浅谈粉煤灰在市政工程中的应用

浅谈粉煤灰在市政工程中的应用粉煤灰是一种火山灰物质，含有大量的SiO2、Al2O3等能产生凝胶结性的物质，它们在粉煤灰中以球型玻璃体存在，为得玻璃体比较稳定，不易水化。当石灰、水泥产生反应后，形成连锁结构。粉煤灰水解与水泥水解后的活性氧化钙含量的差异，导致了粉煤灰强度的差异，故在实际运用中，根据与之搭配掺和的材料的不同而使粉煤灰的多样化。粉煤灰在实际施工生产中的应用1、粉煤灰作为路基填料的应用粉煤灰是一种水硬性材料，遇水会产生一定的强度。但是由于质量轻，干燥时容易扬尘，压实过程中表面容易起皮，而且含水量不易控制，掺4~6%水泥或10~12%石灰混合拌和的填料，可用于沟槽和路基的填料。建议应提前在料声内粉煤灰堆上撒水，以保证粉煤灰的含水量合格，并拌和闷料；上路前应随时检验含水量，稍高于最佳含水量2%即可上路，密实方法可采用插入振动器插振密实，平板振动器再拖振；干硬性填料也可用压实方法密实。碾压时应选用振动压路机压实2遍，视压实情况看是否增加压实遍数，并根据天气情况，适当撒水保湿，待表面稍干后，光轮压路机即可跟进碾压2~3遍，以消除轮迹为准。由于粉煤灰强度后期较高，而且养生过程需要撒水，这样就要求不能在强度未达到要求的时候通车。综合来说允许强度达到70%的时候通车，另外一定要做好排水工程，粉煤灰遇水即失去强度很快，而且水分蒸发极慢。但是强度达到要求后的粉煤灰不会对环境，尤其是水资源造成污染，自身的强度也很高。对掺加固化剂的粉煤灰混合料进行测试，其性能满足公路、市政路基填料使用要求，具有较好的抗压、抗剪、耐水性及耐久性。混合料每立方米固化剂的掺量越多，其软化系数越大，耐水性越好，强度稳定性越高，但固化剂的价位较高，在实际使用中，固化剂的掺量一般控制在80~100kg/m3。固化粉煤灰由于自重较轻、强度高，可用于填筑桥头，以减少桥头通过车后沉降，以及桥台后填土对桥的压力，还可用于填筑和处理软弱地基。2、二灰、二灰土在粉煤灰中掺入一定量的活性氧化钙会计师高的石灰及土，混合搅拌成二灰、二灰土，二灰中活性氧化钙含量较高，形成的路基比粉煤灰直接构筑的路基整体性好，水稳定性好，强度高。在实践中常用的二灰比例为：石灰∶粉煤灰=1∶3~9。从击实实验可以看出：(1)二灰、粉煤灰的最大干密度比土约小35%~40%，说明二灰、粉煤灰自重轻，可用于软弱地基、路基填筑等；(2)二灰、粉煤灰适合压实度的含水量范围较大，在实际工作中易于控制含水量达到最大干密度。在二灰中掺入一定量的土，就形成二灰土，土颗粒表面吸附着一些活性强、比表面积大、表面能量也较大的低价Na+、K+等，与二灰发生离子交换等作用，使其塑性指数下降，分散性、湿坍性、粘附性、膨胀性降低，促使土粒粘结、凝聚。同时与火山作用形成的胶凝性物质在土粒外围形成一层稳定的保护膜，使土粒胶结起来，形成较石灰土稍高的强度，有一定的板体性和较好的水稳定性，实践中常用二灰比例为石灰∶粉煤灰=1∶3∶5。3、二灰结碎石(1)石灰、粉煤级配碎石粉煤灰、石灰均为细颗粒状，对水敏感性较大，颗粒间锁结程度相对较差，强度较低，在道路工程中常掺入一些粗骨料，形成二灰稳定类基层，如石灰∶粉煤灰∶碎石=10∶20∶70的二灰结碎石具有很好的整体稳定性，较高的强度和一定的抗冻性。该混合料已被市政道路和公路普用。