粉煤灰资源在路面工程中的应用

摘　要：文章对粉煤灰用于路面工程中存在的问题以及关键技术和措施进行分析讨论，并对粉煤灰对路面工程的效益进行大胆试验，得出结论：粉煤灰资源在路面工程中的应用有着巨大的社会效益、经济效益和环境效益。分析的结果以期对相关工作人员提供帮助。

关键词：粉煤灰　资源化处理　路面工程

中国是世界上最大的生产和消费煤炭的国家，特别是自改革开放以来，电力工业的快速发展，导致粉煤灰的排放量逐年大幅增加，如果不增加处理的力度，将会给资源利用和环境保护带来不可估量的严重后果。因此，从长期看，作为固体废物的粉煤灰，近年来在国际能源供应紧张和环保要求下，已经得到了重视，并引起世界各地对粉煤灰综合利用的关注，还开展了广泛的研究，取得了一些进展。近年来，有人提出利用粉煤灰用于路面工程，以解决粉煤灰的利用率问题，同时节约路面工程的成本，以期取得巨大的社会效益、经济效益和环境效益。

一、粉煤灰用于路面存在的主要问题

按照粉煤灰颗粒形貌，把粉煤灰颗粒分为海绵状玻璃体（包括颗粒较小和更致密，孔玻璃体和颗粒，多孔玻璃体）、玻璃微珠、和碳粒3种。其中，玻璃微珠作为单体存在，表面积大，强度高，球状，具有良好的表面效应; 海绵状玻璃体和碳粒，往往共生存在，强度较低主要是多孔的粗糙和不规则片状，表面效应差，应用某些技术粉煤灰在玻碳粒子分离粉煤灰表面积和表面活性，提高其性能上的差异，粉煤灰资源的要求。

目前，国内和国际公认的只有高品质的粉煤灰可直接用作道路材料，大部分粉煤灰含碳量较大，碳粒子所形成的不完全燃烧煤粉锅炉炉膛，不仅煤粉的热量减少，还会降低粉煤灰的品质，这种类型的粉煤灰，如果不加以解决就应用于道路工程，将导致在混凝土中的水的需求增加，造成密度较低的孔隙率增加，也显著影响减水剂内容具体的外观均匀和颜色，碳粒子经常在泌水的过程中逐渐与浆分离，上升到混凝土路面，影响到混凝土表面质量，因此，较高的含碳量是导致粉煤灰质量差，并难以推广的主要原因。

大部分粉煤灰的粗颗粒的含量较大，80um的方孔筛一般在10％至30％，粉煤灰不符合混凝土混合物的基本要求。研究已经表明，粉煤灰中的粗颗粒主要是碳颗粒、游离碳颗粒和多孔玻璃体的共生体而组成的。提高其细度可显著提高粉煤灰混凝土空气含量的密度，从而显著提高粉煤灰的强度、可耐久性、操作性和耐磨损。应用分离技术将粗颗粒单独的分离出去，可以显著提高粉煤灰的细度，以提高粉煤灰质量，有利于提高粉煤灰混凝土早期强度。作为符合路面材料要求粉煤灰混凝土具有良好的耐磨性和耐久性，大部分粉煤灰有更多的游离碳颗粒、碳颗粒和宽松玻璃体，这些容易造成总强度低，吸水性强，形成在粉煤灰混凝土中耐磨性差、强度低、含气量大的问题。脱碳后，绝大多数的成分可以使粉煤灰的玻璃珠和颗粒更小、更致密。孔隙小的玻璃体具有强度高、耐磨性好的特点，这些有益的减少混凝土的气体含量的成分，便于提高混凝土的抗耐久性和耐磨性。

二、关键技术和措施

1.粉煤灰预处理

通过一定的技术使粉煤灰的碳粒子和无机灰粒分别带相反电荷，将电荷煤粉灰引进高压静电场，彼此分离的碳微粒和烟尘颗粒由于不同的电气性能而相互分离;按照颗粒的偏转程度，粉煤灰将被划分成不同的直接利用资源--灰分和碳粉灰，其中灰分占主要成分，称为脱炭粉煤灰。

2.粉煤灰混凝土路面的铺筑

进行了粉煤灰混凝土路面的铺筑实验。试验路位于郑州西南郊区，属于公路水泥混凝土路面修补。工程修补范围K9+910 K20+240，共836平方米，24厘米的混凝土板厚度，工程量较大。按照设计要求，施工完毕后，4 D 3 d的70％的混凝土板C30的混凝土完全符合设计强度80％以上。自1998年以来建设开始，到最终的完成，过程严格按照施工要求，在施工过程中，由于部分路段煤粉灰的加入以改善混凝土的和易性，这大大方便了施工，节约了水泥，降低了工程造价。

3.路面质量检测

掺粉煤灰和未掺粉煤灰路段的强度相关性很好,对在施工中制备的混凝土试件的3, 7, 28 d 抗压强度和抗折强度的测试，以及河南省道路检测中心无破损检测车( FWD) 进行的路面质量检测结构均表明,该项目符合国家有关工程技术标准的质量。

三、效益分析

以混凝土板厚24 cm，路面宽26m的公路计算,每km 需混凝土6 240m3。应用脱炭粉煤灰建设1公里的路面，直接经济效益高达14~88万的。同时，粉煤灰的应用，节省电厂粉煤灰的排放和处理费，对副产出碳含量超过90％碳粉，不仅可以作为热值高的高品质燃料出售，对炭黑的替代产品，直接供向塑料厂、橡胶厂和其他大型炭黑企业，以生产高附加值的经济体。随着中国经济的快速发展，环境的污染和能源短缺正日益成为制约经济发展的关键因素，提高粉煤灰利用率将产生显著的环境效益、经济效益和社会效益。

四、结论

煤粉分离技术的应用，将粉煤中未燃尽炭粒分离出去，从根源解决了劣质粉煤灰泌水多，颗粒过粗、需水量大的问题，为粉煤灰的资源利用开通一个新的途径。粉煤灰预处理后产生的炭粉用于制备炭黑,其余的脱炭粉煤灰用于路面工程和道路建设，可以产生巨大的经济效益和环境效益，具有十分重要的意义，尤其在缓解能源危机，减少环境污染，促进资源综合利用方面意义更加深远。

参考文献

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