粉煤灰用作路堤填料的特點研究

摘 要：現(xiàn)階段，粉煤灰是排放量巨大的工業(yè)原料廢渣。據(jù)可靠資料記載，我國的各級火力電廠現(xiàn)階段年排放粉煤灰量最少在1.8億噸，并且隨著我國電力發(fā)展的需要，這些廢渣還以每年700萬噸的速度增加。這些粉煤灰廢渣長期大量堆放，導致大量土地、農(nóng)田資源被侵占，又造成嚴重的污染環(huán)境。但國內(nèi)粉煤灰目前利用率仍很低，利用粉煤灰的一系列技術問題成為一個十分重要的課題。

關鍵詞：粉煤灰；路基填料；輕質(zhì)填料；路堤穩(wěn)定

這些年來，隨著我國高等級公路的快速發(fā)展，高等級公路的普遍特點是路堤較高，所以需要大量優(yōu)質(zhì)路堤填料。但在現(xiàn)實下，一般廣闊的地區(qū)就存在嚴重的大量取土從而侵占良田的矛盾；并且，有的道路基地軟弱，因而如何采用一種質(zhì)輕、價廉的填料，無疑對高填方路堤的穩(wěn)定有這重要的意義。一般情況下，粉煤灰的壓實密度是粘性土壓實密度的四分之三，它不但是一種廉價材料而且是一種質(zhì)輕填料，況且粉煤灰在我國的數(shù)量巨大，既占用農(nóng)田，又嚴重污染了周邊環(huán)境，如何讓這些廢料變廢為寶呢？作者認為，大量修筑粉煤灰路堤，從而“已灰代土”，既能提高工程質(zhì)量，降低工程造價，還可以為電廠、社會、環(huán)境帶來可觀的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。

粉煤灰的道路特性：粉煤灰是利用煤經(jīng)過粉碎加工后在高溫爐里充分燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物。呈大量細小的玻璃質(zhì)球體顆粒結構。外觀類似水泥，顏色呈灰黑色。在電子顯微鏡下觀察，可見粉煤灰是晶體、玻璃體及少量未燃炭組成的一個混合體。顆粒多為顆粒結構，玻璃體包括光滑的球體形玻璃體粒子、形狀不規(guī)則孔隙少的小顆粒，顆粒表面疏松，且有漏斗狀的玻璃體球，未燃炭多呈疏松多孔形式。其特性決定粉煤灰比表面積較大，因而具有較高的吸附活性，并且具有的多孔結構，使其孔隙率高達50%-80%，具有很強的吸水性。

質(zhì)量輕是粉煤灰的一大特點（見表1）。粉煤灰質(zhì)量輕的原因有兩個，第一個是因為粉煤灰屬于CaO、Al2O3-SiO2系統(tǒng)，其化學成分以Al2O3和SiO2為主，次要成分為CaO和Fe2O3以及少量的MgO和SO3等。而這些礦物成分的質(zhì)量本身很輕；第二個原因，粉煤灰本身顆粒是由空心球形玻璃體和一些微粒組成的一個混合體，并且，粉煤灰的顆粒比較均勻，其良好的顆粒級配決定了其比表面積較大，具有很大的孔隙比。這就是其在公路中利用的基礎和優(yōu)勢。

表1 不同填料的壓實容重及其它有關指標的比較

無粘性或粘性極小，不具有可塑性是粉煤灰的第二個特點，表2比較了不同類型的粉煤灰的顆粒組成，一般粉煤灰經(jīng)高爐燃燒后主要是粉粒狀，粉煤灰的顆粒正好填使得細顆粒的級配更加合理，需水量減少。并且粉煤灰一般不具有可塑性，很難揉搓成條狀，所以沒有塑指。但粉煤灰的液限比較大，據(jù)有關資料記載，粉煤灰的顆粒越大，其液限值也越大，其原因可能是粉煤灰的空心球顆粒含量決定了它的液限值，當粉煤灰的顆粒越大，其中的空心球顆粒含量就越多。該規(guī)律性還須進一步證實。

透水性較大是粉煤灰的第三個特點，并且在飽水的情況下強度會很快降低，所以在在施工中要控制好含水量，因為粉煤灰比土的含水量變化范圍要大得多，雖然粉煤灰吸水量大，但泄水也快，所以控制碾壓時的含水量應略大于最佳含水量是至關重要的一環(huán)?，F(xiàn)場壓實作業(yè)的實踐證明，含水量偏小，表層容易松散，在壓路機作用下有推移現(xiàn)象產(chǎn)生，影響壓實效果當含水量略大于最佳含水量3%～5%時，碾壓過程中表層有濺水，碾壓結束時比較密實，且能達到要求的壓實度。表3列出粉煤灰部分物理性質(zhì)及擊實試驗資料。

從總體上來說，粉煤灰具有自重輕、內(nèi)摩擦角大、透水性好、壓縮性好、施工壓實含水量范圍寬等優(yōu)點，可以在公路中充分利用粉煤灰路堤，尤其是在軟土地基路段，能充分利用粉煤灰質(zhì)量輕的特點，減輕路堤自重、減輕軟土地基的附加應力，從而減少總沉降并提高路堤的穩(wěn)定性。粉煤灰的物理性質(zhì)包括天然容重、細度、比表面積、毛細管上升高度等，這些性質(zhì)是化學成分及礦物組成的宏觀反映。由于粉煤灰的組成波動范圍很大，這就決定了其物理性質(zhì)的差異也比較大。在一定程度上粉煤灰顏色反映了粉煤灰的細度，顏色越深粉煤灰顆粒越細。所以使用時要對粉煤灰進行分類，以便施工中更能合理有效的安排施工。并且粉煤灰沒有粘性，較難成型，所以利用粉煤灰填筑路堤必須要做好防排水。當采用粉煤灰高路堤時，還必須對高路堤進行穩(wěn)定性驗算，從而在設計和施工中采取相關有效措施，以保證高路堤的整體穩(wěn)定。

參考文獻

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作者簡介：陳浩（1987-），男，陜西韓城人，大學本科學歷，韓城市交通運輸局，助理工程師，研究方向：公路工程。