摘要：应用高性能混凝土技术，在普通C35 道路混凝土中等量取代水泥掺入超细粉煤灰配制高性能化道路混凝土，并应用于南方冬期（0～5℃）道路混凝土的施工获得成功。通过现场及试验室试验相结合，对用于南方冬期大掺量超细粉煤灰道路混凝土的施工技术进行了探索研究，提出了相应的技术要求。
关键词：超细粉煤灰；高性能化道路混凝土；冬期施工；应用
道路混凝土的工作环境相比于其他结构更为恶劣， 因而其耐磨性差、易开裂等问题尤为突出，往往使路面过早破坏，造成大量人力、物力损失。采用高性能混凝土技术使普通道路混凝土高性能化不失为一种解决方法。
电收尘分选工艺收集的超细粉煤灰（Ultra-fine Fly Ash，简称UFA）较一般的粉煤灰具有更高的细度（勃氏比表面积不小于500 m2 / kg）和玻璃微珠效应，因而具有优良的密实填充和减水增强效应，往往可在一定程度上弥补粉煤灰混凝土早期强度低的缺陷，已在许多大掺量粉煤灰工程中应用并获得成功，同时利废、节能，具有较高的“绿色度”。但是在冬季较低温度下，大掺量UFA 在道路混凝土中的应用目前国内尚不多见，本文所述工程是较大掺量（20%～30%）的UFA 在普通C35 道路混凝土中的施工应用，以20%～30%的UFA 等量取代水泥，在气温0～5 ℃环境（南方冬季）下，成功配制出了满足施工要求的UFA 高性能化道路混凝土，同时其强度及耐久性能较好。
1 施工应用
1.1 工程简介
本工程是衡枣高速公路衡阳至常宁联络线十八标段UFA 高性能化道路混凝土的双幅500 m 现场浇筑试验路段工程。
工程要求：混凝土坍落度10～30mm；强度满足一级公路所要求的28 dC35 强度要求。
施工所用原材料如下。
（1） 水泥：湖南省祁东县产42.5级普通硅酸盐水泥。
（2） 砂：河砂，湘江产，级配不合格，大于5mm 的卵石占13%；过5 mm的筛后，Ⅲ区级配合格，细度模数为2.45，中砂偏细，含泥量为0.5%，表观密度3.12 g / cm3，松散表观密度1 580kg /m3，空隙率49.4%。
（3） 石：5～20mm 的卵石占60%，20～40mm 卵石占40%，混合均匀后筛分合格，符合5～40mm 连续级配要求，压碎指标为6.2%，表观密度2.53g / cm3，松散表观密度1 630 kg /m3， 空隙率35.6%。
（4） UFA：湖南湘潭电厂产，比表面积605 m2 / kg，烧失量3.2%，28 d抗压强度比为101.5%。
（5） 激发剂：中南大学研制，由早强型矿物材料复合而成。
1.2 施工配合比设计
通过试验室材料试验，进行混凝土配合比的优选，确定了UFA 掺量为20%～40%。施工过程中，考虑到气温在0～5℃之间，将试验路段UFA 的掺量由40%改为25%。UFA 具体掺量及混凝土现场试验配合比见表1。
1.3 施工工艺及质量控制因施工中采用较大掺量的UFA，同时施工时气温较低，所以施工工艺及质量控制与普通水泥混凝土有所不同，主要表现在以下几点。
（1） 搅拌工艺：本工程的搅拌流程为水泥+ 砂+ 石+ 粉煤灰+ 激发剂→搅拌30s加水→搅拌90s出料→测坍落度（坍落度控制值为20～30mm）。UFA 高性能化道路混凝土的搅拌时间比普通道路混凝土的搅拌时间要稍长。
（2） 混凝土的振实：混凝土在全面振捣后，再用振动梁进一步振实并初步整平。振动梁往返多遍，使混凝土表面泛浆，并赶出气泡，对不平之处，及时采用较细的混凝土混合料进行人工挖填、补平。对振动梁底部留下的坑洼处，进行人工整平，以减少混凝土表面波浪的形成，最后进行了人工修整。为保证混凝土质量，UFA 高性能化道路混凝土的振捣时间要长于普通凝土，以30～50 s 为宜。
（3） 混凝土的拆模和养护：本试验路段混凝土在摊铺、振捣、整平完成后进行带模养护，并派专人随时注意浇水，以保持混凝土养护环境的湿润。本试验路段施工适值严冬，气温较低，同时UFA 水化进程较慢，因而应适当延长带模养护时间，一般不少于1.5～2 d。拆模后，混凝土表面的养护材料不撤除，并继续淋水，潮湿养护14d 以上。
2 现场施工路面UFA 高性能化道路混凝土的力学性能及部分长期性能
2.1 力学性能
