浅谈三渣基层中粉煤灰的应用及含硫量过高引起路面起拱问题

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈三渣基层中粉煤灰的应用及含 硫量过高引起路面起拱问题 摘要:本文介绍了粉煤灰在三渣基 层中的应用，同时着重分析了粉煤灰含 硫量过高引起的路面起拱问题，由于粉 煤灰含硫量过高严重影响了路面的平整 度和使用功能，所以本文也对含硫量的 上限确定做了简要的介绍。 中国论文网 /2/view-12870615.htm 关键词:三渣基层；粉煤灰；含硫 量；路面起拱 Abstract: This paper introduces three basic slag fly ash in application, and emphatically analyses the fly ash high sulfur content caused by pavement camber problem, because the fly ash high sulfur -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 content seriously influence on the pavement smoothness and the use function, so this paper also set the upper limit of sulphur are briefly introduced. Key words: three basic slag; fly ash; sulfur content; pavement camber 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 1 三渣基层的应用背景 1.1 粉煤灰作为工业废料引入道 路基层 粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中 收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主 要固体废物。大多数以煤为燃料的发电 厂，都将原煤磨成细粉，然后经过预热 的空气，以一定的比例沿煤粉管道吹入 炉膛内进行燃烧，煤粉中的不燃物因受 高温和表面张力的作用形成球形颗粒， 随着烟气流向炉尾，这些不燃的灰分经 过除尘器的作用，被分离出来，即形成 粉煤灰。大量的室内试验表明，我国火 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 电厂粉煤灰主要含 Si、Al、Fe、Ca 及 其氧化物等主要成份，属于具有较高的 活性的火山灰性质，是良好的筑路材料。 对粉煤灰利用，不仅可改善环保，提高 工程质量，而且可降低工程造价。所以 粉煤灰作为工业废料应用于道路工程是 发展的必然趋势。 1.2 粉煤灰脱硫工艺 根据国家经济贸易委员会 2000 年 2 月 21 日颁布的火电厂烟气脱 硫关键技术与设备国产化规划要点 ， 我国现阶段主要采用石灰石（石灰）- 石膏湿法脱硫工艺。湿式石灰石（石灰） -石膏法具有稳定、高效、吸收剂价廉 易得、煤种适应范围宽，并有较大幅度 降低工程造价的可能性等优点。石灰石 （石灰）-石膏湿法脱硫工艺主要原理 是石灰石经破碎、制粉后配置浆液进入 吸收塔，在吸收塔内烟气中的二氧化硫 首先被浆液中的水吸收，再与浆液的反 应生成，被鼓入的氧化空气中的氧化， 经过旋流分离、洗涤和真空脱水，最终 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 生成二水石膏晶体，即形成脱硫石膏。 2 粉煤灰的作用机理及其含硫物 的膨胀机理 2.1 粉煤灰在三渣基层中的作用 机理 三渣基层是用石灰和煤渣按一 定的配合比,并掺入一定量的粗集料，加 水拌合、摊铺、碾压、养生而成型的基 层。三渣基层的强度形成与发展是通过 机械压实、离子交换反应、氢氧化钙结 晶和碳酸化反应，以及火山灰反应等一 系列复杂、交织的物理-化学作用过程 完成的。离子交换反应使得石灰浆中的 游离钙离子和庆阳跟离子与细粒土粘土 矿物中的钠离子、氢离子发生离子交换， 从而减薄粘土颗粒水膜厚度，促使土粒 凝集和凝聚，并形成稳定团粒结构，这 是三渣基层获得初期强度的主要原因。 粒土颗粒表面少量的活性氧化硅、氧化 铝在石灰的碱性激发作用下，与氢氧化 钙发生火山灰反应，生成不溶于水的水 化硅酸钙和水化铝酸钙等，这些物质遍 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 布于粘土颗粒之间，形成凝胶、棒状及 纤维状晶体结构，将土粒胶结成整体， 使得三渣基层的刚度增大，强度和稳定 性提高。