谈粉煤灰在公路工程中的应用

程改艳

1 概述

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，本身属于轻工业废渣。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2，Al2O3，FeO，Fe2O3，CaO，TiO2等。

随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，如排入水系会造成河流淤塞，更严重的是其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，随着研究工作日趋深入，粉煤灰在其应用方面也有了长足的进步。由于粉煤灰具有资源丰富、价格低廉等优点，受到社会各界的青睐。

目前，对粉煤灰的研究着重于资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。

国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，主要表现为:

粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用;粉煤灰综合利用的途径已从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用，发展到目前的在水泥原料、水泥混合材、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径。

2 粉煤灰在公路工程中的应用

粉煤灰在公路工程中的用途是较广泛的，可用于压浆处理路基、路基填筑、软土地基处理、路面基层和底基层、沥青混凝土路面、水泥混凝土路面和大体积混凝土中。

2.1 粉煤灰路基

利用粉煤灰填筑路堤，具有用灰量大、投资少、经济效益显著、自重轻、强度高、压缩性小、固结快、减少污染、保护环境、节省土地、开拓新的筑路材料来源等优点。但也有粘聚力小，毛细水作用影响较大和运输及施工过程中容易扬尘等缺点。粉煤灰路堤根据施工方法可分为纯粉煤灰路堤和灰土间隔路堤。纯粉煤灰路堤因其有板结后密实度高、自重轻、沉降小和受雨水影响小等优点，在实际工程中容易推广［1］。粉煤灰一般分为干排灰和湿排灰两种，在干燥状态下呈深灰或浅灰色，无粘结性;在潮湿状态下呈灰色或灰褐色，浸于水后易于流散，湿排灰可作为路基填料，因其天然含水量较高，与最佳含水量有较大差距，在施工前应提前几天在灰池中放水，放水时必须掌握一定的度，若放少了则会与天然含水量有差距，若放多了，粉煤灰太干，在运输过程中极易起尘引起环境污染。

2.2 粉煤灰处理地基

粉煤灰处理地基的原理:粉煤灰具有容量小、渗透性好、有较高的静力抗剪强度、较低的压缩性、与石灰等碱性物质产生水化反应后产生凝硬性。

粉煤灰用于处理软土地基主要有二灰桩，粉煤灰混凝土桩，粉煤灰固结桩等形式，通过桩与土体形成复合地基加固深层软土地基。

二灰桩是由粉煤灰和石灰组合而成，可分为两种桩型，即以粉煤灰为主的二灰桩和以石灰为主的石灰—粉煤灰桩。前者主要是对软土地基产生挤密和置换作用，适用于地下水位以下各种软土地基的加固，加固深度不超过12 m;后者主要对地基产生置换，成孔挤密，膨胀挤密，脱水挤密和胶凝作用，适用于地下水位以上的各种软土地基的处理和地下水位的软土地基的加固。

粉煤灰固结桩一般适用于软土地基，粉煤灰固结桩由粉煤灰、石膏、水泥加水按一定比例配置而成。具有成型可靠，形状任意选择，造价低廉，改良地基的效果好，抗变形能力强，桩体密实度高等优点。施工时将配置好的浆液加压注入尼龙袋中，尼龙袋具有模板，过滤脱水，加压和增强等作用，由于灌注加压排水措施，尼龙袋微孔在灰浆向外渗出的过程中，水只能向外渗，并被隔离在袋外，形成固结硬化均匀的桩体［2］。

粉煤灰混凝土桩是由粉煤灰，碎石，中粗砂和水泥组成，在桩中加入粉煤灰后桩体会具有明显的后期强度，它和桩间土一起通过铺设在其上的褥垫层形成复合地基。

2.3 粉煤灰基层

粉煤灰类基层属于半刚性结构，具有强度高、稳定性好、刚度大和一定的抗冻性及抗裂缝性能优于水泥稳定碎石等优点，在公路建设中被广泛采用。

常用的粉煤灰基层类型有二灰碎石、二灰砂砾、二灰砂和二灰土(灰土禁止用作高等级路面的基层，而只能用作底基层)等。二灰混合料(石灰、粉煤灰混合料)是将石灰、粉煤灰及其他掺入材料，按照合适的比例、最佳含水量、合理的工艺过程拌和均匀，经压实、养生后具有规定抗压强度的混合料［3］。

2.4 粉煤灰混凝土

在混凝土中掺加粉煤灰，其可以与混凝土进行二次反应，生成难溶的水化硅酸钙凝胶，不仅降低了溶出的可能，而且也可填充混凝土内部的孔隙，使得混凝土强度和抗渗性提高。粉煤灰的加入还可使得混凝土制备需水量减小，从而降低混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高。总的来说在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料;减少了用水量;改善了混凝土拌和物的和易性;增强混凝土的可泵性;减少了混凝土的徐变;减少水化热、热能膨胀性;提高混凝土抗渗能力;增加混凝土的修饰性。

3 结语

在公路工程中大量利用粉煤灰，不但可以节约建设投资，还可以提高公路工程结构的使用性能，延长结构使用寿命。同时可加快工业废渣利用速度，加速粉煤灰资源化进程，实现粉煤灰优质优价，对国家大力发展循环经济、建设资源节约型社会起到积极的推动作用，具有明显的社会效益［4］。粉煤灰在应用于公路工程时也有自身的一些缺点，主要是对大气造成污染、在使用过程中对附近的生态环境造成污染、对地表水及地下水造成污染和粉煤灰中的有毒物质对人体和生物造成危害。因此我们需要采取一定的环境保护措施，合理的利用粉煤灰，希望更多的相关专家能对工业固定废弃物加以更深层的研究和开发，变废为宝，使公路建筑材料能够朝着环保方向进一步发展［5］。

［1］ 黄宗远，陈长寿，张 敏，等.粉煤灰在公路路基施工中的应用［J］.中南公路工程，2003，28(1):63-65.

［2］ 沈 烨.软土地基处理方法综述［J］.山西建筑，2006，32(13):71-72.

［3］ 张玉萍.粉煤灰在高速公路施工中的应用［J］.山西建筑，2003，29(15):103-104.

［4］ 粉煤灰在公路工程中的综合利用研究.专家鉴定结论［EB/OL］.http://www.sxjt.net/kxyj/ktyj/201012/30116.html.

［5］ 石治峰.关于粉煤灰公路建筑材料的环境保护措施［J］.山西建筑，2010，36(15):356-357.