粉煤灰应用于路堤填料研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇粉煤灰应用于路堤填料研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要:简要介绍了国内外粉煤灰研究及应用现状,探讨了粉煤灰的物理化学特性和粉煤灰填筑路堤的控制因素,从而提出了粉煤灰作为路堤填料的可行性和优越性。结合工程实例,介绍了粉煤灰路堤施工工艺,并提出了施工中应重点处理好摊铺厚度、含水量控制、压实机械的种类及碾压遍数这四个关键性问题。

关键词:粉煤灰;物理特性;化学特性;路堤填料;施工工艺

中图分类号:TU522.3+5

文献标识码:A

文章编号:16723198(2009)20031202

1引言

近年来,许多国家对环境问题越来越重视,作为三大工业废渣之一的粉煤灰的污染和利用成为人们共同关心的问题。一些工业发达国家如美、日、德等都把粉煤灰再利用作为一项国策。在我国,对粉煤灰的研究起步较晚,但随着我国高等级公路的飞速发展,随之而来的新材料、新技术在路基工程中不断推广和应用,其中粉煤灰在公路工程的路基施工中也得到了大量的应用,其在节约土地、环境保护、减小沉降等方面有着非常重要的意义。

2物理化学特性

2.1物理特性

粉煤灰的物理性能包括颗粒组成、含水量、粒径、比表面积、密度、烧失量等。颗粒组成直接影响到粉煤灰的活性、密度、强度与变形特征。粒度越细,则颗粒比表面积越大,活性越好。反之,活性越差。级配良好则有利于压实、提高强度和稳定性。而碳粒的存在会降低粉煤灰的活性,影响粉煤灰的压实性能、强度和稳定性。粉煤灰外观光滑而松软,呈粒状,粒径较小,具有较大的比表面积。粉煤灰是由各种形状的颗粒组成的混合物,其中实心和空心圆形小球占很大比例;颗粒以非晶质的玻璃质体为主,是一种粒状球形玻璃质组成。

2.2化学特性

粉煤灰的主要化学成分是硅石(SiO2)、矾土(Al2O3)、三氧化铁(Fe2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)和三氧化硫(SO3),属于硅镁型粉煤灰。由于CaO和MgO含量低,约占5 %,易溶成分(游离石灰)含量仅占1 %-2 %,所以纯灰的自凝性较差。粉煤灰的化学成分取决于原煤的化学成分以及燃烧的程度,它的变化范围是很大的。我国粉煤灰的化学成分见表1。

3粉煤灰填筑路堤的控制因素

粉煤灰的烧失量不得大于12 %,粉煤灰的粒径应在0.001 mm-2.000 mm之间,小于0.074 mm的颗粒含量应大于45 %。粉煤灰使用前必须选择有代表性的试样进行击实试验,以实测确定最大干密度和最佳含水量,击实含水量区域较宽,一般为w=30%-50%,粉煤灰的松干密度应在450 kg/m3-700 kg/m3范围内。通过多条公路粉煤灰路堤的设计和施工,对于非软弱地基上的粉煤灰路堤,当路堤高度小于等于5.0 m,边坡坡率采用1∶1.5时,可不作稳定性验算;当路堤高度大于5.0 m时,应进行路堤自身的稳定性验算,一般可采用直线或圆弧滑动面进行验算,稳定系数应大于等于1.25。应通过不固结快剪试验测定粉煤灰的内摩擦角和粘结强度,可供初步设计稳定验算时选用,其内摩擦角值和粘结强度值见表2。

4工程应用

4.1工程概况

河南省境内某二级公路路线位于太行山地块之内,为二级基座阶地区,阶面为起伏冲沟土岗发育。由于路段K66+100-K66+540沿线土方多为路基不良填土,膨胀性明显,塑性指数高,承载能力不高,所以该段采用轻质路堤材料-粉煤灰填筑路堤。

4.2施工工艺

粉煤灰路堤施工质量的优劣,尤其是粉煤灰的压实度能否满足要求,取决于摊铺厚度、含水量控制、压实机械的种类及碾压遍数这四个基本要求。如果处理不好这四个关键问题,粉煤灰路堤的压实质量就不可能达到要求。粉煤灰路堤填筑工艺流程如图1。

4.2.1准备工作

在路堤填筑前,按设计要求放出中桩线、坡脚线、包边土分界线(两边各超填30cm),测量地面标高。粉煤灰路堤宜用机械施工,主要机具有:自卸汽车、推土机、平地机、洒水车或其它洒水设备,25t-50t的中型和重型振动压路机或自行式、拖式羊足碾等。

4.2.2粉煤灰摊铺

按设计要求铺筑土质或粒料隔离层,隔离层底的路拱横坡度不宜小于3%,碾压应达到规定的压实度。

摊铺前应先放样,划出路堤边线、土质护坡界线、盲沟位置等。边线要准确、顺直、弯道要圆顺。摊铺长度应以当天摊铺、当天碾压结束为原则。

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。

土质护坡应与粉煤灰填筑同步进行。土质护坡摊铺宽度应保证削坡后的净宽满足设计要求,同时应按设计要求作好土质缺陷,始能进行实测项目的检查评定。

4.2.3含水量控制

粉煤灰吸水量大,但泄水也快,所以控制其在碾压时的含水量要大于最佳含水量5%以内是至关重要的环节。粉煤灰含水量偏小时,表层易起壳松散,在碾压过程中粉煤灰存在推移现象,影响压实效果。当含水量大于最佳含水量5%以内时,碾压过程中,表层会粘轮现象,但碾压结束后,表层较密实且能保证压实质量。

4.2.4粉煤灰压实

松铺厚度控制在30cm(松铺系数大致为1.2-1.3),每层压实厚度不大于20cm,采用30t的振动压路机进行碾压,碾压顺序应遵循先低后高及先轻后重的原则,第1遍为静压,第2遍为强振碾压,第3遍为强振碾压,第4遍用弱振碾压,第5遍用静压1遍,错1/3轮往返一次为1遍,碾压时要从路肩一边向路中进行,碾压至达到不同区段压实度为止。

碾压顺直线段由路肩向路中心碾压,曲线段由弯道内侧向外侧碾压。稳压时采用1挡(1.5 km/h-1.7km/h)为宜,振动时宜用2挡(2.0km/h-2.5km/h)速度碾压。压路机碾压轮迹相互搭接,后轮必须超过两段的接缝。

5结语

随着我国经济的迅速发展,公路交通量的增大,对公路路基强度和使用性能提出了更高的要求。粉煤灰是一种很好的路基填筑材料, 均匀性好,自重轻,容许承载力高,特别适用于软土地基,且能够节约农田,解决电厂废物堆放困难,降低工程造价。因此,有条件的地方应优先考虑使用粉煤灰填筑路基,重点处理号摊铺厚度、含水量控制、压实机械的种类及碾压遍数这四个关键问题。