粉煤灰在高速公路施工中的應用

閆海礁

摘 要：就地就近利用粉煤灰修筑路基、路面底基層和基層，既可以變廢為寶，減少占地及環境污染，又能提高道路質量，降低工程成本，具有較大的技術經濟價值，是一件利國利民的事。

關鍵詞：粉煤灰；應用；建議

1.概述

粉煤灰是火力發電廠燃燒煤粉產生的粉狀灰渣。其主要成分是二氧化硅（SiO2）和三氧化二鋁（Al2O3），其總含量常超過70%，氧化鈣（CaO）含量一般在2%～6%，通常稱這種粉煤灰為硅鋁粉煤灰。粉煤灰的燒失量一般小于10%，但由于燃燒工藝等原因，有的粉煤灰燒失量則在20%以上。規范規定作為路面用粉煤灰的燒失量不應超過20%，其比表面積宜大于2500cm2/g。

2.粉煤灰在填筑路基方面的應用

2.1粉煤灰路堤施工

粉煤灰路堤施工的施工方法和壓實機械基本上與土質路基施工類似，但增加了包邊土攤鋪和設置盲溝等工作內容。路堤施工質量的好壞，特別是粉煤灰壓實度能否滿足要求，取決于攤鋪厚度、含水量控制，壓實機械的種類及碾壓遍數這四項基本要求。

2.1.1攤鋪厚度粉煤灰的攤鋪厚度與攤鋪方式（人工或機械）和壓實機械的能力有關。攤鋪厚度要通過施工試驗段來決定。一般講，國產20t振動壓路機要求壓實厚度不大于20cm，不宜太厚，這樣才能保證壓實層中壓實度均勻一致。如有大功率的振動壓路機，如原西德產的BW-217D型50t級振動壓路機，壓實厚度可控制在30cm左右。

根據工地實測，攤鋪的松方系數按下列建議值控制：用人工攤鋪，松方系數1.6-1.8；用推土機攤鋪，松方系數1.2-1.3；用平地機攤鋪，松方系數1.1-1.2。

2.1.2含水量控制從粉煤灰的擊實特性可看出，達到90%壓實度（重型）的含水量變化范圍為10%，而比土的變化范圍2-5%要寬得多。而實際上土的含水量超過3-5%是根本不易壓實的。粉煤灰吸水量大，但失水也快，控制好碾壓時的含水量接近或略大于最佳含水量是至關重要的一環。掌握好含水量可以起到事半功倍的效果。

2.1.3碾壓壓實度與碾壓機械壓實能力的大小和碾壓遍數密切相關。鋼三輪壓實效果差。振動壓路機隨其自重噸位由小到大，壓實效果越來越好。

2.1.4粉煤灰路堤的強度測定和沉降觀測

施工完粉煤灰路堤要進行彎沉值、回彈模量的測定；需要進行路堤的沉降觀測，把測得的沉降量與計算的最終沉降量進行比較，并與同樣高度土質路基的計算沉降量比較。

2.2結論與建議

①粉煤灰是一種質輕、多孔隙、顆粒均勻，具有一定水穩定性的無粘結性材料。采用粉煤灰修筑路堤是完全可行的，為開發利用粉煤灰找到了一條有效途徑。②粉煤灰具有重量輕、壓縮性小、強度高等優點，特別適用于軟弱地基上高路基的修筑。③粉煤灰吸水量大，泄水能力強，給施工帶來方便，尤其是雨季施工。④粉煤灰內阻角φ一般在35-40度，飽水后φ值降低到25-35度，而粘結力C值飽水后幾乎喪失，為偏于安全，驗算穩定時，不計C值，值應取飽水后的φ值為宜，設計時必須考慮到這一點。⑤防止地表水或地下水進入路堤，使路基的土質地面高于周圍田地，設置必要的排水系統。⑥急需國家有關部門制訂相關的技術及經濟法規，為大規模利用粉煤灰創造條件。

