粉煤灰在高速公路施工中的應(yīng)用

閆海礁

摘 要：就地就近利用粉煤灰修筑路基、路面底基層和基層，既可以變廢為寶，減少占地及環(huán)境污染，又能提高道路質(zhì)量，降低工程成本，具有較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值，是一件利國利民的事。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；應(yīng)用；建議

1.概述

粉煤灰是火力發(fā)電廠燃燒煤粉產(chǎn)生的粉狀灰渣。其主要成分是二氧化硅（SiO2）和三氧化二鋁（Al2O3），其總含量常超過70%，氧化鈣（CaO）含量一般在2%～6%，通常稱這種粉煤灰為硅鋁粉煤灰。粉煤灰的燒失量一般小于10%，但由于燃燒工藝等原因，有的粉煤灰燒失量則在20%以上。規(guī)范規(guī)定作為路面用粉煤灰的燒失量不應(yīng)超過20%，其比表面積宜大于2500cm2/g。

2.粉煤灰在填筑路基方面的應(yīng)用

2.1粉煤灰路堤施工

粉煤灰路堤施工的施工方法和壓實機(jī)械基本上與土質(zhì)路基施工類似，但增加了包邊土攤鋪和設(shè)置盲溝等工作內(nèi)容。路堤施工質(zhì)量的好壞，特別是粉煤灰壓實度能否滿足要求，取決于攤鋪厚度、含水量控制，壓實機(jī)械的種類及碾壓遍數(shù)這四項基本要求。

2.1.1攤鋪厚度粉煤灰的攤鋪厚度與攤鋪方式（人工或機(jī)械）和壓實機(jī)械的能力有關(guān)。攤鋪厚度要通過施工試驗段來決定。一般講，國產(chǎn)20t振動壓路機(jī)要求壓實厚度不大于20cm，不宜太厚，這樣才能保證壓實層中壓實度均勻一致。如有大功率的振動壓路機(jī)，如原西德產(chǎn)的BW-217D型50t級振動壓路機(jī)，壓實厚度可控制在30cm左右。

根據(jù)工地實測，攤鋪的松方系數(shù)按下列建議值控制：用人工攤鋪，松方系數(shù)1.6-1.8；用推土機(jī)攤鋪，松方系數(shù)1.2-1.3；用平地機(jī)攤鋪，松方系數(shù)1.1-1.2。

2.1.2含水量控制從粉煤灰的擊實特性可看出，達(dá)到90%壓實度（重型）的含水量變化范圍為10%，而比土的變化范圍2-5%要寬得多。而實際上土的含水量超過3-5%是根本不易壓實的。粉煤灰吸水量大，但失水也快，控制好碾壓時的含水量接近或略大于最佳含水量是至關(guān)重要的一環(huán)。掌握好含水量可以起到事半功倍的效果。

2.1.3碾壓壓實度與碾壓機(jī)械壓實能力的大小和碾壓遍數(shù)密切相關(guān)。鋼三輪壓實效果差。振動壓路機(jī)隨其自重噸位由小到大，壓實效果越來越好。

2.1.4粉煤灰路堤的強(qiáng)度測定和沉降觀測

施工完粉煤灰路堤要進(jìn)行彎沉值、回彈模量的測定；需要進(jìn)行路堤的沉降觀測，把測得的沉降量與計算的最終沉降量進(jìn)行比較，并與同樣高度土質(zhì)路基的計算沉降量比較。

2.2結(jié)論與建議

①粉煤灰是一種質(zhì)輕、多孔隙、顆粒均勻，具有一定水穩(wěn)定性的無粘結(jié)性材料。采用粉煤灰修筑路堤是完全可行的，為開發(fā)利用粉煤灰找到了一條有效途徑。②粉煤灰具有重量輕、壓縮性小、強(qiáng)度高等優(yōu)點，特別適用于軟弱地基上高路基的修筑。③粉煤灰吸水量大，泄水能力強(qiáng)，給施工帶來方便，尤其是雨季施工。④粉煤灰內(nèi)阻角φ一般在35-40度，飽水后φ值降低到25-35度，而粘結(jié)力C值飽水后幾乎喪失，為偏于安全，驗算穩(wěn)定時，不計C值，值應(yīng)取飽水后的φ值為宜，設(shè)計時必須考慮到這一點。⑤防止地表水或地下水進(jìn)入路堤，使路基的土質(zhì)地面高于周圍田地，設(shè)置必要的排水系統(tǒng)。⑥急需國家有關(guān)部門制訂相關(guān)的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)法規(guī)，為大規(guī)模利用粉煤灰創(chuàng)造條件。

3粉煤灰在路面基層和底基層施工中的應(yīng)用

在做二灰混合料配合比之前，所使用的各單質(zhì)材料要做試驗檢測，使之符合JTJ034技術(shù)規(guī)范的要求。

3.1二灰混合料配合比設(shè)計的步驟

A.根據(jù)技術(shù)規(guī)范和設(shè)計文件，檢測擬用各單質(zhì)材料理化指標(biāo)，對料源儲量、質(zhì)量、運距和運輸?shù)缆窢顩r進(jìn)行綜合考察。

