固化粉煤灰在电厂灰场筑坝中的应用技术.docVIP

固化粉煤灰在电厂灰场筑坝中的应用技术 一、前言 燃煤火力发电厂每年要排放大量的粉煤灰等固体废弃物，随灰场运行，灰量逐渐增加，需要加高子坝以增加库容。传统子坝加高多用土石，成本高，且需要征地，破坏宝贵的土地资源。 粉煤灰是一种砂性散粒物质，几乎没有粘结强度。利用粉煤灰作为筑坝材料，需要加入固化材料。粉煤灰固化材料的种类较多，如石灰、水泥、各种化学固化剂等。用水泥、石灰固化粉煤灰时固化材料掺量高，而且，固化体收缩大、耐水性能差、抗冻性差。利用武汉大学发明专利HAS土壤固化剂(Z3)，其在常温下对粉煤灰、土壤、含泥石屑、尾矿等具有优良的固化性能：耐水性好、抗冻性好，且掺量低。95年投入工业生产以来，已广泛应用于道路工程、水利工程、电厂灰场筑坝、地基处理等。已完成的灰场加坝工程的有：山西神头第一发电厂二期灰场加高子坝工程、湖北十堰东风汽车公司热电厂灰坝工程、大庆石化总厂化工填埋场固化粉煤灰筑坝工程等，投入运行后，效果良好。该技术2000年获国家电力公司科技进步三等奖；2001年获湖北省技术发明二等奖；HAS固化剂2002年被列为建设部工程建设推荐产品。 二、固化粉煤灰的工程特性试验 1.固化试验 在实验室内模拟现场实际施工条件来成型。按最优含水量拌料, 用7.07×7.07×7.07cm3砂浆试件模具成型，带模养护两天后脱模。固化配合比如表1。 表1　　固化试验的配合比（%） 粉煤灰 固化剂 水 A1 95 5 42 A2 93 7 40 A3 91 9 39 注：试验所用粉煤灰取自包钢热电厂灰场 2.直接剪切试验 其目的是测定粉煤灰固化后试块的抗剪强度。抗剪强度是粉煤灰的一个重要力学性质，当估算地基承载，评价地基稳定性，计算坝坡的稳定性都需要粉煤灰的抗剪强度指标。根据《土工试验规程》直接剪切试验(SD128-018-84)，求得内摩擦角ф和凝聚力C。 表2 土工试验成果表 固化天数：14天 试样编号 含水量(%) 湿密度(g/cm3) 干密度（g/cm3) 抗剪强度 A1-1 41.8 1.475 1.04 ф=46.90 C=125Kpa A1-3 41.9 1.447 1.02 A2-1 39.6 1.508 1.08 ф=40° C=187Kpa A2-3 39.5 1.465 1.05 A3-1 38.2 1.479 1.07 ф=42° C=223Kpa A3-3 38.4 1.509 1.09 粉煤灰 41.7 1.460 1.03 ф=28° C=10Kpa 3. 三轴剪切试验 三轴剪切试验按《土工试验规程》128-016a-84规定的方法进行。 表3 三轴剪切试验结果 固化剂掺量(%) 5 7 9 含水率(%) 40.2 39.0 38.4 湿密度g/cm3 1.50 1.501 1.509 干密度g/cm3 1.07 1.08 1.09 抗剪 强度 14天 u 36° 38° 36° Cu 210Kpa 280Kpa 370Kpa 28天 u 38° 44° 43° Cu 290Kpa 410Kpa 510Kpa 4.无侧限抗压强度试验 固化粉煤灰，随着养护龄期的增长，强度逐渐提高，分别测定各试样14天、28天的无侧限抗压强度。结果表4。 表4 FA固化无侧限抗压强度试验记录表(Kpa) 类 别 7天抗压强度 14天抗压强度 28天抗压强度 A1 1190 1520 1800 A2 1610 1910 2430 A3 1810 2120 2870 5.渗透试验 水的渗透会引起两方面的问题：一是渗漏水量损失；二是渗透破坏。根据《土工试验规程》渗透试验(SD128-012-84)的操作步骤，采用变水头条件，用南55型渗透仪测定固化灰14天、28天的渗透系数。结果见表5。 表5 渗透试验结果 固化剂掺量 5% 7% 9% 原状灰 14天cm/s 8.71×10-5 8.0×10-5 6.75×10-5 2.51×10-4 28天cm/s 5.7×10-5 3.97×10-5 2.52×10-5 6.抗冻试验 其目的是测定在一定试验条件下，试块所能经受的冻融循环次数，依《常用建筑材料试验手册》抗冻试验的方法――抗冻法进行，结果见表6。 表6 固化粉煤灰抗冻试验结果 编 号 重量(g) 抗压强度(MPa) 强度损失(%) 重量损失(%) 冻前 冻 后 冻前 冻 后 -20℃ -20℃ -20℃ -20℃ A1 550 521 1.87 1.57 16.0 5.27 A2 554 538 2.45 2.26 7.72 2.89 A3 558 542 2.91