3粉煤灰在路面基層和底基層施工中的應用

在做二灰混合料配合比之前，所使用的各單質材料要做試驗檢測，使之符合JTJ034技術規范的要求。

3.1二灰混合料配合比設計的步驟

A.根據技術規范和設計文件，檢測擬用各單質材料理化指標，對料源儲量、質量、運距和運輸道路狀況進行綜合考察。

B.材料的采集和處理取有代表性石灰進行有效成分檢驗，確定其等級，消解備用；取粉煤灰送檢，復核其各項指標是否符合技術規范要求。以上兩試樣過篩備用。拌和用土或碎石也按規范進行檢驗；風干后放入烘箱內烘干待用。

C.按不同比例確定各相應比例的材料數量，用拌和器材進行充分拌和后制作試件。一般各材料比例確定是按石灰劑量一一個百分點在設定最佳劑量附近變化。

D.擊實試驗對上述制作的一系列試件進行擊實試驗，得出準確結果，作出含水量—最大干密度曲線，求得最大干密度和最佳含水量。制作試件前可以預估最佳含水量，上下按兩個百分點增減，即含水量級差2%，進行試件的制作。

E.無側限抗壓強度試驗強度試驗的目的，是核實一下同一種粉煤灰和石灰及土或碎石，在不同石灰劑量時混合料的標準試件標養后其強度變化情況。影響強度的因素主要有：石灰有效成分、結合料所占比例以及制件時所用干密度。制件時一定要考慮到施工要求的壓實度。

F.石灰劑量的確定根據《技術規范》規定，石灰增加而強度無明顯改進時石灰含量，即為設計石灰含量。施工實際劑量允許比設計含量高1%。

3.2二灰類混合料的施工

施工應特別注意的幾個事項：

（1）材料要用合格的設備來均勻拌和，拌和過程中嚴格控制石灰劑量，尤其要防止給料機口堵塞，這就要求石灰含水量要控制好，并在石灰下料口處設置振動器。各給料皮帶要作好標定，最好是采用電子稱計量。路拌施工時，邊緣布灰要適量增加。

（2）混合料含水量要掌握好，要根據季節及氣溫酌定。在沒加水泥的情況下，混合料可以悶放一定時間再鋪筑。

（3）下承層的壓實度必須合格，不能存在軟彈等不良情況。水準點要引到附近，恢復好中線。二灰混合料鋪筑時一定按規定分層，否則壓實質量將無法保證。還要注意施工中寧高勿低，寧刮勿補。倘若一定要補，就要把先施工的路面翻松一定深度，互相拌和，控制好混合料的含水量，嚴格碾壓。

（4）接頭處理二灰土施工到達端頭時，可留下5～8米不進行碾壓，后段施工時將前一段未壓實部分一起碾壓。二灰碎石混合料也可以照此辦理，但如果近期不連續施工，就要把端頭壓好，待下次施工前切斷成直茬，再望前鋪筑。

（5）養生二灰類基層或底基層施工壓實成型后，從適當時間開始灑水養生，使成型段保濕并嚴格控制車輛通行。養生期在夏季一般為3～4天，春秋季為7～9天，在此期間防止出現表面過分干燥、松散、起灰現象。要及時進行下道工序。

3.3結論與建議

①二灰土用于高級路面底基層具有良好的力學性能、板結和水穩定性。二灰土中粉煤灰用量越多，混合料初期強度越低，三個月齡期的增長幅度也越大。二灰碎石中如果加入少量水泥，可以提高其早期強度，但給施工帶來難度。②養生溫度對二灰類基層或底基層的抗壓強度有明顯影響，養生溫度越高，其抗壓強度提高越快。在氣溫低于4度時，石灰穩定混合料的強度幾乎沒有增長.所以在施工時必須嚴密注意天氣氣溫變化，一般日平均氣溫低于5度，嚴禁二灰類的施工。③粉煤灰開發利用的前景非常廣闊，公路上用其填筑路堤、修筑路面基層和底基層是一件利國利民的好事。有將粉煤灰用于水泥中的，這個利用項目的技術經濟價值也是很可觀的。④粉煤灰的路用價值還有待開發，有許多新的課題有待進一步探索。