高速公路粉煤灰筑路综合利用技术研究

杨传鲁

(贵州省公路局高速公路建设营运中心，贵州 贵阳 550002)



高速公路粉煤灰筑路综合利用技术研究

杨传鲁

(贵州省公路局高速公路建设营运中心，贵州 贵阳 550002)

通过室内分析和实体工程相结合的试验方法，对粉煤灰的材料性质和工程特性进行了研究，并根据试验分析结果提出具体的工程施工工艺方法，为今后高速公路粉煤灰筑路综合利用技术方面提供理论依据。

粉煤灰；筑路；试验；施工工艺；利用技术研究

1 高速公路粉煤灰筑路试验分析

某高速公路的互通立交A匝道，路段路基宽度为24 m，路堤高度介于8.43～11.55 m之间，全长100 m，位于1、2号桥之间，交通运输方便。试验路段实施前，根据路面总体强度要求，对路面结构层厚度、各结构层强度等进行复算，在此基础上，对所用的粉煤灰筑路材料进行系统性能试验。

本次试验路段的路基以纯粉煤灰填筑，采用碎石作为隔离层，粘土作为护坡，坡面防护为拱形骨架加植草防护，试验段共耗用粉煤灰计47 000 t。经过对某高速公路粉煤灰筑路试验，得出粉煤灰材料性质及工程特性指标如下：

(1)天然休止角

天然休止角是指松散材料在松散状态堆积时其坡面与水平面所形成的最大倾角，通过实际量测，本次试验得出的粉煤灰天然休止角为34.5°。说明粉煤灰内部水分更容易流出，对施工的影响相对较小，而粘土的渗透性小，用于粉煤灰路堤的护坡可减小降雨对粉煤灰填筑体的影响。

(2)透性及毛细水上升高度

考虑到粉煤灰材料的特殊性，需要及时对土质进行渗透性检验，根据数据要求，对其进行有效的分析。根据现有试验数据可知，粉煤灰本身渗透性很强，渗透系数大约是在1.35×10-4～7.59×10-3(cm/s)左右，压实度对渗透性的影响较显著。粉煤灰的毛细水上升高度，采用的是直接实验法进行计算的，如果粉煤灰的毛细水上升高度为120.5 cm，而土的毛细水上升高度为324.6 cm。

(3)渗液塑限

采用液塑限联合测定法进行粉煤灰液塑限的测定，根据系数显示结果可知，如果塑性的系数比较低，说明灰粒本身空隙比较小，存储的水量很低。

(4)粉煤灰的最大干密度及最佳含水率

根据试验结果，最佳含水率和最大干密度分别为19.5%, 1.45 g/cm3，20.1%，1.39 g/cm3。数据显示，粉煤灰渗透性比较强，为高速公路施工提供了有效条件。

特别是贵州红粘土在降雨后调节含水率比较困难，不得不摊晒较长时间才能进行碾压，严重影响工期。

(5)现场回弹模量

室内采取杠杆压力仪测定粉煤灰的回弹模量，经试验其回弹模量为46.4 MPa。经试验测定，当在最佳含水率附近碾压9遍时，粉煤灰路堤的回弹模量介于52～582以外，故要通过埋设的传感元件及高程控制点，定期观测粉煤灰路基变形情况。

2 高速公路粉煤灰施工工艺技术

(1)路基部位处理

路基处理对施工整体有重要的影响，因此处理阶段需要注意台背回填和路基接触部分的有效衔接。坡度的确定是根据土质确定的，坡度设计比例为1∶1.5，宽度为75 cm，高度为50 cm，且应该在保证路基稳定的情况下尽可能减小坡度，降低浇筑的工程量。

(2)防排水

排水设计是保证高流态粉煤灰浆体浇筑质量的重要环节之一，如果在实践中采用的路基材料为砂砾，砂砾透水性比较强，塔接处以及基底都不必考虑到排水设计。此外对于黏土和砂土在有水的情况下，水分会软化路基，导致整体强度比较低，甚至影响路基稳定性，因此需要考虑到塔接处以及基底防水体系的布控。

(3)分仓

对于高速公路而言，由于路基较宽，当台背与路基距离较短时，则不必分仓。

(4)搅拌

在本次施工阶段，选择的机械为搅拌机为滚筒式拌和机，根据机械设备的应用指标要求，可以通过实体工程对其进行优化设计。考虑到均匀性和流动性的指标要求，要对时间进行有效的控制，包括：润湿时间，拌和时间等。如果碎颗粒量多，则吸水量就比较多，润湿表面的水分减少，则润湿时间长，相应拌和时间长。

(5)浇注

浇筑施工形式本身比较特殊，在后续处理阶段，考虑到浆体本身的流动性，工作人员需要及时清洗流槽，避免出现浆体含量增加的现象。必须采用流槽浇注，使得浆体从流槽均匀、平整流到基坑里，人工辅助摊铺浇注完成后，要将水泥粉煤灰硬化浆体进行表面整平。

(6)裂缝处理

裂缝处理工作形式比较特殊，在浇筑阶段，需要及时对不同层次的粉煤灰进行处理，上一浇筑层顶面会出现干缩裂缝大的现象，可以用标号对其进行标准。在后续处理阶段，及时对其进行灌缝处理。

(7)养生

养生湿度对于材料本身强度有一定的影响，在浆体形成阶段，需要根据初期保湿机制的要求，对其进行处理，尽量保证水泥具备足够的需求量。在温度适宜的前提下，养生强度必须高于空气湿度，避免出现失水的现象。

(8)封层

养生操作后，必须对后背浇筑部分进行封闭处理，考虑到原地面台背以及封层指标的要求，对压实度进行有效的控制。浇筑体上层要留有封顶层60cm，不能浇筑到路槽部位。

3 结束语

(1)粉煤灰本身能起到抑制水泥水化的现象，在后续处理阶段，必须对水化指标进行分析，根据火山灰反应速率的具体要求，及时对其进行处理。

(2)水泥与粉煤灰最优比例是不断变化的，变化指标是以材料质量为主，必须考虑到工程经济特点，及时对技术进行合理选择。

(3)当水泥粉煤灰稳定碎石混合料中水泥与粉煤灰的比例为最优比例时，水泥的化学反应和二次反应都取得了一定的影响，水泥和粉煤灰的化学潜能也充分利用，因此对施工起到一定的积极作用。考虑到高速公路粉煤灰筑路综合利用技术的特殊性，需要根据技术指标要求，将其合理应用到实践中，提升工程施工质量。

[1] 粉煤灰路堤施工工艺[J]．粉煤灰综合利用，1995，(1): 37-48．

[2] 于洪泽，田新宇．粉煤灰在公路建设中的利用[J]．粉煤灰综合利用，1999，(4) :127-132．

[3] 王福元，吴正严.粉煤灰利用手册[M].中国电力出版社，1997:62-67.

2016-05-18

杨传鲁(1963-)，男，贵州铜仁人，工程师，研究方向：公路养护与管理、公路绿化、公路景观设计等。

U416.215

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1008-3383(2016)07-0025-02