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淺談粉煤灰固化技術(shù)的應(yīng)用

2012-11-16 03:38:16葉龍
中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年4期
關(guān)鍵詞:固化劑粉煤灰攤鋪

葉龍

(南京市公路管理處江南高等級公路管理站,江蘇 南京 210000)

1 粉煤灰的化學(xué)成分及工程特性

1.1 粉煤灰的種類

粉煤灰按其排放系統(tǒng)的不同,可分為干排灰、濕排灰和調(diào)濕灰三種,按含鈣量多少分為高鈣灰(CaO含量≥10%)和低鈣灰(CaO含量<10%)兩種,我國的大多數(shù)燃煤電廠排放的粉煤灰是水排低鈣灰。

1.2 粉煤灰的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

用于工程實踐中的粉煤灰,應(yīng)符合表1的規(guī)定

表1 粉煤灰的品質(zhì)

1.3 選擇上海幾家生產(chǎn)的粉煤灰進行化學(xué)成分及粒度分析,見表2和表3。

表2 粉煤灰的化學(xué)成分

通過表2分析可知,粉煤灰中的SiO2,Al2O3和 Fe2O3總含量應(yīng)大于70%,燒失量不應(yīng)超過20%,比表面積宜大于2500cm2/g。

表3 粉煤灰的顆粒分析

通過表3分析可知,粉煤灰的粒徑組成主要分布在0.05~0.01mm段,其次是0.1~0.05mm段,兩者相加總量達80%,按土工規(guī)范屬砂質(zhì)粉土。

2 粉煤灰增強固化劑

南京市中山南路改造工程固化粉煤灰采用HAS固化劑,本文重點介紹一下該產(chǎn)品。HAS固化劑是一種新型耐水固化劑,具有對粉煤灰、各種工業(yè)廢渣、原礦砂、含泥碎石屑、土壤等無須沖洗即可固化的優(yōu)良特性,廣泛應(yīng)用于道路工程、水利水電工程、基礎(chǔ)處理工程、墻體材料等領(lǐng)域。

2.1 HAS固化劑的技術(shù)特點

(1)固化強度高。與水泥固化相比同等條件下,同齡期抗壓強度可提高l80%以上,抗折強度可提高200%以上。固化體固化后強度反而提高很多。

(2)耐水性和耐久性好。固化體水穩(wěn)定性好,抗凍性、抗?jié)B性、比水泥固化體提高200%以上,抗化學(xué)腐蝕性強,固化體不怕酸、堿、海水的腐蝕。

(3)干縮率小和耐磨性好。與水泥固化體相比,干燥收縮要小2~4倍。固化粉煤灰作為管溝及臺背的填筑材料,固化劑加量約3%左右,性能優(yōu)于10%水泥固化的效果。

2.2 固化劑檢測指標(biāo),見表4

表4 HAS固化劑

3 固化粉煤灰混合料試驗

3.1 固化粉煤灰燒灰強度指標(biāo),見表5

表5 項目指標(biāo)

3.2 現(xiàn)場取粉煤灰樣品試驗,結(jié)果見表6

表6 粉煤灰試驗數(shù)據(jù)

通過表6試驗數(shù)據(jù)分析,此粉煤灰符合工程實踐的品質(zhì)要求。

3.3 HAS固化劑樣品

經(jīng)外觀和試驗檢測結(jié)果如下:

表7

通過檢測HAS固化劑符合Q/321100KZ003-2004要求。

3.4 試驗過程。取寶鋼干灰試樣和HAS增強固化劑,按照粉煤灰和HAS固化劑配合比不同,在試驗室中充分拌和,每種配合比采用兩種含水量,一種含水量ω=10%左右,混和料呈松散狀態(tài),試模內(nèi)壓實成型;另一種含水量ω=40%左右,混和料呈流動狀態(tài),容器內(nèi)振搗成型,試件常溫養(yǎng)護,測定其7天和28天無側(cè)限抗壓強度。試驗數(shù)據(jù)見表8

表8 固化粉煤灰無側(cè)限強度

通過試驗數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論:

(1)無側(cè)限強度符合GB/T50081-2002要求。隨HAS固化劑摻量的增加,無側(cè)限抗壓強度基本呈增大趨勢,且5.1%的HAS固化劑摻量已滿足設(shè)計強度要求,從經(jīng)濟方面考慮,選擇 1350Kg/m3:70Kg/m3=粉煤灰:HAS 固化劑配合比。

(2)成型后的試件,敲碎,磨細,加水拌和后成型,經(jīng)過養(yǎng)護,仍然可以形成強度。即,混和物可以反復(fù)應(yīng)用,且能保證強度質(zhì)量。

(3)固化粉煤灰混和物形成強度受含水量影響較小,作業(yè)面積大時,含水量可以在ω=10%左右,攤鋪后用壓路機壓實;當(dāng)作業(yè)面積狹窄時,適當(dāng)增加含水量ω=40%左右,使其稠度減小,固化粉煤灰混和物呈流動狀態(tài),填充所要回填的空間后,用插入式振搗棒振搗,基本同混凝土澆筑一樣的工藝。

提醒注意:混和料加以覆蓋,盡量避免揚塵。

4 固化粉煤灰臺背及管溝回填施工技術(shù)

4.1 固化粉煤灰的設(shè)計計算

因粉煤灰砂質(zhì)粉土難以固化,粉煤灰回填設(shè)計可近似地按砂質(zhì)粉土回填的計算方法進行,對固化粉煤灰回填的地基承載力計算、下臥層強度的驗算和地基沉降的計算方法與砂(砂石、碎石)回填層基本相同。

