粉煤灰在道路中的應用

魏騰飛

摘 要 粉煤灰是燃煤火電廠排放的固體廢棄物，目前排放量還在以驚人的速度增加，它不僅占用了大量的田地，而且污染了環境[1]。通過分析粉煤灰的化學成分和礦物成分的性質，提出了它在道路工程中的應用范圍和發展前景。從循環經濟角度考慮，在道路工程中使用粉煤灰，不僅使粉煤灰變廢為寶、變害為利，而且能降低工程造價、提高工程質量，具有良好的經濟效益、社會效益和環保效益。

關鍵詞 粉煤灰；道路；路基；路面；底基層

引言

粉煤灰是一種固體廢棄污染物，由燃煤電廠和燃煤鍋爐排放的，在2009中國的粉煤灰產量達到3.75億噸，比中國城市生活垃圾總量的兩倍還要多[2]。國際環保組織綠色和平組織在2010年9月發布的一份研究報告中指出，固體廢棄污染物綜合利用率普遍被電力企業夸大，電力企業粉煤灰綜合利用率的實際僅為30%左右，而中國目前的國家政策中要求的綜合利用率應達到60%以上[3]。因此提高粉煤灰的綜合利用率，在土地保護和環境保護方面具有深遠的意義。

1 國內外研究發展概況

1.1 國外研究現狀

在歐美國家，一般將粉煤灰作為充填材料，已經有悠久的歷史，成功的應用在道路路基、路堤、基坑回填、筑壩和景觀改造。

國外粉煤灰綜合利用，最早可以追溯到二十世紀20年代，當時一些發達國家開始對粉煤灰進行研究。1911年6月11日，美國《工程新聞》首次報道了粉煤灰的研究結果，并提出了粉煤灰和火山灰的氧化物成分具有驚人的相似性。實驗結論是：非常高的溫度和突然冷卻，可以使含有硅酸鹽成分的粉煤灰材料獲得凝硬性或水硬性等性能。在建筑材料、建工、化工、冶金、交通、農業等行業粉煤灰已經開始廣泛應。在其中利用效率最高，能帶來良好的經濟效益的是生產水泥和混凝土。

目前，美國是全球粉煤灰排放量最大、利用量最多、利用領域最廣、利用技術最高的國家。在粉煤灰回填造地、混凝土摻和料等技術方面，已得到了廣泛應用和深入研究。美國的灰渣利用分市場，電力公司內部兩大部分，其中，市場利用量占利用總量的78.2%，公司內部利用量占利用總量的21.8%。

1.2 國內研究現狀

我國粉煤灰的研究和利用始于20世紀50年代，主要集中在水泥和混凝土應用的研究開發上，并已廣泛應用于工程建設中。近年來，我國高等級公路的建設中，粉煤灰已大范圍的被用來處理軟弱土層。其火山灰特性可以用來改善地基。石灰與粉煤灰穩定碎石混合料稱二灰碎石，是一種半剛性基層材料，其特點是整體性好強度高，在高等級公路建設中被廣泛應用。

2 粉煤灰在道路中的應用

2.1 粉煤灰在底基層中的應用

石灰與粉煤灰具有良好的力學性能、水穩定性、板體性和抗凍性，收縮率小、成本低等特點，在有較多土源的地區作為路面底基層是一種理想的結構形式。近年來，在很多地方公路建設部門都會使用二灰土做基層，其道路使用效果比較理想[4]。

2.2 粉煤灰在路基中的應用

粉煤灰是一種很好的路基填料，將粉煤灰、石灰和碎石按一定比例進行混合攪拌，用作道路基層材料，其優點是具有良好均勻性、較輕的自重、較高強度。同時，施工簡單，道路將延長使用壽命4倍以上，特別是建設城市高速公路或快速路的基層上，用石灰粉煤灰碎石混合料基層瀝青路面與原路面相比，在使用期內每平方米可節省工程費用891元。現在建設中的常用路基材料是粉煤灰二灰土和粉煤灰三渣混合料。

2.3 粉煤灰在面層中的應用

（1）粉煤灰在混凝土中的應

在混凝土中摻入粉煤灰可以改善混凝土的性能，提高混凝土的密度和強度；改善混凝土的和易性；提高混凝土的可泵性；降低了混凝土的徐變；降低泌水率和坍落度；減少水化熱；熱膨脹性；抗滲性；提高混凝土修飾性；節約水泥和細集料的用量，在降低混凝土的成本同時節省資源。因此粉煤灰水泥混凝土廣泛應用于國內外公路、橋梁、房屋建筑。

（2）粉煤灰在瀝青混合料中的應用

在瀝青混合料中粉煤灰可以代替礦物粉，用于填充骨料骨架空隙，從而為大集料顆粒之間的接觸創造條件；也與瀝青一起形成高黏度瀝青-礦粉膠漿，并將材料黏結在一起。

礦物粉被粉煤灰代替后，提高了瀝青混合料的性能。粉煤灰與瀝青混合拌勻后，降低了滲透性和延展性。提高軟化點，在高溫下表現出良好的性能。粉煤灰可以有效地提高瀝青和集料黏結性能；摻入粉煤灰的混合料比礦物摻和料的密度要大，是空隙變小，混合料更為緊湊；粉煤灰作為填料瀝青混合料也具有良好的水穩定性，并能提高抗車轍性能。

3 結論

粉煤灰可以在瀝青混合料中代替礦粉作為填料，提高瀝青混合的性能；應用混凝土中可以減少水泥用量提高混凝土性能；二灰碎石應用于道路路基中可延長道路使用壽命；二灰土在底基層中應用滿足強度穩定性的要求。粉煤灰本身沒有使用期限，存儲時間長，對存儲條件的要求比較低，并且能夠降低生產能耗和成本，具有較好的環境效益、社會效益和經濟效益。因此，粉煤灰在道路工程中的應用前景比較廣闊。

參考文獻

[1]肖潼.研究粉煤灰在道路工程中的應用效果[J].黑龍江交通科技，2015，38（02）：69-70.

[2]王曉華，李興春，元國成.大慶石油管理局粉煤灰綜合利用現狀及前景[J].油氣田環境保護，2005，15（1）：44-45.

[3]韓屹.論粉煤灰在高速公路路堤施工中的應用[J].交通建設與管理月刊，2015，（01）：102-104.

[4]王果.淺談粉煤灰在道路工程中的應用[J].四川水泥，2014，（07）：74-74.

[5]管小健.水泥粉煤灰穩定碎石在高速公路基層中的應用研究[J].福建建筑，2015，（02）：90-92.