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一、粉煤灰在公路工程建設(shè)中的實際應(yīng)用情況
通常在公路工程建設(shè)過程中,粉煤灰一般會被廣泛應(yīng)用于填筑路堤施工、半剛性基層施工以及混凝土結(jié)構(gòu)施工中。
1填筑路堤施工中粉煤灰的應(yīng)用情況
粉煤灰的主要特點包括:質(zhì)量較輕、孔隙較多,并且顆粒較為均勻,具有一定的水穩(wěn)定性,但是不具有粘結(jié)性。在京珠高速公路填筑路堤的施工過程中,主要采用了粉煤灰,通過研究后發(fā)現(xiàn),粉煤灰在實際應(yīng)用中具有下述幾個特點:⑴自重相對較輕。通常粉煤灰的最大干密度只達到了0.9~1.2g/cm3,而相對密度也只介于2.1~2.2之間,相比于細粒土來說,這些參數(shù)都要低出20%左右,所以對于軟弱地基來說,粉煤灰屬于一種較為理想的填料。⑵強度相對較高。隨著壓實性能的不斷改變,粉煤灰的性能也會發(fā)生較大的變化,如果按照重型擊實標準,在飽水條件下發(fā)現(xiàn)粉煤灰的內(nèi)摩擦角值大約在18°~33°之間,而在不飽水條件下則在30°~42°之間,相對于土的強度指標來說,粉煤灰的內(nèi)摩擦角值要高出很多,能夠確保路基強度具有較好的穩(wěn)定性。除此之外,粉煤灰的CBR值也比較高,可以在路堤填筑施工中發(fā)揮較好的效果。⑶具有較小的壓縮性。如果在重型擊實標準的情況下,壓實度達到了100%,那么土的壓縮系數(shù)α0.1-0.2=0.24MPa-1,而此時粉煤灰的則為α0.1-0.2=0.15MPa-1,因此在同等條件下,壓縮系數(shù)較小的粉煤灰路堤發(fā)生的沉降變形問題要比土質(zhì)路堤輕微很多。⑷固結(jié)速度相對較快。相對于粘性土來說,粉煤灰具有的滲透系數(shù)要大很多,因此在壓實力保持一致的前提下,粉煤灰的壓實效果較為顯著。而且粉煤灰具有較強的吸水和泄水能力,在施工壓實過程中,含水量的范圍較寬,特別是南方道路施工以及雨季施工中,粉煤灰具有的優(yōu)越性更加明顯。由于粉煤灰屬于一種細顆粒的材料,所以其強度一般都是由顆粒之間產(chǎn)生的摩擦力而形成的,內(nèi)阻角φ值通常都會保持在30°~40°之間,在飽水條件下將會降低到18°~35°,粘結(jié)力將會全部喪失,因此在驗算穩(wěn)定性的過程中一般都不會計算粘結(jié)力,而會取飽水后的φ值。在使用粉煤灰進行路堤的填筑施工時,一定要合理控制攤鋪厚度、壓實遍數(shù)以及含水量等,選擇合適的壓實機械,重視邊坡防護設(shè)置工作,避免地下水等進入到路堤中。另外要求路堤底部位置的土質(zhì)部分要比周圍的田地高一點,并做好排水系統(tǒng)的設(shè)置工作。因此,粉煤灰在道路中的各種性能均符合路堤施工要求,已經(jīng)在京珠高速公路工程使用過程中發(fā)揮了較好的效果。
2半剛性(底)基層施工中粉煤灰的應(yīng)用情況
根據(jù)道路基層相關(guān)施工規(guī)定要求:粉煤灰中二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)以及三氧化二鐵(Fe2O3)的總含量應(yīng)該在70%以上,并且燒失量要在20%以內(nèi),在現(xiàn)有表面積的基礎(chǔ)上超出2500cm2/g。在經(jīng)過相關(guān)檢測之后發(fā)現(xiàn),我國大部分粉煤灰的各項數(shù)據(jù)指標都符合道路基層施工規(guī)定要求,雖然無法完全達到這些規(guī)范,但是通過采取有效的措施,也能夠確保其混合料的強度指標。通常粉煤灰半剛性基層的主要類型包括石灰(水泥)粉煤灰以及其穩(wěn)定土。這兩類結(jié)構(gòu)的力學性能、水穩(wěn)性、抗凍性以及板結(jié)性等都較為良好。相對于純石灰土來說,粉煤灰的抗凍性能要高出很多,而且彈性模量也相對較高,很容易達到施工規(guī)定要求。到目前為止,我國公路建設(shè)過程中已經(jīng)開始普遍采用半剛性基層,如果能夠開始廣泛應(yīng)用粉煤灰,將會產(chǎn)生顯著的效果。
