粉煤灰在市政道路工程中的应用

　　摘要：随着工业的发展, 我国对工业废渣的综合利用日益受到重视。 利用工业废渣修筑公路与城市道路,既可改善城市污染,解决筑路材料来源的困难, 又能减少能源的消耗,化废为宝, 降低工程费用, 具有很大的经济效益和社会效益。本文分析了粉煤灰的基本性质，探讨了粉煤灰在市政道路工程中的应用。

　　关键词：粉煤灰；道路工程；应用

　　Abstract: With the development of industry, our country to industrial waste comprehensive utilization of more and more attention. Using industrial waste residue building roads and urban road, which can improve the pollution of the city, solve the difficult road materials source, and can reduce energy consumption, change the waste to treasure, reduce the cost of the project, has the great economic benefits and social benefits. This paper analyzes the basic properties of the fly ash, discusses the fly ash in municipal road engineering application.

　　Key Words: fly ash; road projects; application

　　中图分类号：TU99         文献标识码：A           文章编号：

　　随着工业的发展, 我国对工业废渣的综合利用日益受到重视。 利用工业废渣修筑公路与城市道路,既可改善城市污染,解决筑路材料来源的困难, 又能减少能源的消耗,化废为宝, 降低工程费用, 具有很大的经济效益和社会效益。粉煤灰作为工业废渣的一种,在道路建设各方面已被广泛利用。

　　一、粉煤灰的基本性质

　　1、粉煤灰的特理性质

　　粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉产生的粉状灰渣,是一种灰白到黑色的粉状物质, 比重在1.9～2.4g/ cm3范围内。粉煤灰的颗粒有粗有细,颗粒越细比表面越大,但对水分敏感性大,压实也不容易。粉煤灰的粒径变化范围0. 001～0. 3mm, 但大

　　部分在0. 01～0. 1mm 之间, 其比表面积一般在200～3000cm2/g 之间。

　　2、化学成分

　　由于煤种、 煤粉、 细度及燃烧条件不同, 粉煤灰的化学成分有较大差异。根据其化学成分含量的多少,可将粉煤灰分为两大类:

　　（1）高钙粉煤灰(褐煤粉煤灰) ,其CaO 含量为10～40%。

　　（2）高铝硅及高硅粉煤灰,我国大多数粉煤灰属于此类,它具有较好的活性。

　　3、粉煤灰作用机理

　　粉煤灰中含有大量的活性SiO2,AL2O3,但含CaO较少。粉煤灰中的玻璃体比较稳定 ,表面相当致密 ,因此它本身只有微弱的水化作用 ,本身不具有水硬性 。粉煤灰的水化有赖于水泥（石膏）水化的激发 ,熟料水化所析出的Ca(OH)2，在水介质中扩散到粉煤灰球状玻璃体的表面 ,发生化学吸附和侵蚀 ,逐渐生成水化硅酸钙 、水化铝酸钙及少量硫铝酸钙晶体,大部分水化产物以凝胶状出现 ,随着龄期的增长,逐步转化为纤维状晶体 ,数量不断增加,互相交叉,形成连锁结构,使后期得到较高的强度增长,甚至超过硅酸盐水泥 。

　　4、粉煤灰的反应原理

　　从微观上看,粉煤灰是一种表面光滑而致密的空心球体。 它的矿物组成主要是铝硅酸玻璃体, 含量一般在70%以上,玻璃体含量越多活性越高。粉煤灰的烧失量也影响其活性,因为烧失量大含碳量大,表示煤粉燃烧不充分。碳的存在,遇水后形成一种增水性薄膜, 包围在粉煤灰颗粒表面阻碍水分向颗粒内部渗透, 从而影响粉煤灰的火山灰活性作用,使粉煤灰的活性降低。

　　粉煤灰是一种缓凝物质,由于表面能低,难以在水中溶解,但在溶液中产生胶凝反应,或称火山灰反应,生成水化硅酸钙和铝酸钙凝胶,这些新生的胶凝物质具有较强的胶结能力和稳定性。

　　二、粉煤灰在市政工程中的应用

　　市政工程中的路基填料、路面基层材料都可以选用电厂干排粉煤灰为主要原料。另外，粉煤灰掺入水泥混凝土中可减少混凝土的用水量，达到节约水泥用量的效果，且能提高路面后期强度和抗腐蚀性能，因此，粉煤灰在市政水泥混凝土路面中也得到了很好的应用。

