淺析粉煤灰在黃土地區路堤中的應用

白 成 富

(山西誠達公路勘察設計有限公司，山西 太原　030006)

1　粉煤灰的物理、化學性質

山西作為我國重要的能源大省，煤炭是山西省經濟發展的重要產業之一，全省的電力主要依靠火力發電為主，但是火力發電必然會產生大量的粉煤灰，通常情況下4 t煤的燃燒就會導致1 t粉煤灰的產出。但是大量的粉煤灰將產生嚴重的環境污染，如何有效地利用粉煤灰、提高粉煤灰的附加價值、降低其對環境的影響是每一個工程人員必須思考的問題。粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，呈玻璃質結構。有關資料表明，在電子顯微鏡下，其顆粒呈單粒結構，顆粒的粒徑范圍為0.5 μm～300 μm。粉煤灰作為一種松散粒料，其天然密度很小，它的平均相對密度僅為0.8～1.2，約為普通硅酸鹽水泥的2/3。其化學成分與原煤的無機礦物成分及其燃燒條件息息相關，原煤中的無機礦物主要是粘土礦物，同時伴有黃鐵礦、石英、方解石等。因此，粉煤灰化學主要成分為SiO2和Al2O3，其他成分為Fe2O3,MgO,CaO,Na2O,K2O及有機質。粉煤灰中SiO2和Al2O3含量越多，其活性也就越好。

2　粉煤灰的透水性

黃土作為我國大面積分布的特殊性土體，普遍具有濕陷性，水流導致土體的強度和穩定性快速降低，因此消除黃土的濕陷性和隔水是黃土路基穩定的關鍵所在。在一般道路工程中，對于Ⅰ級非自重濕陷性黃土，主要用沖擊碾壓和重夯來消除濕陷性，而對于Ⅱ級濕陷性黃土，主要采用強夯或復合地基等形式消除濕陷性。而路堤填土主要依靠壓實度來控制填土的滲水性。

粉煤灰的滲透系數k約為10-3cm/s～10-5cm/s,介于粉質

砂土和亞粘土之間，對于黃土路基來說，粉煤灰路堤填料是一種不錯的隔水填料，對于路基穩定十分有利。

3　工程應用

山西省汾陽市是煤電產能大市，汾陽市境內各火電廠年排灰渣量約1 000萬t，粉煤灰、爐渣產量大，將粉煤灰及棄渣變廢為寶，最大限度利用粉煤灰作為路基填料，使粉煤灰在公路行業得到廣泛推廣，以發揮其經濟、環保及社會效益,最大限度利用粉煤灰作為路基填料。對粉煤灰進行取樣，檢測，結果見表1。

表1　粉煤灰及爐渣檢測項目表

通過對上述試驗數據分析，其強度、燒失量及壓實強度滿足規范規定的路堤及下路床填料要求。

通過對粉煤灰及爐渣試驗分析、結合本項目填高及沿線地質情況、考慮到施工可操作性及工程造價等方面綜合考慮，對填高大于3 m路堤采用粉煤灰及爐渣填筑，見圖1。

為保證粉煤灰路堤的穩定，首先對黃土進行沖擊碾壓處理，然后對上路床采取6%灰土封頂，路堤邊坡采用塑性指數不低于6%的粘質土包邊，包邊土水平方向厚度不小于1 m，路堤底部采取30 cm～50 cm砂礫墊層隔離層，隔離層采用雙向不小于3%橫坡以利于排水，并在隔離層頂部設置兩布一膜土工布。