二、粉煤灰對環(huán)境造成的污染
在公路建設(shè)過程中使用粉煤灰,通常會對大氣環(huán)境產(chǎn)生污染,由于粉煤灰本身具有的特性,在施工運輸、儲存以及使用過程中都很容易造成較為嚴重的揚塵污染。而且在使用過程中,需要將粉煤灰包含的雜質(zhì)進行清除,尤其是要將已經(jīng)結(jié)塊凝固了的粉煤灰打碎過篩才可以使用,這就會造成較為嚴重的空氣污染,對周邊的生態(tài)環(huán)境污染程度也會加大,主要污染物均為顆粒物污染。此外,由于粉煤灰本身具有的特性,一旦排入到水系當中很容易導致河流發(fā)生淤塞,甚至對人體以及其他生物等產(chǎn)生極大的危害。
三、粉煤灰應(yīng)用于公路建筑時在環(huán)境方面具有的優(yōu)越性
粉煤灰在另一方面也可以發(fā)揮一定的優(yōu)越性,作為一種公路建筑材料,能夠?qū)崿F(xiàn)輕質(zhì)路基的填筑,可以降低對地質(zhì)環(huán)境造成的不良影響,減輕軟土地基,有效防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。而且粉煤灰本身就是一種固體工業(yè)廢棄料,如果將其用作公路建筑材料,能夠極大的降低工業(yè)廢料對環(huán)境造成的污染,與此同時還能夠節(jié)約自然資源,避免對耕地以及土地等造成破壞,有效減少對生態(tài)環(huán)境的索取量。到目前為止,粉煤灰已經(jīng)在很多實例中得到了成功的應(yīng)用。
四、粉煤灰應(yīng)用于公路建筑時采取的主要環(huán)境保護措施
⑴在粉煤灰的運輸以及裝卸過程中采取的環(huán)境保護措施。由于粉煤灰的主要存在形式為顆粒,而這些顆粒都是由礦物所構(gòu)成的,因此粒徑的大小以及呈現(xiàn)的形態(tài)都會存在一定的差別。一般人們會根據(jù)粉煤灰的形狀將其劃分為兩類,一種是珠狀顆粒,另一種則是渣狀顆粒。而不管是干排灰還是濕排灰,在進行粉煤灰的運輸過程中,都需要對運輸車輛提出較高的要求,避免發(fā)生泄漏以及拋撒等問題,并同時對運輸車輛做好封閉工作。在運輸?shù)倪^程中,還需要對裝卸過程進行控制,通過采取濕法進行裝卸來有效降低大氣污染,并同時采取防水、沉淀池等其他輔助措施,及時將沉淀池中的過濾物進行清理,避免對水環(huán)境造成污染。
⑵在粉煤灰存儲過程中采取的環(huán)境保護措施。將粉煤灰運輸?shù)轿缓螅绻荒芗皶r使用,需要修建專門的粉煤灰存儲場地,對該場地進行硬化處理,并采取防雨、防風以及防塵措施,確保其能夠遠離水源以及耕地,通過設(shè)置防風墻來有效進行隔離。盡快使用存儲場地的粉煤灰,合理安排施工時間,盡可能地降低粉煤灰存儲的絕對量,從根本上對污染進行控制。
⑶在粉煤灰使用過程中采取的環(huán)境保護措施。粉媒灰作為一種公路建筑材料,在實際使用中一定要避免發(fā)生二次倒運污染問題,通過修繕平整度較高的便道,并針對施工機械設(shè)備采用合理的防塵以及除塵等措施,做好使用中的防污染工作。用于路基填筑時,應(yīng)對粉煤灰及時灑水、碾壓、檢測,并做好粉煤灰路基的封閉工作,在填筑時應(yīng)準備好苫布等覆蓋材料,防止產(chǎn)生揚塵,并對臨時排水工程做好相應(yīng)的實施,防止粉煤灰受灑水或雨水沖刷流失而污染地表水環(huán)境。(本文作者:姜越川單位:長沙理工大學育才布朗交通咨詢監(jiān)理有限公司)