石灰、粉煤灰、碎石在基层中应用的注意事项：①在粉煤灰、生石灰作为填料的二灰碎石基层中，尤其要注意控制配合比，使集料的空隙能够有充分的胶结料填充，保证集料间不形成悬浮，确保形成一定强度的胶体；②另外要注意控制含水量，因二灰碎石级配较粗，含水量敏感，这样就要求配备专职的实验人员对含水量跟踪检测；③摊铺过程中密切注意摊铺的行走速度，混合料的均匀性，认真关注混合料是否出现离析，发现离析立即处理，用均匀的混合料更换，并保证已完成的段落在24h内成型，如果作业面较宽，应该尽可能的应用两台摊铺机平行作业，前后间隔10~30m。(2)水泥粉煤灰稳定碎石水泥与粉煤灰水化产生反应后，形成联锁结构，填充混合料孔隙，可提高稳定强度和抗裂性能，改善混合料的和易性，增加后期强度，提高极限抗拉值，水泥粉煤灰稳定碎石混合料其中水泥提高强度，粉煤灰降低收缩值，级配碎石增加刚性，经试验配合比建议值，石灰∶粉煤灰∶碎石=5%∶15%∶80%。水泥、粉煤灰稳定碎石施工应注意的问题：①关于水泥与粉煤比例问题水泥粉煤灰稳定碎石的收缩系数与无机结合料成分与含量有关，混合料中水泥各剂量增加，强度会随之增大，但抗裂性能会越低，水泥剂量过活，则形不成强度，粉煤灰可增加抗裂性能，改善和易性，经试验，水泥∶粉煤灰=1∶3。②关于集料的级配问题根据填充理论，为使混合料中的水泥、粉煤灰集料嵌挤牢固，一立方体中最多用一松方集料，剩余空隙会为无机结合料填充，经充分压实后可得到强度大，收缩系数小的混合料，因此，混合料碎石的强度和稳定性在很大强度上取于19.0以上粗集料和4.75以下细集料的含量，宜采用骨架密实型级配。③关于最佳含水量确定问题含水量对水泥粉煤灰稳定碎石的强度有重大影响，当含水量不足时，水泥就要与细集料、粉煤灰争水，其粉煤灰又对水有较大的亲和力，就不能保证水泥完成水化和水解作用，因此混合料的含水量应采用重型击实仪通过试验确定，依据最大干密度进行试验，但在拌和、运输、摊铺过程中会损失一些水分，在最佳含水量的基础上适当增加1%~2%左右含水量。④关于分层施工问题水泥粉煤灰稳定碎石，设计厚度大于20cm时，必须分层以施工，其中分层厚度一般采用上层下层同样厚度，但从防治缩裂考虑，也可底层厚一些面层薄一些，但不主张底层薄上层厚的分层法，对于不同结构，不同施工方法的基层具有不同的摩阻力，从缩裂机理分析，摩阻力必须是以平衡结构层的收缩应力，都能有效克服收缩裂缝，因此分层施工时可采用分层不分离的施工方法，即下层碾压完成后可立即铺筑上层。⑤关于施工作业长度问题水泥稳定碎石的施工作业长度，应综合考虑水泥的终凝时间对施工质量的影响，施工机械的效率及气候条件等因素，并尽可能减少缝。从混合料拌和到碾压之间的施工时间应控制在3~4小时，不应超过水泥终凝时间，一般情况下，每流水作业段以200m为宜。4、粉煤灰在水泥混凝土中的应用(1)粉煤灰的选用有别于作为路基与基层中的粉煤灰，在水泥混凝土中应用的粉煤灰是一种经过研磨的精细粉煤灰，是在路基粉煤灰的基础上经过进一步加工而得到的高级粉煤灰。(2)粉煤灰具有灰性。对混凝土强度有增进作用，尤其对混凝土的后期强度，可填充水泥混凝土中的孔隙与毛细孔，改善混凝土的孔结构和增大混凝土的密实度，提高混凝土的耐久性，粉煤灰的掺量一般不宜大于40%，一般在15%~25%之间。(3)掺用方法：主要是用粉煤灰取代混凝土中的等量水泥，用于改善混凝土的和易性以及改善混凝土的强度，并达到节约水泥的目的。(4)对混凝土配合比的确定以及混凝土施工质量的控制：混凝土配合比在开工前35天完成，按照初步设计、筛选设计等方案，最后确定合理的试验室配合比，作为施工配合比。总之，粉煤灰在市政施工生产中广泛应用，不仅对新技术的应用作了有益的尝试，更重要的是对环境保护作出了贡献，为此在废物利用方面闯出了一条新路。