道路材料粉煤灰的使用及其环保措施

陆锦宇

【摘 要】本文对粉煤灰作为道路材料进行研究，分析粉煤灰作为建材方面的优点以及具体的使用情况，并从其产生的污染和环境保护方面对粉煤灰进行合理评价，针对其作为道路材料所造成的环境污染制定措施进行改善，确保减小粉煤灰产生的污染，达到可持续发展和环境保护的目的。

【关键词】粉煤灰；道路材料；环境保护

1.引言

早在20世纪70年代，粉煤灰作为火电厂以煤粉为原料来发电所剩下的产物，被人们视为废渣。随着相关技术的发展，即粉煤灰烘干机、粉煤灰球磨机等设备的研发，粉煤灰变废为宝，其质量得到改善，因便于开发而广受关注，因此粉煤灰成为优秀的建筑原料和化工产品的原料，其作为道路材料的价值被开发，目前，粉煤灰作为重要的建材被广泛用于水泥行业。故对粉煤灰的研究是十分必要的。

2.粉煤灰的组成

2.1 化学成分

粉煤灰主要由硅、铁、铝氧化物及一定量的钙、镁、硫氧化物组成。我国火电厂所产的粉煤灰主要氧化物成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2。煤的灰量变化范围很广，世界各地煤层的煤的成分组成不同，甚至同一片煤区的煤其化学性质也可能有差异，原煤质量的差异会直接影响粉煤灰的种类，其性能也会发生改变，SiO2、Fe2O3、Al2O3的含量、烧失量等因素会直接影响粉煤灰在道路工程使用方面的性能。

2.2 结构与性质

用SEM光学显微镜观察可知，粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的复合结构的混合体，由不同形态微粒组成，球形颗粒为主要颗粒占总量的60%以上，球形颗粒中空心微珠占38～45%，不规则和多孔玻璃体占38～40%，加上磁珠、漂珠总量可达90%以上。玻璃体通过高温煅烧储存大量的化学内能，是粉煤灰活性的主要来源。粉煤灰粒径一般平均粒径为40μm，孔隙率为60%～75%，粉煤灰为多孔结构，其比表面积2500～5000cm2/g。检验颗粒组成成分计算玻璃體的含量，可粗略推测粉煤灰的活性。

粉煤灰的性质分为物理性质和化学性质。粉煤灰的物理性质包括密度、细度、标准稠度等，这些性质是化学组成的宏观表现，由于粉煤灰的各成分的含量差异很大，故其物理性质也在一个范围内波动。

粉煤灰作为人工混合灰质材料，其本身没有水硬胶凝性能，但粉末状的粉煤灰可与其他碱土金属氢氧化物发生反应，故水硬胶凝性为粉煤灰主要特性，其组成的材料耐久性也会得到加强。

3.道路材料

粉煤灰作为道路材料其主要特性包括：质量较轻，颗粒均匀，具有较强的水硬胶凝性。在公路填筑路基的施工过程中会使用到粉煤灰，研究发现粉煤灰在实际运用中有以下特点：

（1）自重较轻。在地质情况较差的环境中，粉煤灰可作为一种填料被使用在软弱地基中。

（2）强度较高。相对比土，粉煤灰的内摩擦角要更大，大约在18°～33°之间，能够为路基强度提供良好的稳定性。粉煤灰的CBR值较高，也可以在施工过程中提供较高的强度。

（3）压缩性小。同等条件下，粉煤灰的压缩系数要比土小得多，故粉煤灰路基沉降变形较小，对道路的伤害也会减小。

粉煤灰路基公艺其施工简便，充分地利用了工业废料，粉煤灰路基施工公益具体流程图如下：

粉煤灰路基断面主要采用纯灰填筑和灰土间隔填筑，多采用“包芯法”和“分层法”。“包芯法”用粉煤灰填充路芯，外侧用粘性土包裹。“分层法”用一层或多层粉煤灰加铺土层，相间填筑。施工完成后结构断面图如下：

4.粉煤灰对环境的污染及环保措施

目前，我国的主要发电方法是火电法，随着经济发展，火电厂规模逐渐扩大，增加了粉煤灰的排放量。当前对于粉煤灰生产及其使用过程中产生的污染成为社会一大难题，故对于粉煤灰的污染治理是尤为重要的。

4.1 粉煤灰造成的环境污染

粉煤灰作为道路材料用于公路建设时，由于其特性，易造成大气污染，在运输、储存、使用过程中易产生扬尘，成为空气污染的主要因子。主要污染物为颗粒物污染，在使用过程中对生态环境造成污染，主要污染物也为颗粒物。粉煤灰由于本身的特性若排入水系会造成河流淤塞，并且影响水质造成生态系统破坏，其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。对于地表水及地下水也易造成污染，主要为持久性污染物[1]。粉煤灰含高盐高碱，下渗到土壤中会导致土壤盐碱化，不适合农作物的种植，严重影响农业生产和生态环境。

4.2 相关环保措施

（1）粉煤灰的运输。在选择粉煤灰运输方式时，应因地制宜，参考技术、经济环保等因素，进行综合比较分析。在运输过程中应严格选择运输车，防止泄漏和抛撒，必须做好封闭工作，用密封材料进行掩盖。在装卸过程中，应采取湿法装卸，防止粉煤灰扩散造成二次污染。

（2）粉煤灰的存储。对于不能及时运用的粉煤灰要修筑贮灰场储存，做好场地硬化及防水工作。贮灰场的选址应远离居民生活区且远离环境敏感的风向区域，做好隔离工作，在贮灰场周围修筑防风墙。对于储藏的粉煤灰要尽快安排使用减少库存量，合理施工。

贮灰场的容积应按下式计算：

V=Ve+W=（G-U）T/ρ+W

其中V—贮灰场总容积

Ve—贮灰场有效容积

W—洪水调洪容积

G—粉煤灰的年灰渣量

U—实际利用的灰渣量

T—贮灰年限

Ρ—粉煤灰干密度

（3）粉煤灰的使用。在路基填筑时，严格控制倒渣车二次倒运所产生的污染，同时应做好除尘、防尘措施。应注意晒水、碾压，做好粉煤灰路基密封工作。填筑过程中准备好覆盖材料，以防产生扬尘，并做好排水工作，防止粉煤灰受潮而影响路基强度和耐久性，同时也防止受到雨水冲刷而污染地表环境。

5.结语

随着“一带一路”战略的提出，公路修筑将不断增加，粉煤灰的利用研究将越来越多。环境保护和可持续发展观念作为经济发展的指标，对于粉煤灰等工业废料的综合利用与资源化已成为制定可持续发展战略的重要组成部分。粉煤灰综合利用技术是，通过技术研究确保其可持续发展性，合理利用，在作为建筑材料的同时又能解决粉煤灰产生的环境污染问题，可以被广泛利用于各行各业中，粉煤灰将成为一种热门材料。

参考文献：

[1]石治峰，关于粉煤灰建筑材料的环境保护措施，2010.5.endprint