山西诚达公路勘察设计有限公司 山西太原 030006
摘要：粉煤灰作为一种工业废料，将其有效地利用起来，既可以较好的保护环境，又可以降低工程造价。在黄土地区将粉煤灰用作路基填料，可以有效地降低水流对于黄土的影响，提高了路堤的稳定性，同时节约了工程造价，值得在公路工程中推广应用。关键词：粉煤灰；黄土；路堤；压实度
The application of fly ash in the embankment of loess area is analyzed
Bai Chengfu
（shanxi chengda road survey and design co.，LTD.，taiyuan 030006，shanxi）
Abstract：fly ash，as an industrial waste，can be used effectively to protect the environment and reduce project cost.In the loess area，will fly ash used as roadbed filler，can effectively reduce the influence of the flow for the loess，and improve the stability of embankment，saves the project cost at the same time，is worthy of popularization and application in highway engineering.
Keywords：fly ash；The loess；Embankment；Degree of compaction
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吨煤的燃烧就会导致1吨粉煤灰的产出。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，由大小不等的圆球形颗粒组成，颗料表面轮廓线圆滑，无棱角。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%~80%，有很强的吸水性。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至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，粉煤灰化学主要成份为和，其它成分为、、、、及有机质。粉煤灰中和含量越多，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，粉煤灰的渗透性能和密实度有关，密实度越大，渗透性越小。当密实度为90%时，粉煤灰渗透系数介于粉质砂土和亚粘土之间。
压实后的粉煤灰在具有水流的条件下，毛细水上升高度之上的粉煤灰具备较强的毛细吸水能力，在完全浸水的条件下，其饱和含水量与液限含水量基本一致，此时灰体仍然具有一定的压实度。因此，当含水量一定时，粉煤灰的水稳性比土的水稳性更好，因此对于黄土路基来说，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
3.1 设计要点
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1000万吨，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，进行检测，结果见下表。
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3m路堤采用粉煤灰及炉渣填筑。
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1m，路堤底部采取30～50cm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，见下图。
粉煤灰路堤断面设计图
3.2 施工关键措施
（1）粉煤灰含水量的调节宜在堆场或灰地中进行。过湿的粉煤灰应堆高沥干，过干的粉煤灰应在摊铺前2～3天在堆场中洒水闷料，视运输距离和气候条件将含水量调节到略高于最佳含水量范围。
（2）粉煤灰的颗粒组成以及最大干密度和最佳含水量有显著差别的灰源应分别堆放，分段填筑，分段检测
（3）粉煤灰路堤采用水平分层填筑法施工。当分成不同作业段填筑时，先填地段应分层留台阶，使每个压实层相互重叠搭接，搭接长度应大于150cm，保证相邻作业段接头范围内的压实度。
（4）粉煤灰碾压，应遵循先轻后重原则。对人工摊铺的发展宜先用履带式机具或8～12轻型压路机静在1～2遍，稳压后，用振动压路机振碾3～4遍。机械摊铺的灰层可直接用20t以上的中型或重型振动压路机碾压3～4遍，振动压路机压后再以静作用压路机静碾1～2遍。碾压完毕应及时检验压实度，符合规定要求后方可继续填筑上层。
（5）因粉煤灰压实时的最佳含水量较高，为防止粉煤灰含有大量冰晶影响压实效果和工程质量，粉煤灰路堤的施工气温应在0℃以上。
论文作者:白成富
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/29
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