由表2 可知，UFA 高性能化道路混凝土的7d 抗折强度大于4.0 MPa，达到了设计强度（5.0 MPa）的80%，可开放交通。28 d 抗折强度达到了设计要求，混凝土的施工性能良好，质量稳定、均匀。
2.2 干缩性能
大量研究资料表明，UFA 由于其优良的减水性能、密实填充、微集料效应等，可以较好地抑制混凝土的干缩。
由表3 试验数据可知，在本试验路段中所配制的UFA 高性能化道路混凝土的干缩性能优良，180 d 干缩率均小于500×10-6，且随UFA 掺量的增大，其干缩率有一定程度的降低。
2.3 耐磨性能
耐磨试验按《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053—1994）进行，试件尺寸为150mm×150mm×150mm；在现场成型，采用标准养护。当UFA 以20%、25%、30%等量取代水泥掺入时，混凝土的耐磨性能有了较大幅度的提高，28 d 单位面积的磨损量分别为1.88 kg /m2、2.21 kg /m2 和2.72 kg /m2，均远小于3.6 kg /m2。这说明掺UFA 混凝土的耐磨性是满足要求的。
2.4 抗氯离子渗透性研究
抗渗性是评定道路混凝土性能的一个重要指标。本工程按照ASTMC1202—1994 标准对UFA 高性能化道路混凝土进行了抗氯离子渗透性试验，通过限制混凝土在规定时间内通过的电量来评价混凝土的渗透性。试验数据表明，当UFA 等量取代水泥20%、25%、30%掺入时，28 d 龄期的混凝土6 h 通过电量分别为1 325C，1240C 和1 028C，按照ASTMC1202—1994 的评价标准，其抗氯离子渗透性均为“低”。由此可看出，随着UFA 掺量的增大，混凝土抗氯离子渗透性有一个增大的趋势。这是因为，UFA 优良的密实填充及微集料效应能有效地填充混凝土中的空隙，因而密实度、抗渗性均增大。所以混凝土中掺入UFA 对混凝土抗渗性的提高有很好的效果，对于环境较恶劣的道路混凝土尤其具有重要意义。
综上所述，掺UFA 的高性能化道路混凝土当UFA 掺量从20%增至30%时，无论是混凝土的力学性能，还是干缩、耐磨等性能均满足路面混凝土的要求。因而可以认为，UFA 高性能化道路混凝土在衡枣高速公路衡阳至常宁联络线十八标段的冬期施工应用中是比较成功的。
3 大掺量UFA 高性能化道路混凝土
在南方冬期施工中的施工技术要求通过在现场的施工实践，同时参照有关粉煤灰在路面混凝土施工中的研究资料以及施工规范，大掺量UFA高性能化道路混凝土在南方冬期施工中必须注意以下施工技术要求。
（1） UFA 必须保证有较高的细度，勃氏比表面积不小于500m2 / kg。
（2） 由于气温较低，应用UFA时应在混凝土中掺入一定量的激发剂，以激发UFA 的早期火山灰活性，从而避免因UFA 不参加反应而导致的早期强度不高的弊端。
（3） 掺UFA 混凝土的搅拌过程中应注意延长搅拌时间，使之尽可能均匀分散，充分发挥其微集料密实填充效应。
（4） 混凝土必须经过充分振捣，振捣时间应适当延长，同时为保证路面光滑平整，必须注意人工修整和二次抹面。
（5） 大掺量UFA 高性能化道路混凝土必须保证有足够时间（14 d）的潮湿养护，这样可以尽可能使胶凝材料水化，增加混凝土密实度和提高强度。
（6） 在现场条件许可的情况下，应尽可能保证砂石质量，砂子宜采用Ⅱ区中砂；对于不大于C50 要求的混凝土，石子宜采用5～40mm 连续级配的卵石，大于C50 的，宜采用5～25mm 连续级配的卵石或碎石，优先采用碎石。
4 结论
（1） 采用高性能混凝土技术，以20%～30%的UFA 等量取代水泥，在南方冬期施工中可以成功配制出质量优良、性能稳定的高性能化道路混凝土；
（2） 通过现场施工及混凝土试验可知，其力学性能和干缩、耐磨、抗氯离子渗透等性能均满足路面混凝土的要求；
（3） 总结了大掺量UFA 高性能化道路混凝土在南方冬期施工中的技术要求，为今后大掺量UFA 在南方冬期道路施工中的应用作了初步探讨。
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