B.材料的采集和處理取有代表性石灰進(jìn)行有效成分檢驗，確定其等級，消解備用；取粉煤灰送檢，復(fù)核其各項指標(biāo)是否符合技術(shù)規(guī)范要求。以上兩試樣過篩備用。拌和用土或碎石也按規(guī)范進(jìn)行檢驗；風(fēng)干后放入烘箱內(nèi)烘干待用。

C.按不同比例確定各相應(yīng)比例的材料數(shù)量，用拌和器材進(jìn)行充分拌和后制作試件。一般各材料比例確定是按石灰劑量一一個百分點在設(shè)定最佳劑量附近變化。

D.擊實試驗對上述制作的一系列試件進(jìn)行擊實試驗，得出準(zhǔn)確結(jié)果，作出含水量—最大干密度曲線，求得最大干密度和最佳含水量。制作試件前可以預(yù)估最佳含水量，上下按兩個百分點增減，即含水量級差2%，進(jìn)行試件的制作。

E.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗強(qiáng)度試驗的目的，是核實一下同一種粉煤灰和石灰及土或碎石，在不同石灰劑量時混合料的標(biāo)準(zhǔn)試件標(biāo)養(yǎng)后其強(qiáng)度變化情況。影響強(qiáng)度的因素主要有：石灰有效成分、結(jié)合料所占比例以及制件時所用干密度。制件時一定要考慮到施工要求的壓實度。

F.石灰劑量的確定根據(jù)《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，石灰增加而強(qiáng)度無明顯改進(jìn)時石灰含量，即為設(shè)計石灰含量。施工實際劑量允許比設(shè)計含量高1%。

3.2二灰類混合料的施工

施工應(yīng)特別注意的幾個事項：

（1）材料要用合格的設(shè)備來均勻拌和，拌和過程中嚴(yán)格控制石灰劑量，尤其要防止給料機(jī)口堵塞，這就要求石灰含水量要控制好，并在石灰下料口處設(shè)置振動器。各給料皮帶要作好標(biāo)定，最好是采用電子稱計量。路拌施工時，邊緣布灰要適量增加。

（2）混合料含水量要掌握好，要根據(jù)季節(jié)及氣溫酌定。在沒加水泥的情況下，混合料可以悶放一定時間再鋪筑。

（3）下承層的壓實度必須合格，不能存在軟彈等不良情況。水準(zhǔn)點要引到附近，恢復(fù)好中線。二灰混合料鋪筑時一定按規(guī)定分層，否則壓實質(zhì)量將無法保證。還要注意施工中寧高勿低，寧刮勿補(bǔ)。倘若一定要補(bǔ)，就要把先施工的路面翻松一定深度，互相拌和，控制好混合料的含水量，嚴(yán)格碾壓。

（4）接頭處理二灰土施工到達(dá)端頭時，可留下5～8米不進(jìn)行碾壓，后段施工時將前一段未壓實部分一起碾壓。二灰碎石混合料也可以照此辦理，但如果近期不連續(xù)施工，就要把端頭壓好，待下次施工前切斷成直茬，再望前鋪筑。

（5）養(yǎng)生二灰類基層或底基層施工壓實成型后，從適當(dāng)時間開始灑水養(yǎng)生，使成型段保濕并嚴(yán)格控制車輛通行。養(yǎng)生期在夏季一般為3～4天，春秋季為7～9天，在此期間防止出現(xiàn)表面過分干燥、松散、起灰現(xiàn)象。要及時進(jìn)行下道工序。

3.3結(jié)論與建議

①二灰土用于高級路面底基層具有良好的力學(xué)性能、板結(jié)和水穩(wěn)定性。二灰土中粉煤灰用量越多，混合料初期強(qiáng)度越低，三個月齡期的增長幅度也越大。二灰碎石中如果加入少量水泥，可以提高其早期強(qiáng)度，但給施工帶來難度。②養(yǎng)生溫度對二灰類基層或底基層的抗壓強(qiáng)度有明顯影響，養(yǎng)生溫度越高，其抗壓強(qiáng)度提高越快。在氣溫低于4度時，石灰穩(wěn)定混合料的強(qiáng)度幾乎沒有增長.所以在施工時必須嚴(yán)密注意天氣氣溫變化，一般日平均氣溫低于5度，嚴(yán)禁二灰類的施工。③粉煤灰開發(fā)利用的前景非常廣闊，公路上用其填筑路堤、修筑路面基層和底基層是一件利國利民的好事。有將粉煤灰用于水泥中的，這個利用項目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值也是很可觀的。④粉煤灰的路用價值還有待開發(fā)，有許多新的課題有待進(jìn)一步探索。