陈波

摘 要：据调查粉煤灰已成为一个重要的环境污染因素，因此将粉煤灰加以利用是解决环境污染的一个重要途径，本文在对贵州高速公路沿线火电厂粉煤灰的收集基础上，对沿线各大火电厂排放的粉煤灰进行室内性质研究试验，包括物理性质、化学性质及其力学性能研究等。主要路用指标包括：最佳含水率和最大干密度、抗剪强度参数、CBR、回弹模量、承载力、压缩特性等，同时对粉煤灰的环境特性进行分析。综合以上试验数据分析贵州地区粉煤灰的工程特性，以此作为粉煤灰路用技术研究的计算基础。

关键词：粉煤灰、力学性能、路用指标

1击实试验

为了达到粉煤灰的最佳压实效果，必须参照粉煤灰的最大干密度，而粉煤灰的干密度与含水量密切相关。因此，必须找出粉煤灰干密度和含水量的关系，从而确定粉煤灰的最大干密度和对应的最佳含水量。击实试验原理是室内击实模拟与现场压路机压实相当的功能，测定干密度与含水量的关系。本节通过重型（相当于10～14t压路机）击实试验来测定贵州省以下五个电厂粉煤灰的最大干密度 和最佳含水量 。

计算各含水量对应的干密度，分别以含水量、干密度为横、纵坐标绘出击实曲线图，曲线峰值即为粉煤灰试样的最大干密度对应的最佳含水量。由于试验数据较多，本节以黔北粉煤灰为例示意曲线图。

试验数据显示，粉煤灰最大干密度介于1.40g/cm3～1.43g/cm3之间，平均低于一般粘性土25%左右；最佳含水率介于19%～23%之间，比其塑限低了近10个百分点，按含水量大小排列为：黔北电厂<盘县电厂<大方电厂<安顺电厂<纳雍电厂。据有关研究结论得知，SiO2、Al2O3两种化学成分是影响粉煤灰持水能力的主要因素。

2 CBR值测定

CBR值指材料承受局部荷载的能力，是广泛用于反应材料强度的指标。CBR值测定方法简单，可分为室内试验、现场试验两种。本文以黔北电厂为例进行现场承载比试验，对五个电厂粉煤灰样品分别进行室内试验。

现场粉煤灰路堤压实度为95.1%，含水量为21.6%，实测CBR值为12.1。根据试验结果分析得出，现场试验的CBR值受压实度影响很大。当荷载比较小时荷载与位移接近线性关系，当荷载增大时，曲线呈现非线性关系，这种曲线规律与电厂脱硫物及粘土混入粉煤灰内有一定的关系。

室内试验采用的试件为最佳含水率、压实度为100%的情况下成型的。成型的试件分为浸水96h和不进水两组，分别用于模拟粉煤灰的最不利防水情况和最佳含水率情况，分别测定CBR值。

由试验结果看出，浸水试件CBR值为未浸水试件的36%左右，试件的CBR值受水影响明显。从黔北电厂粉煤灰的CBR值试验应力应变曲线来看，无论试件浸水或未浸水，其CBR值试验的应力应变曲线都近似直线，试验数据线性关系很高。这种線性关系可说明粉煤灰是一种近似于弹性材料的物质，具有较低的塑性，这与前面的液塑限试验结果一致。该试验结果说明粉煤灰的CBR值远高于一般粘性土。因此，在确保工程质量的前提下，用粉煤灰替代粘土作为路基填料，将使填筑的路堤获得更高的稳定度和强度。

3回弹模量

材料的回弹模量是表征材料强度的重要指标，用符号E0表示。土的回弹模量测定方法很多，鉴于粉煤灰与土的相似性及自身特性，本文采用承载板法对粉煤灰回弹模量进行室内试验。

室内试验采用承载板的直径为5cm的杠杆压力仪，确保粉煤灰样品处于最佳含水量和100%压实度的情况下进行试验。每级荷载下的回弹变形即为加荷时平均读数与卸荷后平均读数之差。

显而易见，粉煤灰的回弹模量介于35MPa～39MPa之间，高于一般土质路基，满足公路工程对路基强度的要求。各电厂回弹模量按照同样的试验步骤进行，五种粉煤灰回弹模量见表3。

4 压缩特性

路堤填筑材料碾压成型后的压缩性，它直接影响到路堤的沉降。从保持道路纵断面平顺和尽量减小在公路结构物之间的不均匀沉降的基本要求出发，希望道路路堤材料具有较小的可压缩性。本文采用双联杠杆压缩仪进行室内压缩试验，测定粉煤灰的压缩模量和压缩系数，分别用符号 和 表示。现场试验通过埋设沉降板观测路堤沉降值，试验段路堤高度为11.5m

当0.2≤Cc≤0.4时，可将土评定为中压缩性土。根据压缩试验结果，可将粉煤灰评定为中压缩性材料，即粉煤灰有一定的可压缩性，但从试验数据来看，粉煤灰的压缩性相对于一般中压缩性土较小，更加接近于低压缩性材料。室内试验表明黔北电厂粉煤灰的压缩性最小，纳雍电厂粉煤灰压缩性最大。

由于路面施工影响，粉煤灰路堤沉降观测只进行到110天，从沉降曲线可以看出沉降已经基本趋于稳定，到110天时，路堤的工后总沉降达到15.6mm。对于一般粉煤灰路堤（高度不高于12m），在施工中可以不考虑其沉降，相关的研究资料的数据显示，粉煤灰路堤的沉降都在许可范围内，大多数情况下其沉降可以忽略不计。从试验结果可见粉煤灰在碾压密实的条件下由于其自重比较轻，压缩量很小。总的来说粉煤灰作为轻质填料用于路堤填筑是有很明显优势的。

参考文献

[1]钱觉时.粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M].北京：科学出版社，2002.

[2]申爱琴.公路工程试验工程师手册[M].北京：人民交通出版设，2006.

[3]中华人民共和国行业标准.GB/T 1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].北京：人民交通出版社，2005.

[4]袁春林，张金明，段玖祥.我国火电厂粉煤灰的化学成分特征[J].电力环境保护，1998（1）：9-14.