粉煤灰在道路中的應(yīng)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(huán)境[1]。通過(guò)分析粉煤灰的化學(xué)成分和礦物成分的性質(zhì)，提出了它在道路工程中的應(yīng)用范圍和發(fā)展前景。從循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(jià)、提高工程質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。

關(guān)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(guó)的粉煤灰產(chǎn)量達(dá)到3.75億噸，比中國(guó)城市生活垃圾總量的兩倍還要多[2]。國(guó)際環(huán)保組織綠色和平組織在2010年9月發(fā)布的一份研究報(bào)告中指出，固體廢棄污染物綜合利用率普遍被電力企業(yè)夸大，電力企業(yè)粉煤灰綜合利用率的實(shí)際僅為30%左右，而中國(guó)目前的國(guó)家政策中要求的綜合利用率應(yīng)達(dá)到60%以上[3]。因此提高粉煤灰的綜合利用率，在土地保護(hù)和環(huán)境保護(hù)方面具有深遠(yuǎn)的意義。

1 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展概況

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

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

國(guó)外粉煤灰綜合利用，最早可以追溯到二十世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始對(duì)粉煤灰進(jìn)行研究。1911年6月11日，美國(guó)《工程新聞》首次報(bào)道了粉煤灰的研究結(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(nóng)業(yè)等行業(yè)粉煤灰已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)。在其中利用效率最高，能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益的是生產(chǎn)水泥和混凝土。

目前，美國(guó)是全球粉煤灰排放量最大、利用量最多、利用領(lǐng)域最廣、利用技術(shù)最高的國(guó)家。在粉煤灰回填造地、混凝土摻和料等技術(shù)方面，已得到了廣泛應(yīng)用和深入研究。美國(guó)的灰渣利用分市場(chǎng)，電力公司內(nèi)部?jī)纱蟛糠?，其中，市?chǎng)利用量占利用總量的78.2%，公司內(nèi)部利用量占利用總量的21.8%。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)粉煤灰的研究和利用始于20世紀(jì)50年代，主要集中在水泥和混凝土應(yīng)用的研究開(kāi)發(fā)上，并已廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。近年來(lái)，我國(guó)高等級(jí)公路的建設(shè)中，粉煤灰已大范圍的被用來(lái)處理軟弱土層。其火山灰特性可以用來(lái)改善地基。石灰與粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料稱(chēng)二灰碎石，是一種半剛性基層材料，其特點(diǎn)是整體性好強(qiáng)度高，在高等級(jí)公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。

2 粉煤灰在道路中的應(yīng)用

2.1 粉煤灰在底基層中的應(yīng)用

石灰與粉煤灰具有良好的力學(xué)性能、水穩(wěn)定性、板體性和抗凍性，收縮率小、成本低等特點(diǎn)，在有較多土源的地區(qū)作為路面底基層是一種理想的結(jié)構(gòu)形式。近年來(lái)，在很多地方公路建設(shè)部門(mén)都會(huì)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(yīng)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(jìn)行混合攪拌，用作道路基層材料，其優(yōu)點(diǎn)是具有良好均勻性、較輕的自重、較高強(qiáng)度。同時(shí)，施工簡(jiǎn)單，道路將延長(zhǎng)使用壽命4倍以上，特別是建設(shè)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(nèi)每平方米可節(jié)省工程費(fèi)用891元。現(xiàn)在建設(shè)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(yīng)用

（1）粉煤灰在混凝土中的應(yīng)

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(qiáng)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?jié)B性；提高混凝土修飾性；節(jié)約水泥和細(xì)集料的用量，在降低混凝土的成本同時(shí)節(jié)省資源。因此粉煤灰水泥混凝土廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外公路、橋梁、房屋建筑。

（2）粉煤灰在瀝青混合料中的應(yīng)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(chuàng)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(jié)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(diǎn)，在高溫下表現(xiàn)出良好的性能。粉煤灰可以有效地提高瀝青和集料黏結(jié)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(wěn)定性，并能提高抗車(chē)轍性能。

3 結(jié)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(yīng)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(yīng)用于道路路基中可延長(zhǎng)道路使用壽命；二灰土在底基層中應(yīng)用滿足強(qiáng)度穩(wěn)定性的要求。粉煤灰本身沒(méi)有使用期限，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)存儲(chǔ)條件的要求比較低，并且能夠降低生產(chǎn)能耗和成本，具有較好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，粉煤灰在道路工程中的應(yīng)用前景比較廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]肖潼.研究粉煤灰在道路工程中的應(yīng)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(guó)成.大慶石油管理局粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀及前景[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2005，15（1）：44-45.

[3]韓屹.論粉煤灰在高速公路路堤施工中的應(yīng)用[J].交通建設(shè)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(yīng)用[J].四川水泥，2014，（07）：74-74.

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