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粉煤灰在公路工程中应用摘要：介绍了粉煤灰用于公路工程的几个主要方向，分析了粉煤灰在其中表现出来的特性和作用。 关键词：粉煤灰；公路；火山灰 粉煤灰是电厂的一种燃料废渣，属于工业固体废弃物。堆放粉煤灰不仅占用大量土地面积和空间，其粉尘还会造成周边环境的严重污染。因此，粉煤灰常被利用到混凝土等材料和工程中，在变废为宝的同时有利于生态环境的保护。本文探讨了粉煤灰应用到公路工程中的性能要求与途径。 1. 粉煤灰材料的理化特性粉煤灰外观和灰水泥差不多，但实质上却是各种粉煤灰颗粒的机械混合物。低钙粉煤灰的松散容重为600-1000kg/m3，高钙粉煤灰的松散容重达800-1200kg/m3。粉煤灰的颗粒粒径极限为0.5-300μm，比表面积一般为170-640m2 /kg。由于生产粉煤灰的母煤及煤粉细度，及工业生产中锅炉设计、燃烧条件，运行负荷，收集、装卸、输送及贮存等条件不同，决定了粉煤灰组成易变性的实质。粉煤灰的矿物组成十分复杂，主要有无定形和结晶相两类，除少量结晶相如莫来石、方石英、赤铁矿晶体外，占粉煤灰总量50-80%的铝硅剥离体。 2. 粉煤灰用于公路工程所表现出来的行为和作用 2.1粉煤灰在公路工程中的应用各种资料现实，粉煤灰用于公路工程中主要体现在如下几个方面： （1）地基处理。在软弱地基处理技术中在满足强度要求前提下以粉煤灰代替或部分代替水泥等胶结材料，可节约水泥、减少投资。如CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。由于桩的作用使复合地基承载力提高，变形减小，再加上CFG桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰作为掺和料，大大降低了工程造价。同时CFG桩具有一定的渗透性，对桩周土体起到排水固结的作用。 （2）填筑路堤。由表1可以看出，粉煤灰的化学成分与粘土相似，因此，粉煤灰可以作为填料应用于公路工程中。对于该技术我国有专门的规范《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》(JTJ016-93)，我国首次用粉煤灰填筑铁路路堤获成功的项目是由铁道第一勘测设计院主持、与兰州铁道学院和呼和浩特铁路局共同完成的铁道部结合工程建设应用项目――粉煤灰填筑铁路路堤的试验研究。 （3）路面基层。目前，石灰粉煤灰类半刚性基层已成为我国公路，尤其是高速公路路面基层的主要类型。由于石灰粉煤灰混合料的早期强度低，目前常采用掺加化学添加剂或水泥以加速石灰粉煤灰混合料强度的形成。粉煤灰的最佳含水量是路基施工时应该着重掌握和控制的指标，必须严格控制混合料的施工配合比及含水量。国外一些国家如英、美、澳大利亚等国，在一些碾压混凝土和滑模施工的道路和机场等工程中，引入高粉煤灰用量混凝土铺筑基层，不仅具有较高的受拉应变容量，良好的压实程度和较低的干缩性，而且带来相对提高抗弯强度和使后期强度增长的优点。 （4）路面面层。粉煤灰可以用于沥青混凝土及水泥混凝土路面面层，用于沥青混凝土路面面层，可以显著改善沥青混凝土路面的水稳性、高温和低温稳定性，有利于提高沥青路面的质量从而延长路面的使用寿命。粉煤灰用于水泥混凝土路面面层可以改善了混凝土的工作性能，降低了泌水率和水泥水化速度，使之更适合滑模摊铺施工，提高了路面的抗折强度和抗磨性。由于节约水泥用量经济效益显著，粉煤灰最高掺量可达30%-40%。这种高粉煤灰用量的混凝土开始于上世纪60年代的美国等一些国家的混凝土路面工程，所配制的混凝土能取得与普通水泥基准混凝土28天等抗压强度和等和易性效果，对抗弯强度则略有提高，除早期强度外，其它性能也都不逊于基准混凝土。从此，粉煤灰混凝土不仅用于便道、地方道路、工厂路面，而且使用于高级路面，飞机场跑道等工程。 （5）防护工程。挡土墙是市政道路工程中较为常用的一种防护形式，通常用于路基填土防护、排水渠渠身挡土等功能。粉煤灰加筋挡土墙由混凝土面板、筋带及粉煤灰填料组成，属于柔性结构，施工时粉煤灰应根据筋带竖向间距进行分层摊铺和压实。 2.2粉煤灰的作用 由上述分析可知，粉煤灰用于公路工程多是以取代水泥的角色出现，因此，粉煤灰应具有水泥材料的胶凝作用，结合本身的特点，粉煤灰还能发挥减水作用和致密作用。 （1）胶凝作用。粉煤灰属于火山灰质材料，在常温下当有水存在时，粉煤灰能与石灰起化学反应，生成具有胶凝性能的水化产物，主要是水化硅酸钙凝胶，它能在空气中立即硬化，而后渐渐具有水硬性。粉煤灰的火山灰反应的过程主要是：受扩散控制的溶解反应，早期粉煤灰微珠表面溶解，反应生成物沉淀在颗粒表面上，后期钙离子继续通过表层和沉淀的水化产物层向芯部扩散。如粉煤灰用于路面基层与水和消石灰混合时，石灰水化析出的Ca（OH）２形成的钙离子，与粉煤灰中的活性氧化铝和氧化硅相互作用生成C-S-H凝胶