李 树 军
(太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030002)
道路工程中粉煤灰材料的应用
李 树 军
(太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030002)
介绍了粉煤灰的化学组成与结构性质，论述了粉煤灰在施工中的质量控制措施，并分析了粉煤灰在道路基层及路堤填筑中的应用技术，指出粉煤灰的综合利用实现了变废为宝，解决了粉煤灰的污染和存放占地问题。
粉煤灰，道路基层，路堤，质量控制
0 引言
早在20世纪70年代，粉煤灰因世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等的爆发引起了科研界的开发和研究，对此多次召开国际性会议，研究如何更好地利用废弃资源造福人类，在实际应用方面取得了很大的进步。粉煤灰作为新兴的资源，因便于开发利用而得到人们的广泛注意。粉煤灰的开发利用开始走向实际应用中来，尤其是在资源整合利用方面，技术不断的进步，粉煤灰在实际生活中的利用率越来越高，在各方面的使用也发生了变化。粉煤灰的治理不仅仅着重于环境保护的角度，更趋向于综合利用，而它的用途也从环境美化等方面的应用发展到道路施工等有效途径。粉煤灰的开发利用不仅有利于中国煤炭产业、电力工业及相关工业的可持续发展，而且可以保护土地资源，减少不必要的污染，对于实现循环经济有着非常重要的意义。
1 粉煤灰的构成
1.1 化学组成
粉煤灰主要由硅、铝、铁氧化物以及一定量的钙、镁、硫氧化物构成。其中氧化硅和氧化铝、氧化铁在粉煤灰的总含量中占了大部分；氧化钙、氧化镁、氧化硫含量较低；通过实际案例我们可以看出，不同地方使用的原煤质量的不同，直接影响了对粉煤灰种类的选择，那么粉煤灰相应的性能也会出现差异情况，氧化硅和氧化铝、氧化铁的含量、烧失量等方面的因素都可以直接影响粉煤灰在道路施工使用方面的性能。
1.2 结构与性质
煤粉在燃烧和排出时便形成了粉煤灰，其结构比较而言有些复杂。粉煤灰在显微镜下可以发现是由晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体。其中随着煤炭燃烧时采用的不同方法和技术将会产生不同的结构。石英和磁铁矿等都属于晶体的范围内，玻璃体由光滑的球体形玻璃体粒子、形状不规则孔隙较少的小颗粒、孔隙分布密集且形状不规则的玻璃球体等组成;未燃炭大多数分布疏松且孔隙较多。
粉煤灰有物理和化学两种性质，这两种性质是不可分割的。比如粉煤灰的物理性质便是其化学成分在物理上的反映，包括密度、体积、细度、面积、分子构成、需水量等方面。由于粉煤灰的组成结构具有不定性，因此导致即使同样被称为粉煤灰但其物理性质的差异性非常大。其化学性质是由于粉煤灰作为人工灰质混合的材料，它的水硬胶凝性能并不是很明显，但当其变为粉状存在时，能与很多金属氢氧化物在常温或者高温情况下发生化学反应，这时它的水硬胶凝性能便成了它的主要特性，从而它构成的材料的耐久性都会得到很大的提升。
2 粉煤灰材料的质量控制
为了能让粉煤灰更好地应用于实际生活中，对粉煤灰材料的检验不可或缺。国家在这方面的条例上有明文规定，道路施工中粉煤灰使用的条件如下：
1)氧化硅和氧化铝、氧化铁在粉煤灰中占有的总含量应不少于70%。
2)粉煤灰的总烧失量应该不超过总含量的20%。
3)粉煤灰的比表面积应该不小于2 500 cm2/g。
以上条件分别从粉煤灰的成分构成、总烧失量以及比表面积提出了要求，满足这三个条件才能称为合格的粉煤灰。本文参考上海市附近的华能燃机电厂、进业无线电厂、闸北电厂，对粉煤灰排放的检测结果如表1所示。
表1 粉煤灰排放的检测结果
我们通过表1可以看出， 进业无线电厂和闸北电厂的粉煤灰烧矢量严重超标，与规定不符，因此近几年我国上海道路施工大部分采用了华能燃机电厂的粉煤灰，以保证道路工程中粉煤灰质量的达标。
3 粉煤灰在道路工程中的应用
3.1 粉煤灰在道路基层中的应用
