结合工程实例论工业废渣在道路建设中的应用

结合工程实例论工业废渣在道路建设中的应用摘要:本文论述了粉煤灰及煤矸石用于道路铺筑不仅能改进道路的路用性能,并能减少环境污染,变废为宝,并结合咸阳地区工程实例来分析工业废渣应用于道路铺筑的有效性。

关键词:工业废渣环境污染道路基层

火力发电所产生的粉煤灰与煤炭开采及利用过程中所产生的煤矸石已成为中国工业固体废弃物的两大重要污染源,这种对环境和公众健康损害巨大的污染物却常被人们所忽视,据我国不完全统计,2009年,中国粉煤灰的产量已经达到了3.75亿吨,相当于2009年中国城市生活垃圾总量的两倍多。而煤矸石曾被看作为“工业垃圾”,全国每年煤矸石的排放量大约为3.8亿吨。

在利用率方面,近年来我国粉煤灰平均利用率不足30%,同时,煤矸石的利用率也不足30%,剩下的接近70%的工业废渣都丢弃在城市郊区或者排入河流、湖泊及海洋。这些工业废渣不仅占用场地,污染环境,对周边的工农业生产和人民生活造成一定的影响,如何综合利用工业废渣引起了国内外高度重视。

近年来,我国部分城市利用工业废渣铺筑道路基层或底基层,不但保证了路面的使用品质,降低道路的工程造价,并且将工业废渣“变废为宝”,具有显著的经济效益和社会效益。现结合陕西省咸阳市地区部分工程实例对这些工业废渣的工程特性进行简述如下。

1 粉煤灰的材料特性

粉煤灰是火力发电厂煅烧煤炭产生的粉状灰渣,其主要成分是二氧化硅(SiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)和三氧化二铝(Al2O3),三种成分的总含量一般要求超过70%。温度在700 ℃时烧失量宜要小于或等于10%,当烧失量达不到上述要求时,应经过试验确定混合料强度符合要求后方可采用。粉煤灰比表面积宜大于2500 m2/g(细度应满足90%通过0.3 mm筛孔,70%通过0.075 mm筛孔)。

道路上常采用粉煤灰与石灰共同作用,来稳定道路的基层或底基层,石灰和粉煤灰就是我们常说的“二灰”,二灰稳定基层或底基层具有较好的稳定性及水稳性,板体强度高、稳定性好,且强度随龄期不断增加,混合料收缩性小,适应各种气候环境和水文地质条件。二灰稳定道路基层的原理是粉煤灰中含有较多的二氧化硅、三氧化二铝等活性物质,而石灰在水的作用下形成饱和的Ca(OH)2溶液,粉煤灰中的活性氧化硅和三氧化二铝在Ca(OH)2溶液中发生火山灰反应,生成水化硅酸钙和铝酸钙凝胶,把颗粒凝结在一起；随火山灰反应的进行,水化物不断产生而结晶硬化。当外界环境温度较高时,二灰稳定基层强度增长快,因此,二灰稳定基层及底基层应在热季施工,并加强保湿养生,在室外温度低于5 ℃时,二灰稳定基层强度基本上不增长。

2 工程实例

咸阳市某次干路基层采用二灰稳定碎石,其采用重量配比(石灰∶

粉煤灰∶碎石=6∶14∶80),底基层采用石灰土,在道路施工过程中充分保证二灰稳定碎石基层的养护时间及养护湿度,道路在使用10年后,其道路仍具有较好的路用性能,道路上存在较少的车辙、坑槽、龟裂等病害,在道路进行面层整修过程中,发现二灰稳定碎石基层仍具有较好的强度、板体,这充分说明二灰稳定碎石基层具有较好的耐久性,保证城市道路的服务水平,经过咸阳市多年的探索,粉煤灰做成的二灰碎石基层,已成为咸阳市比较理想的城市道路结构,对改变道路质量,提高工程进度有很大作用。

3 煤矸石的材料特性

煤矸石是与煤伴生或共生的一种坚硬岩石,经过煤炭开采和洗选加工所排出的固体废弃物。煤矸石中含有大量的硅(SiO2),铝(Al2O3),钙(CaO),镁(MgO)等氧化物和碳(C),其活性物含量一般在60%以上,有害物质如SO3等含量很小。

4 工程实例

咸阳市彬县以煤炭为主导产业,在开采煤炭的过程中所排出大量的煤矸石,一方面占用了彬县大量的耕地；另一方面又污染环境；咸阳市彬县在修建某条滨河路过程中,由于路床含水量较大,为软土地基,其常规处理软土地基的方法是换填或采用石灰稳定,彬县缺乏石灰,从其他县区购买,其运费较贵,因此,结合咸阳市彬县的当地情况,采用煤矸石进行换填,处理路床60 cm,经现场试验段验证,采用煤矸石换填软

土路床,一方面保证道路路床的压实度;另一方面又节约工程造价,变废为宝。通过初步估算修建一条14 m宽的城市道路,当处理路床厚度为60 cm时,1 km道路煤矸石用量达10080 t～12240 t之多,可见对煤矸石的处理是相当可观的,而且道路利用煤矸石的成本仅为常用材料的1/3,它的经济效益和社会效益是显著的。

5 结语

如何能有效的利用工业废渣,化危害为有利,具有良好的经济和社会效益,将工业废渣用于筑路可以节约工程造价,改善道路质量,咸阳市城市道路工程建设过程中,利用工业废渣已进行了一定的探索,但有些问题还需要进一步研究解决。

参考文献

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