4.2 固化粉煤灰的運輸

對過濕的粉煤灰應(yīng)瀝干裝運,裝運時含水量以15%~25%為宜,底層粉煤灰宜選用較粗的灰,并使含水量稍低于最優(yōu)含水量。

4.3 固化粉煤灰回填施工

粉煤灰回填可采用分層壓實法和灌注振搗法。

(1)分層夯實法

適用于大面積回填,分層攤鋪、碾壓。攤鋪可以機械攤鋪,也可以人工攤鋪。用平板振搗器,蛙式打夯機、壓實機或振動壓路機等壓實,具體選用應(yīng)按工程性質(zhì),設(shè)計要求和工程地質(zhì)條件確定。施工壓實參數(shù)(ρdmax、ωop)由室內(nèi)輕型擊實試驗確定,壓實系數(shù)應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、施工機具、地質(zhì)條件等因素選定,一般可取0.90~0.95;虛鋪厚度和碾壓遍數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場小型試驗確定。若無試驗資料時,可選用鋪筑厚度200~300mm,碾壓后的壓實度厚度為150~200mm;對小型工程可采用人工分層攤鋪,在整平后用平板振動器或蛙式打夯機進行壓實。施工時須一輪壓1/2~1/3輪往復(fù)壓實,由外圍向中間進行,直至達到設(shè)計密實度要求。大中型工程可采用機械攤鋪,在整平后用履帶式機具初壓兩遍,然后用中、重型壓路機碾壓,施工時須一輪壓1/2~1/3輪往復(fù)碾壓,后輪必須超過兩施工接縫。碾壓次數(shù)一般為4-6遍,碾壓至達到設(shè)計密實度要求;施工時宜當(dāng)天鋪筑,當(dāng)天壓實,若壓實時呈松散狀,則應(yīng)灑水濕潤再壓實,灑水的水質(zhì)就砂含油質(zhì),pH=6~9;若出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象,則應(yīng)暫緩壓實,并采取開槽、翻開涼曬或換灰等方法處理;施工時最低氣溫不低于0℃,以防粉煤灰含水凍脹。

(2)灌注搗實法

增加固化粉煤灰的含水量,使其呈流動狀態(tài),振搗密實的一種回填方法,適用的回填部位;雨水井、檢查井周圍或臺背死角處,不容易攤鋪或無法壓實的部位,地形復(fù)雜,尤其是市政工程中,雨水井周圍,基槽開挖較深,地形復(fù)雜,壓路機不能壓到位,回填夯實困難,因此粉煤灰回填發(fā)揮出其應(yīng)有效果。例如:南京市中山南路改造工程,雨水管在路面3m以下,由于工期較緊,開挖后,即安裝雨水管,馬上用固化粉煤灰回填,然后再砌筑雨水井、井子周圍回填就比較困難,這時增加固化粉煤灰的含水量,使其呈流動狀態(tài),灌入井子周圍,同時用插入式振搗棒振搗密實,回填效果極佳。

5 實施效果

通過試驗及南京市中山南路改造工程的施工實踐證明,采用固化粉煤灰進行臺背及管溝回填效果是十分顯著的,具體效果表現(xiàn)在以下幾點:

5.1 降低了工程造價

摻入5%HAS固化劑粉煤灰能優(yōu)于摻入10%水泥固化粉煤灰的性能,且穩(wěn)定性好,降低工程造價30~40%。

5.2 施工方便:據(jù)工程量大小,適時適地拌和,拌和均勻后,即可以使用。其次據(jù)工作面大小,采用不同的含水量。工作面開擴,便于機械碾壓,使用小含水量,鋪平后碾壓;工作面窄小,用大一點含水量,使其呈流動狀態(tài),灌入后,振搗棒插入振搗,保證其密實。再者每一層壓實后,即可以進行下一層施工,不需檢測壓實度,上道工序和下道工序銜接緊密,縮短了臺背及管溝回填施工時間,減少了工期,適合于城市道路改造工程。

5.3 保證工程質(zhì)量。一般土的臺背及管溝的回填,一直是施工的敏感部位,容易出現(xiàn)“跳車”及管溝回填土的沉陷。幾條市政改造工程的實踐證明,采用固化粉煤灰進行臺背及管溝回填,不會出現(xiàn)沉降,解決了回填這一施工難題。

6 推廣的目的和意義

固化粉煤灰橫跨環(huán)境工程、建筑材料、水工結(jié)構(gòu)、土力學(xué)等多個學(xué)科。一方面,粉煤灰堆積如山,開發(fā)大用量的粉煤灰利用方法是亟待解決的難題,粉煤灰的利用有利于環(huán)境保護;另一方面,經(jīng)過長期的工程實踐,利用工業(yè)廢渣粉煤灰為主要原材料,摻入固化劑,形成固化粉煤灰混合料,利用該混合料進行臺背及管溝回填,成功地解決了常溫固化粉煤灰的技術(shù)問題、經(jīng)濟問題和可持續(xù)發(fā)展問題。固化粉煤灰的抗堿強度高,抗溶蝕、抗?jié)B、抗凍性能好,成本低,遠遠低于取土運土的費用,這樣既大量利用了粉煤灰,又不因取土修路破壞農(nóng)田,為市政工程臺背及管溝回填提供了一種新材料、新技術(shù)。

[1]張瑞榮,侯浩波,賈海紅HAS固化粉煤灰、石屑作為渠道襯砌材料的研究與應(yīng)用[J].中國資源綜合利用,2003年03期.

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