葉龍

（南京市公路管理處江南高等級公路管理站，江蘇 南京 210000）

1 粉煤灰的化學(xué)成分及工程特性

1.1 粉煤灰的種類

粉煤灰按其排放系統(tǒng)的不同，可分為干排灰、濕排灰和調(diào)濕灰三種，按含鈣量多少分為高鈣灰（CaO含量≥10%）和低鈣灰（CaO含量<10%）兩種，我國的大多數(shù)燃煤電廠排放的粉煤灰是水排低鈣灰。

1.2 粉煤灰的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

用于工程實(shí)踐中的粉煤灰，應(yīng)符合表1的規(guī)定

表1 粉煤灰的品質(zhì)

1.3 選擇上海幾家生產(chǎn)的粉煤灰進(jìn)行化學(xué)成分及粒度分析，見表2和表3。

表2 粉煤灰的化學(xué)成分

通過表2分析可知，粉煤灰中的SiO2，Al2O3和 Fe2O3總含量應(yīng)大于70%，燒失量不應(yīng)超過20%，比表面積宜大于2500cm2/g。

表3 粉煤灰的顆粒分析

通過表3分析可知，粉煤灰的粒徑組成主要分布在0.05～0.01mm段，其次是0.1～0.05mm段，兩者相加總量達(dá)80%，按土工規(guī)范屬砂質(zhì)粉土。

2 粉煤灰增強(qiáng)固化劑

南京市中山南路改造工程固化粉煤灰采用HAS固化劑，本文重點(diǎn)介紹一下該產(chǎn)品。HAS固化劑是一種新型耐水固化劑，具有對粉煤灰、各種工業(yè)廢渣、原礦砂、含泥碎石屑、土壤等無須沖洗即可固化的優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于道路工程、水利水電工程、基礎(chǔ)處理工程、墻體材料等領(lǐng)域。

2.1 HAS固化劑的技術(shù)特點(diǎn)

（1）固化強(qiáng)度高。與水泥固化相比同等條件下，同齡期抗壓強(qiáng)度可提高l80%以上，抗折強(qiáng)度可提高200%以上。固化體固化后強(qiáng)度反而提高很多。

（2）耐水性和耐久性好。固化體水穩(wěn)定性好，抗凍性、抗?jié)B性、比水泥固化體提高200%以上，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，固化體不怕酸、堿、海水的腐蝕。

（3）干縮率小和耐磨性好。與水泥固化體相比，干燥收縮要小2～4倍。固化粉煤灰作為管溝及臺背的填筑材料，固化劑加量約3%左右，性能優(yōu)于10%水泥固化的效果。

2.2 固化劑檢測指標(biāo)，見表4

表4 HAS固化劑

3 固化粉煤灰混合料試驗(yàn)

3.1 固化粉煤灰燒灰強(qiáng)度指標(biāo)，見表5

表5 項(xiàng)目指標(biāo)

3.2 現(xiàn)場取粉煤灰樣品試驗(yàn)，結(jié)果見表6

表6 粉煤灰試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過表6試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，此粉煤灰符合工程實(shí)踐的品質(zhì)要求。

3.3 HAS固化劑樣品

經(jīng)外觀和試驗(yàn)檢測結(jié)果如下：

表7

通過檢測HAS固化劑符合Q/321100KZ003-2004要求。

3.4 試驗(yàn)過程。取寶鋼干灰試樣和HAS增強(qiáng)固化劑，按照粉煤灰和HAS固化劑配合比不同，在試驗(yàn)室中充分拌和，每種配合比采用兩種含水量，一種含水量ω=10%左右，混和料呈松散狀態(tài)，試模內(nèi)壓實(shí)成型；另一種含水量ω=40%左右，混和料呈流動狀態(tài)，容器內(nèi)振搗成型，試件常溫養(yǎng)護(hù)，測定其7天和28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表8

表8 固化粉煤灰無側(cè)限強(qiáng)度

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論：

（1）無側(cè)限強(qiáng)度符合GB/T50081-2002要求。隨HAS固化劑摻量的增加，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度基本呈增大趨勢，且5.1%的HAS固化劑摻量已滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，選擇 1350Kg/m3：70Kg/m3=粉煤灰：HAS 固化劑配合比。