氢氧化钙结晶和碳酸化反应及 火山灰反应缓慢且过程较长，这是形成 三渣基层后期强度的主要原因。 粉煤灰是道路工程中常用的工 业废渣，其中含有较多的活性氧化硅和 活性氧化铝，这些化合物可与饱和的氢 氧化钙溶液发生火山灰反应，具有水硬 性特征。粉煤灰是一种缓凝物质，表面 能较低，难以在水中溶解，导致三渣基 层中的火山灰反应缓慢，早期强度较低， 但后期仍保持一定的增长速度，有着较 高的后期强度。粉煤灰颗粒呈空心球体， 密度小而比表面积大，掺加粉煤灰后， 三渣基层的最佳含水量增大，最大密度 减小，其强度、刚度和稳定性都有不同 程度的提高，尤其是抗冻性有较显著的 改善，干缩系数和温缩系数也相应减小， 粉煤灰的掺加提高了路面结构的抗裂性 能。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 2.2 含硫物的膨胀机理 虽然粉煤灰的加入可以提高三 渣基层的强度和稳定性，但是由于各火 电厂脱硫工艺的不同，使得出厂的粉煤 灰含硫量有所差异，粉煤灰中硫含量过 高会对路面基层产生影响，导致其膨胀 开裂。下面对粉煤灰中含硫物的膨胀机 理作简要介绍。 粉煤灰中的含硫物是以的形态 存在的，含有 的粉煤灰应用于路面基 层时，遇水发生反应产生水化产物，在 三渣基层强度形成的后期发生体积膨胀， 致使三渣基层出现开裂。具体的化学反 应过程如下： 以上的这些化学反应使得三渣 基层发生体积膨胀，实验表明其中与 反应生成时，三渣基层体积增大到原来 的 1.9 倍左右；溶解于后一部分与活性 酸性金属氧化物等、和反应生成（俗称 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 钙矾石，结构式为，三方晶系，假六方 针状或柱状晶体） ，三渣基层体积增大 到原来的 2.2 倍左右。由此可见，含硫 物对三渣基层的体积稳定性具有很大的 影响，是其三渣基层开裂破坏的主要原 因之一。 在含硫量较高的粉煤灰中，以 形式存在的含硫物水化速度比较慢，当 达到饱和溶解度结晶析出二水石膏时， 已为水化过程后期，三渣基层已经具有 一定的强度，此时结晶析出二水石膏发 生体积膨胀就会导致三渣基层的开裂。 同时粉煤灰中与活性酸性金属氧化物和 反应生成钙矾石的过程发展速度很慢， 是在三渣基层水化反应到一定程度时进 行的，而此时三渣基层同样具有了一定 的初期强度，所以钙矾石生成导致的体 积膨胀也会引起三渣基层的开裂。 以 上两点就是三渣基层由体积膨胀而导致 基层开裂，进而丧失强度的主要原因。 3 粉煤灰含硫量过高引起的病害 及含硫量上限的确定 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 我国公路路面基层施工技术 规范 （JTJ034-2000）中对粉煤灰的规 定为：“粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉 产生的粉状灰渣。绝大多数粉煤灰的主 要成分是二氧化硅（）和三氧化二铝 （） ，其总含量常超过 70，氧化钙 （）含量一般在 26，这种粉煤灰 可称做硅铝粉煤灰。试验证明，即使粉 煤灰的烧失量达 20，也能组成强度符 合要求的二灰集料(或二灰土)混合料。 只有当烧失量超过 30时，混合料的强 度才有明显下降，因此我国规范对烧失 量作了较宽的规定。在对粉煤灰的原材 料的要求中硫的含量并没有引起足够的 重视，但是粉煤灰中含硫量过高会对路 面基层产生影响，导致其膨胀开裂，继 而发展成为表面变形、凹凸不平，且结 构丧失强度严重影响路面的平整度和通 行性能。 我国公路路面基层施工技术 规范中并没有对应用于路面基层的粉 煤灰含硫量作具体的规定，但是上海市 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 质量技术监督局依据煤中全硫的测定方 法 GB/T 214-1996，石油产品硫含量测 定法（燃灯法）GB/T 380-1977 ， 深 色石油产品硫含量测定法（管式炉法） GB/T 387-1990，煤样的制备方法 GB 474，商品煤样采取方法 GB 475 ，石 油液体手工取样法 GB/T 4756-1998 及 石油产品硫含量测定法（X 射线光谱法） GB/T 11140-1989 制定了上海市地方标 准 DB31/267-2002，从中我们可以了解 具体的硫含量上限，如表 1。 表 1 硫含量及试验方法 燃料种类 硫含量 % 试验方法 煤炭或煤制 品 电厂用煤 0.70 其他用煤 0.80 柴油 0.20 GB/T 380 或 GB/T 11140 （重质）燃料油 1.00 GB/T 387 注：硫含量均为质量百分比；煤