道路中的二灰土是通过粉煤灰、土以及石灰按一定比例调和，加水拌和后，摊铺在路面上形成一种以养护为目的的路基结构。目前，我国公路特别是高速公路路面基层的主要类型都是石灰路基保护层面，由于粉煤灰的特性属于火山灰材料的一种，它含有大量不定性的AlO和丰富的SiO，自身的粘度很弱甚至没有。上文已经提到过，但当其变为粉状存在时，能与很多金属氢氧化物在常温或者高温情况下发生化学反应，这时它的水硬胶凝性能便成了它的主要特性，因此粉煤灰的强度、水稳定性以及刚度都会大幅度提高，抗冻性和温缩性也会显著改善，将会改变他自身的耐久性能。一般情况下煤灰、土以及石灰的调配比例是12∶35∶53，其中粉煤灰的含量应该控制在总含量的35%以内。配料的精准程度在道路施工中非常重要，那么就要在专业管理中心采用集中拌和的方法，在最大程度上保证拌和均匀，使得粉煤灰材料的标配符合国家明确规定的要求。其中要把握好原料中水的含量，以及使用二级以上的石灰，并且要消解充分，否则未消解充分的粉煤灰在路面铺好后会一点点膨胀，造成严重的路面损坏。在进行路面平铺时，要保证粉煤灰材料含水量处于最合适的状态，以保证路面成型后检测合格，并且每天要按时有规律的洒水，保护路面，防止其在未成形的情况下干裂，促使其强度的增加。由于二灰土混合材料在早期强度比较低的特性，在施工完成后初期要封闭交通以保证养护工作的顺利进行。
3.2 粉煤灰在道路路堤填筑中的应用
1)粉煤灰的运输。
为了减少粉煤灰在运输过程中出现不必要的资源流失状况，汽运时，应在粉煤灰上采用大面积的密封布质材料进行遮盖。对于直接从灰场拉出含水量超过40%的粉煤灰，施工现场应该统一处理，密封储藏。在进行路堤建筑时，首先应检查粉煤灰的含水量，检测结果含水量最佳，以及各方面皆达标时方可用于路堤建筑。粉煤灰用于路堤填筑的方式是纵向分层，20 cm为每层标准厚度，其松铺系数为15左右。
2)粉煤灰路堤压实。
粉煤灰路堤碾压的方式为双机联合碾压然后分段碾压成型。粉煤灰摊铺后，应在最短时间内进行碾压，防止其因曝晒而含水量降低的情况发生，以保证用于道路施工的粉煤灰始终处于最佳含水量范围内。道路施工中粉煤灰的碾压方式是先用推土机碾压2遍，之后再用压路机碾压4遍。直线段是由路基两侧向路基中心错1/2轮碾压,曲线段由路基弯道向内侧错1/2轮，再向路基外侧碾压。
4 结语
由于我国电力事业正处于不断向前发展的上升期，同时电场规模不断的扩大以及燃煤机器数量的增加都大大地增加了粉煤灰的排放量。这对城市或农村的环境都造成了不可避免的污染。当前解决粉煤灰污染和存放占地问题已成为一个社会问题，因此，电厂应该加大资金投放力度和征用大量的土地去建设粉煤灰存放场。与此同时，我们今后要对粉煤灰土、粉煤灰混凝土等项目进行深入研究，使粉灰这一工业废料能变废为宝，为社会发挥出其更大的效益。
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Application of fly ash material in road engineering
Li Shujun
(TaiyuanUrbanPlanning&DesignInstitute,Taiyuan030002,China)
This paper introduced the chemical composition and structure nature of fly ash, discussed the quality control measures of fly ash in construction, and analyzed the application technology of fly ash in road base and embankment filling, pointed out that the comprehensive utilization of fly ash realization of turning waste into treasure, solved the pollution and storage area of fly ash.
fly ash, road base, embankment, quality control
1009-6825(2016)20-0147-02
2016-05-06
李树军(1983- )，男，工程师
U414
A