（2）成型后的試件，敲碎，磨細(xì)，加水拌和后成型，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)，仍然可以形成強(qiáng)度。即，混和物可以反復(fù)應(yīng)用，且能保證強(qiáng)度質(zhì)量。

（3）固化粉煤灰混和物形成強(qiáng)度受含水量影響較小，作業(yè)面積大時，含水量可以在ω=10%左右，攤鋪后用壓路機(jī)壓實(shí)；當(dāng)作業(yè)面積狹窄時，適當(dāng)增加含水量ω=40%左右，使其稠度減小，固化粉煤灰混和物呈流動狀態(tài)，填充所要回填的空間后，用插入式振搗棒振搗，基本同混凝土澆筑一樣的工藝。

提醒注意：混和料加以覆蓋，盡量避免揚(yáng)塵。

4 固化粉煤灰臺背及管溝回填施工技術(shù)

4.1 固化粉煤灰的設(shè)計(jì)計(jì)算

因粉煤灰砂質(zhì)粉土難以固化，粉煤灰回填設(shè)計(jì)可近似地按砂質(zhì)粉土回填的計(jì)算方法進(jìn)行，對固化粉煤灰回填的地基承載力計(jì)算、下臥層強(qiáng)度的驗(yàn)算和地基沉降的計(jì)算方法與砂（砂石、碎石）回填層基本相同。

4.2 固化粉煤灰的運(yùn)輸

對過濕的粉煤灰應(yīng)瀝干裝運(yùn)，裝運(yùn)時含水量以15%～25%為宜，底層粉煤灰宜選用較粗的灰，并使含水量稍低于最優(yōu)含水量。

4.3 固化粉煤灰回填施工

粉煤灰回填可采用分層壓實(shí)法和灌注振搗法。

（1）分層夯實(shí)法

適用于大面積回填，分層攤鋪、碾壓。攤鋪可以機(jī)械攤鋪，也可以人工攤鋪。用平板振搗器，蛙式打夯機(jī)、壓實(shí)機(jī)或振動壓路機(jī)等壓實(shí)，具體選用應(yīng)按工程性質(zhì)，設(shè)計(jì)要求和工程地質(zhì)條件確定。施工壓實(shí)參數(shù)（ρdmax、ωop）由室內(nèi)輕型擊實(shí)試驗(yàn)確定，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、施工機(jī)具、地質(zhì)條件等因素選定，一般可取0.90～0.95；虛鋪厚度和碾壓遍數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場小型試驗(yàn)確定。若無試驗(yàn)資料時，可選用鋪筑厚度200～300mm，碾壓后的壓實(shí)度厚度為150～200mm；對小型工程可采用人工分層攤鋪，在整平后用平板振動器或蛙式打夯機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。施工時須一輪壓1/2～1/3輪往復(fù)壓實(shí)，由外圍向中間進(jìn)行，直至達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度要求。大中型工程可采用機(jī)械攤鋪，在整平后用履帶式機(jī)具初壓兩遍，然后用中、重型壓路機(jī)碾壓，施工時須一輪壓1/2～1/3輪往復(fù)碾壓，后輪必須超過兩施工接縫。碾壓次數(shù)一般為4-6遍，碾壓至達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度要求；施工時宜當(dāng)天鋪筑，當(dāng)天壓實(shí)，若壓實(shí)時呈松散狀，則應(yīng)灑水濕潤再壓實(shí)，灑水的水質(zhì)就砂含油質(zhì)，pH=6～9；若出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象，則應(yīng)暫緩壓實(shí)，并采取開槽、翻開涼曬或換灰等方法處理；施工時最低氣溫不低于0℃，以防粉煤灰含水凍脹。

（2）灌注搗實(shí)法

增加固化粉煤灰的含水量，使其呈流動狀態(tài)，振搗密實(shí)的一種回填方法，適用的回填部位；雨水井、檢查井周圍或臺背死角處，不容易攤鋪或無法壓實(shí)的部位，地形復(fù)雜，尤其是市政工程中，雨水井周圍，基槽開挖較深，地形復(fù)雜，壓路機(jī)不能壓到位，回填夯實(shí)困難，因此粉煤灰回填發(fā)揮出其應(yīng)有效果。例如：南京市中山南路改造工程，雨水管在路面3m以下，由于工期較緊，開挖后，即安裝雨水管，馬上用固化粉煤灰回填，然后再砌筑雨水井、井子周圍回填就比較困難，這時增加固化粉煤灰的含水量，使其呈流動狀態(tài)，灌入井子周圍，同時用插入式振搗棒振搗密實(shí)，回填效果極佳。

