浅析粉煤灰在黄土地区路堤中的应用

白 成 富

(山西诚达公路勘察设计有限公司，山西 太原　030006)

1　粉煤灰的物理、化学性质

山西作为我国重要的能源大省，煤炭是山西省经济发展的重要产业之一，全省的电力主要依靠火力发电为主，但是火力发电必然会产生大量的粉煤灰，通常情况下4 t煤的燃烧就会导致1 t粉煤灰的产出。但是大量的粉煤灰将产生严重的环境污染，如何有效地利用粉煤灰、提高粉煤灰的附加价值、降低其对环境的影响是每一个工程人员必须思考的问题。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，呈玻璃质结构。有关资料表明，在电子显微镜下，其颗粒呈单粒结构，颗粒的粒径范围为0.5 μm～300 μm。粉煤灰作为一种松散粒料，其天然密度很小，它的平均相对密度仅为0.8～1.2，约为普通硅酸盐水泥的2/3。其化学成分与原煤的无机矿物成分及其燃烧条件息息相关，原煤中的无机矿物主要是粘土矿物，同时伴有黄铁矿、石英、方解石等。因此，粉煤灰化学主要成分为SiO2和Al2O3，其他成分为Fe2O3,MgO,CaO,Na2O,K2O及有机质。粉煤灰中SiO2和Al2O3含量越多，其活性也就越好。

2　粉煤灰的透水性

黄土作为我国大面积分布的特殊性土体，普遍具有湿陷性，水流导致土体的强度和稳定性快速降低，因此消除黄土的湿陷性和隔水是黄土路基稳定的关键所在。在一般道路工程中，对于Ⅰ级非自重湿陷性黄土，主要用冲击碾压和重夯来消除湿陷性，而对于Ⅱ级湿陷性黄土，主要采用强夯或复合地基等形式消除湿陷性。而路堤填土主要依靠压实度来控制填土的渗水性。

粉煤灰的渗透系数k约为10-3cm/s～10-5cm/s,介于粉质

砂土和亚粘土之间，对于黄土路基来说，粉煤灰路堤填料是一种不错的隔水填料，对于路基稳定十分有利。

3　工程应用

山西省汾阳市是煤电产能大市，汾阳市境内各火电厂年排灰渣量约1 000万t，粉煤灰、炉渣产量大，将粉煤灰及弃渣变废为宝，最大限度利用粉煤灰作为路基填料，使粉煤灰在公路行业得到广泛推广，以发挥其经济、环保及社会效益,最大限度利用粉煤灰作为路基填料。对粉煤灰进行取样，检测，结果见表1。

表1　粉煤灰及炉渣检测项目表

通过对上述试验数据分析，其强度、烧失量及压实强度满足规范规定的路堤及下路床填料要求。

通过对粉煤灰及炉渣试验分析、结合本项目填高及沿线地质情况、考虑到施工可操作性及工程造价等方面综合考虑，对填高大于3 m路堤采用粉煤灰及炉渣填筑，见图1。

为保证粉煤灰路堤的稳定，首先对黄土进行冲击碾压处理，然后对上路床采取6%灰土封顶，路堤边坡采用塑性指数不低于6%的粘质土包边，包边土水平方向厚度不小于1 m，路堤底部采取30 cm～50 cm砂砾垫层隔离层，隔离层采用双向不小于3%横坡以利于排水，并在隔离层顶部设置两布一膜土工布。