　　1、粉煤灰作为路基填料的应用

　　粉煤灰是一种水硬性材料，遇水会产生一定的强度。但是由于质量轻，干燥时容易扬尘，压实过程中表面容易起皮，而且含水量不易控制，掺4%~6% 水泥或 10%~12% 石灰混合拌和的填料，可用于沟槽和路基的填料。建议提前在粉煤灰堆上撒水，以保证粉煤灰的含水量合格，并拌和闷料； 摊铺前应随时检验其含水量，稍高于最佳含水量2%即可摊铺，密实方法可采用插入振动器插振密实，平板振动器再拖振； 干硬性填料也可用压实方法密实。碾压时应选用振动压路机压实两遍，视压实情况看是否增加压实遍数，并根据天气情况，适当撒水保湿，待表面稍干后，光轮压路机即可跟进碾压2遍~3遍，以消除轮迹为准。由于粉煤灰后期强度较高，而且养生过程需要撒水，这样就要求不能在路面强度未达到要求的时候通车，综合来说，应在路面强度达到70%的时候通车。另外一定要做好排水工程，粉煤灰遇水即很快失去强度，而且水分蒸发极慢，但是强度达到要求后的粉煤灰不会对环境，尤其是水资源造成污染，自身的强度也很高。

　　对掺加固化剂的粉煤灰混合料进行测试，其性能满足公路、市政路基填料使用要求，具有较好的抗压、抗剪、耐水性及耐久性。混合料每立方米固化剂的掺量越多，其软化系数越大，耐水性越好，强度稳定性越高，但固化剂的价位较高，在实际使用中，固化剂的掺量一般控制在80kg/m3~100kg/m3。固化粉煤灰由于自重较轻、强度高，可用于填筑桥头，以减少桥头通车后沉降，以及桥台后填土对桥的压力，还可用于填筑和处理软弱地基。

　　2、粉煤灰在市政道路基层中的应用

　　石灰粉煤灰稳定土是二灰土和石灰粉煤灰稳定粒料(或二灰砂砾、 二灰碎石及二灰矿渣)的统称。作为基层、 底基层材料对粉煤灰质量的要求:粉煤灰中SiO2、 Al2O3、 Fe2O3 的总含量应大于70%。粉煤灰的烧失量不应超过20%,粉煤灰的比面积宜大于2500cm2/ g。湿粉煤灰的含水量不宜超过35% ,使用时应将凝固的粉煤灰打碎或过筛,同时清除有害杂质。

　　为了提高二灰混合料的早期强度,可掺加一些表面活性物质。二灰混合料有路拌法和厂拌法施工两种方法。二灰混合料基层的施工要求做到配料准确, 要控制好石灰粉煤灰的用量, 特别是石灰用量,要保证石灰活性物质CaO 含量满足规范要求,还要注意其充分消解, 否则路面成型后未消解的生石灰小块会逐步消解崩裂,造成路面松散损坏。 二灰混合料早期强度较低,要加强初期养护工作。

　　3、粉煤灰在市政道路水泥混凝土路面中的应用

　　自20世纪70年代以来，由于粉煤灰、水泥质量的提高，以及水泥混凝土路面施工技术的进步，粉煤灰开始在混凝土中得到应用。由于掺入粉煤灰是提高水泥混凝土性能的有效技术手段，所以目前已得到大量应用。粉煤灰混凝土是用粉煤灰代替部分水泥, 从而达到降低成本, 改善混凝土的和易性,增加水泥凝土的密度和强度。

　　（1）粉煤灰的选用

　　根据现行粉煤灰混凝土应用技术规范（GBJ146-90）规定，拌制混凝土作为掺合料的粉煤灰，分为三个等级（如表所示） 。

　　粉煤灰混凝土应用技术规范（GBJ146-90）规定的各级粉煤灰适用范围如下：

　　a） Ⅰ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力混凝土 ；

　　b） Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土；

　　c） Ⅲ级粉煤灰主要用于无筋混凝土，对设计强度等级C30 及以上的无筋粉煤灰混凝土宜采用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰；

　　d）用于预应力混凝土、钢筋混凝土及设计强度等级C30及以上的无筋混凝土的粉煤灰等级，如经试验论证，可采用比上述三条规定低一级的粉煤灰。有别于作为路基与基层中的粉煤灰，在水泥混凝土中应用的粉煤灰是一种经过研磨的精细粉煤灰，是在路基粉煤灰的基础上经过进一步加工而得到的高级粉煤灰。

　　（2）粉煤灰的掺量

　　粉煤灰具有灰性，对混凝土强度尤其是对混凝土的后期强度有增进作用，可填充水泥混凝土中的孔隙与毛细孔、改善混凝土的孔结构和增大混凝土的密实度、提高混凝土的耐久性，粉煤灰的掺量不宜大于40%，一般在15%~25%之间。

　　粉煤灰应用在市政施工生产中，不仅对新技术的应用作了有益的尝试，更重要的是对环境保护作出了贡献，其巨大的经济效益和社会效益是不言而喻的，随着科学技术的进步和对粉煤灰综合利用技术的深入研究，粉煤灰在市政工程建设中的应用必将取得各界的认可，在废物利用方面也会走出一条更广阔的道路。

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