閆海礁
摘 要:就地就近利用粉煤灰修筑路基、路面底基層和基層,既可以變廢為寶,減少占地及環(huán)境污染,又能提高道路質(zhì)量,降低工程成本,具有較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,是一件利國(guó)利民的事。
關(guān)鍵詞:粉煤灰;應(yīng)用;建議
1.概述
粉煤灰是火力發(fā)電廠燃燒煤粉產(chǎn)生的粉狀灰渣。其主要成分是二氧化硅(SiO2)和三氧化二鋁(Al2O3),其總含量常超過70%,氧化鈣(CaO)含量一般在2%~6%,通常稱這種粉煤灰為硅鋁粉煤灰。粉煤灰的燒失量一般小于10%,但由于燃燒工藝等原因,有的粉煤灰燒失量則在20%以上。規(guī)范規(guī)定作為路面用粉煤灰的燒失量不應(yīng)超過20%,其比表面積宜大于2500cm2/g。
2.粉煤灰在填筑路基方面的應(yīng)用
2.1粉煤灰路堤施工
粉煤灰路堤施工的施工方法和壓實(shí)機(jī)械基本上與土質(zhì)路基施工類似,但增加了包邊土攤鋪和設(shè)置盲溝等工作內(nèi)容。路堤施工質(zhì)量的好壞,特別是粉煤灰壓實(shí)度能否滿足要求,取決于攤鋪厚度、含水量控制,壓實(shí)機(jī)械的種類及碾壓遍數(shù)這四項(xiàng)基本要求。
2.1.1攤鋪厚度粉煤灰的攤鋪厚度與攤鋪方式(人工或機(jī)械)和壓實(shí)機(jī)械的能力有關(guān)。攤鋪厚度要通過施工試驗(yàn)段來決定。一般講,國(guó)產(chǎn)20t振動(dòng)壓路機(jī)要求壓實(shí)厚度不大于20cm,不宜太厚,這樣才能保證壓實(shí)層中壓實(shí)度均勻一致。如有大功率的振動(dòng)壓路機(jī),如原西德產(chǎn)的BW-217D型50t級(jí)振動(dòng)壓路機(jī),壓實(shí)厚度可控制在30cm左右。
根據(jù)工地實(shí)測(cè),攤鋪的松方系數(shù)按下列建議值控制:用人工攤鋪,松方系數(shù)1.6-1.8;用推土機(jī)攤鋪,松方系數(shù)1.2-1.3;用平地機(jī)攤鋪,松方系數(shù)1.1-1.2。
2.1.2含水量控制從粉煤灰的擊實(shí)特性可看出,達(dá)到90%壓實(shí)度(重型)的含水量變化范圍為10%,而比土的變化范圍2-5%要寬得多。而實(shí)際上土的含水量超過3-5%是根本不易壓實(shí)的。粉煤灰吸水量大,但失水也快,控制好碾壓時(shí)的含水量接近或略大于最佳含水量是至關(guān)重要的一環(huán)。掌握好含水量可以起到事半功倍的效果。
2.1.3碾壓壓實(shí)度與碾壓機(jī)械壓實(shí)能力的大小和碾壓遍數(shù)密切相關(guān)。鋼三輪壓實(shí)效果差。振動(dòng)壓路機(jī)隨其自重噸位由小到大,壓實(shí)效果越來越好。
2.1.4粉煤灰路堤的強(qiáng)度測(cè)定和沉降觀測(cè)
施工完粉煤灰路堤要進(jìn)行彎沉值、回彈模量的測(cè)定;需要進(jìn)行路堤的沉降觀測(cè),把測(cè)得的沉降量與計(jì)算的最終沉降量進(jìn)行比較,并與同樣高度土質(zhì)路基的計(jì)算沉降量比較。
2.2結(jié)論與建議
①粉煤灰是一種質(zhì)輕、多孔隙、顆粒均勻,具有一定水穩(wěn)定性的無粘結(jié)性材料。采用粉煤灰修筑路堤是完全可行的,為開發(fā)利用粉煤灰找到了一條有效途徑。②粉煤灰具有重量輕、壓縮性小、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),特別適用于軟弱地基上高路基的修筑。③粉煤灰吸水量大,泄水能力強(qiáng),給施工帶來方便,尤其是雨季施工。④粉煤灰內(nèi)阻角φ一般在35-40度,飽水后φ值降低到25-35度,而粘結(jié)力C值飽水后幾乎喪失,為偏于安全,驗(yàn)算穩(wěn)定時(shí),不計(jì)C值,值應(yīng)取飽水后的φ值為宜,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。⑤防止地表水或地下水進(jìn)入路堤,使路基的土質(zhì)地面高于周圍田地,設(shè)置必要的排水系統(tǒng)。⑥急需國(guó)家有關(guān)部門制訂相關(guān)的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)法規(guī),為大規(guī)模利用粉煤灰創(chuàng)造條件。
3粉煤灰在路面基層和底基層施工中的應(yīng)用
在做二灰混合料配合比之前,所使用的各單質(zhì)材料要做試驗(yàn)檢測(cè),使之符合JTJ034技術(shù)規(guī)范的要求。
3.1二灰混合料配合比設(shè)計(jì)的步驟
A.根據(jù)技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)文件,檢測(cè)擬用各單質(zhì)材料理化指標(biāo),對(duì)料源儲(chǔ)量、質(zhì)量、運(yùn)距和運(yùn)輸?shù)缆窢顩r進(jìn)行綜合考察。
