试验,试验符合设计要求后可正常生产。5.4.2. 现场用强制式搅拌机拌和根据配合比计算出
19、每盘料的原材料用量,按照粉煤灰固化剂水的顺序进行上料。上料完毕后搅拌时间必须在90s以上,以保证各种材料拌和均匀,颜色一致。5.4.3机械路拌法由下至上按顺序分层按配合比摊铺粉煤灰、固化剂, 用稳定土拌和机拌和均匀;在缺乏稳定土拌和机的情况下,可用拖拉机带多铧犁、旋耕犁相配合翻拌均匀,往返不得少于五遍。5.4.4机械翻拌法当不具备第5.4.1,5.4.2,5.4.3条所述条件时,可在工地附近,建立一次能拌和100立方米的拌和场,根据配合比计算出各种原材料的质量,然后按质量掺配混合料,用挖掘机、装载机进行反复对翻打堆且不少于五个来回,要求翻拌均匀,颜色一致。5.4.5 固化粉煤灰混合料使用时限固
20、化粉煤灰混合料必须在6小时内运送到施工作业面、8小时内摊铺、16小时内碾压或浇筑振捣成型。5.5成型5.5.1振捣成型1振捣成型是将拌和好的固化粉煤灰混合料,运送到施工现场,按规定的厚度分层摊铺后,采用振捣设备振捣成型的施工方法。振捣成型施工方法适用于管线沟槽、窨井和构筑物周围,桥台、墙背、房屋等建筑基础以及碾压机具碾压不到的边角地块的回填等小体量使用固化粉煤灰的情况。2采用振捣成型施工方法的粉煤灰混合料的含水量应控制在最佳含水量附近,且不得超过最佳含水量。宜采用插入式振捣器进行振捣,每一层的厚度应控制在40cm以内;如果施工场地较大,可采用排振加快振捣速度,振捣至固化粉煤灰不下沉不冒泡即可。
21、固化粉煤灰可连续施工,连续施工的最大高度宜控制在2m以内;连续施工的最大高度超过2m时,应对桥台、挡墙等构筑物进行验算。3振捣应快插慢提,插点要均匀分布,插点间距不宜大于30cm,振捣时间以表面泛浆为止,且不宜少于30s,严禁漏振。4振捣成型施工方法的质量检验以无侧限抗压强度作为主要指标。5.5.2碾压成型1碾压成型是将粉煤灰混合料摊铺整型后,采用压路机等压实设备将固化粉煤灰压实成型的施工方法。碾压成型施工方法适用于软土路基置换处理、路基和路堤的填筑施工等大体量使用固化粉煤灰的情况。2固化粉煤灰碾压成型施工。有两种做法:一种是厂拌(场拌)法施工:将粉煤灰与固化剂按设计配比进行厂拌(场拌)后运至
22、施工现场进行摊铺、整平、碾压。另一种是路拌法施工:将粉煤灰摊铺在施工路段上,将固化剂按设计配比均匀撒铺在粉煤灰上,用稳定土拌和机或拖拉机带五铧犁、旋耕犁等机械翻拌均匀、整平、碾压。3采用碾压成型施工方法的粉煤灰混合料的含水量应控制在最佳含水量附近并略低于最佳含水量。4混合料每层的摊铺厚度以(2530)cm为宜,用二轮压路机碾压时,每次应重叠1/3轮宽;用三轮压路机碾压时,每次应重叠后轮宽的1/2。碾压速度:光轮压路机宜(3040)m/min;振动压路机宜为(60100) m/min。压实系数和碾压遍数应经试验确定,碾压至混合料表面应平整并且无明显轮迹。5固化粉煤灰处理软土地基施工时,第一层固化
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