道路材料粉煤灰的使用及其環(huán)保措施

陸錦宇

【摘 要】本文對粉煤灰作為道路材料進(jìn)行研究，分析粉煤灰作為建材方面的優(yōu)點以及具體的使用情況，并從其產(chǎn)生的污染和環(huán)境保護(hù)方面對粉煤灰進(jìn)行合理評價，針對其作為道路材料所造成的環(huán)境污染制定措施進(jìn)行改善，確保減小粉煤灰產(chǎn)生的污染，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的目的。

【關(guān)鍵詞】粉煤灰；道路材料；環(huán)境保護(hù)

1.引言

早在20世紀(jì)70年代，粉煤灰作為火電廠以煤粉為原料來發(fā)電所剩下的產(chǎn)物，被人們視為廢渣。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，即粉煤灰烘干機(jī)、粉煤灰球磨機(jī)等設(shè)備的研發(fā)，粉煤灰變廢為寶，其質(zhì)量得到改善，因便于開發(fā)而廣受關(guān)注，因此粉煤灰成為優(yōu)秀的建筑原料和化工產(chǎn)品的原料，其作為道路材料的價值被開發(fā)，目前，粉煤灰作為重要的建材被廣泛用于水泥行業(yè)。故對粉煤灰的研究是十分必要的。

2.粉煤灰的組成

2.1 化學(xué)成分

粉煤灰主要由硅、鐵、鋁氧化物及一定量的鈣、鎂、硫氧化物組成。我國火電廠所產(chǎn)的粉煤灰主要氧化物成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2。煤的灰量變化范圍很廣，世界各地煤層的煤的成分組成不同，甚至同一片煤區(qū)的煤其化學(xué)性質(zhì)也可能有差異，原煤質(zhì)量的差異會直接影響粉煤灰的種類，其性能也會發(fā)生改變，SiO2、Fe2O3、Al2O3的含量、燒失量等因素會直接影響粉煤灰在道路工程使用方面的性能。

2.2 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

用SEM光學(xué)顯微鏡觀察可知，粉煤灰是晶體、玻璃體及少量未燃炭組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)的混合體，由不同形態(tài)微粒組成，球形顆粒為主要顆粒占總量的60%以上，球形顆粒中空心微珠占38～45%，不規(guī)則和多孔玻璃體占38～40%，加上磁珠、漂珠總量可達(dá)90%以上。玻璃體通過高溫煅燒儲存大量的化學(xué)內(nèi)能，是粉煤灰活性的主要來源。粉煤灰粒徑一般平均粒徑為40μm，孔隙率為60%～75%，粉煤灰為多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積2500～5000cm2/g。檢驗顆粒組成成分計算玻璃體的含量，可粗略推測粉煤灰的活性。

粉煤灰的性質(zhì)分為物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。粉煤灰的物理性質(zhì)包括密度、細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度等，這些性質(zhì)是化學(xué)組成的宏觀表現(xiàn)，由于粉煤灰的各成分的含量差異很大，故其物理性質(zhì)也在一個范圍內(nèi)波動。

粉煤灰作為人工混合灰質(zhì)材料，其本身沒有水硬膠凝性能，但粉末狀的粉煤灰可與其他堿土金屬氫氧化物發(fā)生反應(yīng)，故水硬膠凝性為粉煤灰主要特性，其組成的材料耐久性也會得到加強(qiáng)。

3.道路材料

粉煤灰作為道路材料其主要特性包括：質(zhì)量較輕，顆粒均勻，具有較強(qiáng)的水硬膠凝性。在公路填筑路基的施工過程中會使用到粉煤灰，研究發(fā)現(xiàn)粉煤灰在實際運(yùn)用中有以下特點：

（1）自重較輕。在地質(zhì)情況較差的環(huán)境中，粉煤灰可作為一種填料被使用在軟弱地基中。

（2）強(qiáng)度較高。相對比土，粉煤灰的內(nèi)摩擦角要更大，大約在18°～33°之間，能夠為路基強(qiáng)度提供良好的穩(wěn)定性。粉煤灰的CBR值較高，也可以在施工過程中提供較高的強(qiáng)度。