B.材料的采集和處理取有代表性石灰進(jìn)行有效成分檢驗(yàn),確定其等級(jí),消解備用;取粉煤灰送檢,復(fù)核其各項(xiàng)指標(biāo)是否符合技術(shù)規(guī)范要求。以上兩試樣過篩備用。拌和用土或碎石也按規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn);風(fēng)干后放入烘箱內(nèi)烘干待用。
C.按不同比例確定各相應(yīng)比例的材料數(shù)量,用拌和器材進(jìn)行充分拌和后制作試件。一般各材料比例確定是按石灰劑量一一個(gè)百分點(diǎn)在設(shè)定最佳劑量附近變化。
D.擊實(shí)試驗(yàn)對(duì)上述制作的一系列試件進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn),得出準(zhǔn)確結(jié)果,作出含水量—最大干密度曲線,求得最大干密度和最佳含水量。制作試件前可以預(yù)估最佳含水量,上下按兩個(gè)百分點(diǎn)增減,即含水量級(jí)差2%,進(jìn)行試件的制作。
E.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)強(qiáng)度試驗(yàn)的目的,是核實(shí)一下同一種粉煤灰和石灰及土或碎石,在不同石灰劑量時(shí)混合料的標(biāo)準(zhǔn)試件標(biāo)養(yǎng)后其強(qiáng)度變化情況。影響強(qiáng)度的因素主要有:石灰有效成分、結(jié)合料所占比例以及制件時(shí)所用干密度。制件時(shí)一定要考慮到施工要求的壓實(shí)度。
F.石灰劑量的確定根據(jù)《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,石灰增加而強(qiáng)度無明顯改進(jìn)時(shí)石灰含量,即為設(shè)計(jì)石灰含量。施工實(shí)際劑量允許比設(shè)計(jì)含量高1%。
3.2二灰類混合料的施工
施工應(yīng)特別注意的幾個(gè)事項(xiàng):
(1)材料要用合格的設(shè)備來均勻拌和,拌和過程中嚴(yán)格控制石灰劑量,尤其要防止給料機(jī)口堵塞,這就要求石灰含水量要控制好,并在石灰下料口處設(shè)置振動(dòng)器。各給料皮帶要作好標(biāo)定,最好是采用電子稱計(jì)量。路拌施工時(shí),邊緣布灰要適量增加。
(2)混合料含水量要掌握好,要根據(jù)季節(jié)及氣溫酌定。在沒加水泥的情況下,混合料可以悶放一定時(shí)間再鋪筑。
(3)下承層的壓實(shí)度必須合格,不能存在軟彈等不良情況。水準(zhǔn)點(diǎn)要引到附近,恢復(fù)好中線。二灰混合料鋪筑時(shí)一定按規(guī)定分層,否則壓實(shí)質(zhì)量將無法保證。還要注意施工中寧高勿低,寧刮勿補(bǔ)。倘若一定要補(bǔ),就要把先施工的路面翻松一定深度,互相拌和,控制好混合料的含水量,嚴(yán)格碾壓。
(4)接頭處理二灰土施工到達(dá)端頭時(shí),可留下5~8米不進(jìn)行碾壓,后段施工時(shí)將前一段未壓實(shí)部分一起碾壓。二灰碎石混合料也可以照此辦理,但如果近期不連續(xù)施工,就要把端頭壓好,待下次施工前切斷成直茬,再望前鋪筑。
(5)養(yǎng)生二灰類基層或底基層施工壓實(shí)成型后,從適當(dāng)時(shí)間開始灑水養(yǎng)生,使成型段保濕并嚴(yán)格控制車輛通行。養(yǎng)生期在夏季一般為3~4天,春秋季為7~9天,在此期間防止出現(xiàn)表面過分干燥、松散、起灰現(xiàn)象。要及時(shí)進(jìn)行下道工序。
3.3結(jié)論與建議
①二灰土用于高級(jí)路面底基層具有良好的力學(xué)性能、板結(jié)和水穩(wěn)定性。二灰土中粉煤灰用量越多,混合料初期強(qiáng)度越低,三個(gè)月齡期的增長(zhǎng)幅度也越大。二灰碎石中如果加入少量水泥,可以提高其早期強(qiáng)度,但給施工帶來難度。②養(yǎng)生溫度對(duì)二灰類基層或底基層的抗壓強(qiáng)度有明顯影響,養(yǎng)生溫度越高,其抗壓強(qiáng)度提高越快。在氣溫低于4度時(shí),石灰穩(wěn)定混合料的強(qiáng)度幾乎沒有增長(zhǎng).所以在施工時(shí)必須嚴(yán)密注意天氣氣溫變化,一般日平均氣溫低于5度,嚴(yán)禁二灰類的施工。③粉煤灰開發(fā)利用的前景非常廣闊,公路上用其填筑路堤、修筑路面基層和底基層是一件利國(guó)利民的好事。有將粉煤灰用于水泥中的,這個(gè)利用項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值也是很可觀的。④粉煤灰的路用價(jià)值還有待開發(fā),有許多新的課題有待進(jìn)一步探索。