浅谈粉煤灰轻质路堤
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摘要：粉煤灰是一种潜力很大，在我国尚未被充分利用的建筑材料，实践证明，在公路上使用粉煤灰填筑路堤是完全可行的，设计中应采取相应措施，以便达到满意效果。
中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：
为了保证路堤的稳定性，又能达到减小路堤沉降的目的，所采取的减轻路堤重量的方法应是寻找一种具有足够强度且不易压缩变形的轻质材料作为路堤填料，粉煤灰近年来也逐渐在我国的公路建设中采用，在国外已经有不少成功的经验，但在国内的应用中还处于起步阶段，另外EPS（Expanded Ploystyrene）聚苯乙烯硬泡沫塑料、SLM（采用珍珠岩熔炼而成的轻质粒料），已在上海的多条一级公路中已被采用，同时还有泡沫轻量土等。
一、粉煤灰的来源及特点
粉煤灰是从发电厂等煤燃烧的烟气中收集下来的细灰，是一种大小不等，形状不规则的粒状体，一般为银灰色和灰色，颜色较黑的粉煤灰含碳量较高，粗颗粒所占的比例较大。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5～300μm，粉煤灰的物理性质见下表：
粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3等3种成分占70%以上，CaO和MgO量较小，CaO和MgO的含量随原煤的组成和产出时代不同而变化，一般在0.2%～10%之间变动。粉煤灰主要由非晶态玻璃相构成，其中石英为主要结晶相。粉煤灰中矿物状态的构成比率受炭质和燃烧冷却条件控制，其pH值可从弱碱性向强碱性过渡。
粉煤灰的特性：
①干密度低。粉煤灰颗粒相对比较均匀、单一、孔隙率较大、结构组织松散、加之粉煤灰颗粒本身是由一些空心的微粒组成的混合体，因此粉煤灰的干密度较小，基本上在0.61～1.20g/cm3
②透水性强。由于粉煤灰孔隙率较大，其透水性和压缩性也较强。
③无粘结性或粘结性较小。粉煤灰主要有粒径大小不同的粉质颗粒组成，小于0.002mm的颗粒含量极少，几乎无塑性。粉煤灰液限较大，据实测资料显示，粉煤灰颗粒愈粗，其液限值愈大。
④具有一定的活性。粉煤灰的干密度小，用粉煤灰回填台背可大大降低路堤下地基的附加荷载，有利于减少地基沉降及路堤对桥台的侧压力。但是，由于渗水性大、稳定性差以及无粘结性等特点，粉煤灰被用作软基上路堤或桥涵背回填料时，可在一定程度减轻施加于路堤下软基的附加应力，抑制软基的破坏和沉降，提高路堤的稳定性。但对于高填土路堤或在深厚软基上填筑路堤时，由于粉煤灰的容重还是过大，荷重的轻减效果极为有限，粉煤灰不宜直接用于台背回填，常采用参入石灰并压实的方法形成轻质整体性路堤。
二、粉煤灰作为轻质路基的特点
早在20世纪50年代以来，英、美等国家就开始对粉煤灰填筑路堤进行了研究。英国为确定路堤设计的参数和施工方法而修筑了一系列的试验工程。20世纪70年代以来，美国及一些欧洲国家相继在公路工程中推广应用粉煤灰路堤，在此基础上，一些国家制定了比较完善的粉煤灰筑路技术规范和相应的经济政策，较好地解决了粉煤灰运输、储存以及使用过程中对环境的污染等问题。20世纪80年代以来，我国公路部门开展了粉煤灰路堤的试验研究，西安灞桥，天津新港疏港公路，沪嘉及莘松高速公路等试验路堤的研究，获得了不少粉煤灰填筑路堤的有益经验，研究表明，作为准轻质填土材料的粉煤灰用做路堤填筑材料时，主要有以下几个方面的特点；
①自硬性（火山灰质成分的水合反映）；
②属废弃材料的再利用，有利于环保；
③需要进行碾压施工；
④其强度随着容重和含水比的变化而变化；
⑤由于材料的颗粒呈中空状，容重（容重范围：γ=12～16KN/m³）比填土路堤的小，压实后的容重和强度随粉煤灰的种类与含水状态而变化；
⑥易受水的冲刷。
粉煤灰作为路堤填料的不利因素在于：粉煤灰为分性材料，扬尘性大，渗透性大，易为雨水冲淋流失。但这种不利因素可通过合理设置路堤结构形式加以克服，即将粉煤灰作为路堤芯材填料，外包黏土。拼接段粉煤灰路堤结构示意图见下图：
用粉煤灰作为路堤轻质材料，也具有良好的经济效益。现有研究与工程实践均证明用粉煤灰作为路堤轻质填料是可行的。
但对于高速公路的拼接工程，在进行路堤填筑施工的同时，原高速公路上已有较大的交通量，粉煤灰在施工的过程中，遇到起风天气，不可避免地会出现扬尘，将会给高速公路上高速行驶的汽车带来不安全因素，甚至可能造成交通事故。同时，采用粉煤灰作为路堤填料，压实后减载有限，并不能显著地减小路堤荷载和地基的附加应力。为进一步控制新老路基间的差异沉降，实践证明在软弱地基路段仍需结合地基处理才能满足工后沉降的要求。粉煤灰在拓宽工程中的应用，需对其在处理效果和环境等因素进行论证。
各种路堤填料特性比较
参考文献：
1、徐泽中：《公路软土地基路堤设计与施工关键技术》，人民交通出版社
2、平：轻质土的关键技术开发及其施工工艺的研究，【交通部联合攻关重点课题】