5 實(shí)施效果

通過試驗(yàn)及南京市中山南路改造工程的施工實(shí)踐證明，采用固化粉煤灰進(jìn)行臺背及管溝回填效果是十分顯著的，具體效果表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

5.1 降低了工程造價

摻入5%HAS固化劑粉煤灰能優(yōu)于摻入10%水泥固化粉煤灰的性能，且穩(wěn)定性好，降低工程造價30～40%。

5.2 施工方便：據(jù)工程量大小，適時適地拌和，拌和均勻后，即可以使用。其次據(jù)工作面大小，采用不同的含水量。工作面開擴(kuò)，便于機(jī)械碾壓，使用小含水量，鋪平后碾壓；工作面窄小，用大一點(diǎn)含水量，使其呈流動狀態(tài)，灌入后，振搗棒插入振搗，保證其密實(shí)。再者每一層壓實(shí)后，即可以進(jìn)行下一層施工，不需檢測壓實(shí)度，上道工序和下道工序銜接緊密，縮短了臺背及管溝回填施工時間，減少了工期，適合于城市道路改造工程。

5.3 保證工程質(zhì)量。一般土的臺背及管溝的回填，一直是施工的敏感部位，容易出現(xiàn)“跳車”及管溝回填土的沉陷。幾條市政改造工程的實(shí)踐證明，采用固化粉煤灰進(jìn)行臺背及管溝回填，不會出現(xiàn)沉降，解決了回填這一施工難題。

6 推廣的目的和意義

固化粉煤灰橫跨環(huán)境工程、建筑材料、水工結(jié)構(gòu)、土力學(xué)等多個學(xué)科。一方面，粉煤灰堆積如山，開發(fā)大用量的粉煤灰利用方法是亟待解決的難題，粉煤灰的利用有利于環(huán)境保護(hù)；另一方面，經(jīng)過長期的工程實(shí)踐，利用工業(yè)廢渣粉煤灰為主要原材料，摻入固化劑，形成固化粉煤灰混合料，利用該混合料進(jìn)行臺背及管溝回填，成功地解決了常溫固化粉煤灰的技術(shù)問題、經(jīng)濟(jì)問題和可持續(xù)發(fā)展問題。固化粉煤灰的抗堿強(qiáng)度高，抗溶蝕、抗?jié)B、抗凍性能好，成本低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于取土運(yùn)土的費(fèi)用，這樣既大量利用了粉煤灰，又不因取土修路破壞農(nóng)田，為市政工程臺背及管溝回填提供了一種新材料、新技術(shù)。

[1]張瑞榮，侯浩波，賈海紅HAS固化粉煤灰、石屑作為渠道襯砌材料的研究與應(yīng)用[J].中國資源綜合利用，2003年03期.

[2]侯浩波，馬文靜.增鈣粉煤灰彩色地板磚的研制與生產(chǎn)[J].粉煤灰，1997.2.

[3]李永靖，徐崢嶸，張向東.利用粉煤灰固化風(fēng)積土的試驗(yàn)研究[M].安全與環(huán)境學(xué)報，2002年03期.

[4]高明霞，巨娟麗，王國棟.粉煤灰固化土護(hù)面材料的力學(xué)及滲透性能研究[M].水利與建筑工程學(xué)報，2004年01期.

[5]阮燕，潘國耀，高瓊英.超細(xì)磨粉煤灰配制超高強(qiáng)混凝土的研究[J].大連理工大學(xué)學(xué)報，1997，8136-138.

[6]侯浩波.固化粉煤灰作為灰壩筑壩材料的研究[J].武漢水利電力大學(xué)學(xué)報，1997，1056-59.

[7]姚信貴，張峰.粉煤灰在公路工程中的應(yīng)用[J].中國資源綜合利用，2000，78-9.

[8]何鳳鳴，張建平等.粉煤灰肥料的研究及進(jìn)展[J].粉煤灰綜合利用，1998，339-42.