（3）壓縮性小。同等條件下，粉煤灰的壓縮系數(shù)要比土小得多，故粉煤灰路基沉降變形較小，對道路的傷害也會減小。

粉煤灰路基公藝其施工簡便，充分地利用了工業(yè)廢料，粉煤灰路基施工公益具體流程圖如下：

粉煤灰路基斷面主要采用純灰填筑和灰土間隔填筑，多采用“包芯法”和“分層法”?！鞍痉ā庇梅勖夯姨畛渎沸?，外側(cè)用粘性土包裹?！胺謱臃ā庇靡粚踊蚨鄬臃勖夯壹愉佂翆樱嚅g填筑。施工完成后結(jié)構(gòu)斷面圖如下：

4.粉煤灰對環(huán)境的污染及環(huán)保措施

目前，我國的主要發(fā)電方法是火電法，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，火電廠規(guī)模逐漸擴(kuò)大，增加了粉煤灰的排放量。當(dāng)前對于粉煤灰生產(chǎn)及其使用過程中產(chǎn)生的污染成為社會一大難題，故對于粉煤灰的污染治理是尤為重要的。

4.1 粉煤灰造成的環(huán)境污染

粉煤灰作為道路材料用于公路建設(shè)時，由于其特性，易造成大氣污染，在運(yùn)輸、儲存、使用過程中易產(chǎn)生揚(yáng)塵，成為空氣污染的主要因子。主要污染物為顆粒物污染，在使用過程中對生態(tài)環(huán)境造成污染，主要污染物也為顆粒物。粉煤灰由于本身的特性若排入水系會造成河流淤塞，并且影響水質(zhì)造成生態(tài)系統(tǒng)破壞，其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會對人體和生物造成危害。對于地表水及地下水也易造成污染，主要為持久性污染物[1]。粉煤灰含高鹽高堿，下滲到土壤中會導(dǎo)致土壤鹽堿化，不適合農(nóng)作物的種植，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。

4.2 相關(guān)環(huán)保措施

（1）粉煤灰的運(yùn)輸。在選擇粉煤灰運(yùn)輸方式時，應(yīng)因地制宜，參考技術(shù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等因素，進(jìn)行綜合比較分析。在運(yùn)輸過程中應(yīng)嚴(yán)格選擇運(yùn)輸車，防止泄漏和拋撒，必須做好封閉工作，用密封材料進(jìn)行掩蓋。在裝卸過程中，應(yīng)采取濕法裝卸，防止粉煤灰擴(kuò)散造成二次污染。

（2）粉煤灰的存儲。對于不能及時運(yùn)用的粉煤灰要修筑貯灰場儲存，做好場地硬化及防水工作。貯灰場的選址應(yīng)遠(yuǎn)離居民生活區(qū)且遠(yuǎn)離環(huán)境敏感的風(fēng)向區(qū)域，做好隔離工作，在貯灰場周圍修筑防風(fēng)墻。對于儲藏的粉煤灰要盡快安排使用減少庫存量，合理施工。

貯灰場的容積應(yīng)按下式計算：

V=Ve+W=（G-U）T/ρ+W

其中V—貯灰場總?cè)莘e

Ve—貯灰場有效容積

W—洪水調(diào)洪容積

G—粉煤灰的年灰渣量

U—實際利用的灰渣量

T—貯灰年限

Ρ—粉煤灰干密度

（3）粉煤灰的使用。在路基填筑時，嚴(yán)格控制倒渣車二次倒運(yùn)所產(chǎn)生的污染，同時應(yīng)做好除塵、防塵措施。應(yīng)注意曬水、碾壓，做好粉煤灰路基密封工作。填筑過程中準(zhǔn)備好覆蓋材料，以防產(chǎn)生揚(yáng)塵，并做好排水工作，防止粉煤灰受潮而影響路基強(qiáng)度和耐久性，同時也防止受到雨水沖刷而污染地表環(huán)境。

5.結(jié)語

隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，公路修筑將不斷增加，粉煤灰的利用研究將越來越多。環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展觀念作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指標(biāo)，對于粉煤灰等工業(yè)廢料的綜合利用與資源化已成為制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。粉煤灰綜合利用技術(shù)是，通過技術(shù)研究確保其可持續(xù)發(fā)展性，合理利用，在作為建筑材料的同時又能解決粉煤灰產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，可以被廣泛利用于各行各業(yè)中，粉煤灰將成為一種熱門材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]石治峰，關(guān)于粉煤灰建筑材料的環(huán)境保護(hù)措施，2010.5.endprint