高含硫粉煤灰引起的路面破坏机理分析

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1、44道路交通城市道桥与防洪2012年11月第11期高含硫粉煤灰引起的路面破坏机理分析肖杰(苏州市慧杰工程设计有限公司，江苏苏州215011)摘要：昆山开发区多条主干道都发生了大面积的路面波状隆起现象。现场开挖和取样分析发现面层以下的二灰碎石层和二灰稳定层出现大面积破坏，工程中使用的粉煤灰中三氧化硫含量达到10％以上。通过试验，分析了高含硫粉煤灰的含硫量和现场取样的残余膨胀率，介绍了高含硫粉煤灰产生体积膨胀的机理，探讨了改善高含硫粉煤灰体积安定性的方法。关键词：高含硫粉煤灰；路面结构层；体积安定性；路面破坏中圈分类号：U412．22文献标识码：B文章编号：10o9—7716(2012)11

2、-0044—02新回到粉煤灰中，结果使得粉煤灰中硫的含量大1概述大增加，如果采用此种粉煤灰作为路面基层，可能昆山开发区长江南路东侧路面在2008年春季会出现相关问题，而目前相关研究还不是很多，没发现有大面积隆起现象。另外，在黄浦江路、南浜有引起大家的足够重视。吴德曼l6】和高艳龙l7l研究路、纵八路、同丰路、杨树路、金沙江路、顺陈路、纵了高含硫粉煤灰基层引起路面开裂的原因，但没六路、横一路、横二路、横五路、中心路、前进东路、有提出相应的解决方法。此外相关研究尚不多见。规九路、规十三路、港池路、青阳路和盛希路2005粉煤灰中的s多以CaSO的形式存在，含有年大修板块等亦有路面突起现象。现场

3、踏勘探坑CaSO的粉煤灰遇水发生反应产生水化产物，在路检查发现：发生隆起变形的区域，二灰碎石层大多面基层和底基层中，使用二灰(粉煤灰+石灰)或未板结，呈散体状。现场初步判定为二灰碎石层中二灰碎石(碎石+二灰)层，高含硫粉煤灰与石灰的粉煤灰与石灰运行过程中形成的矿物吸水结晶发生反应而板结，在强度形成的后期发生体积膨体积膨胀造成的。为了更明确判定膨胀原因以制胀，从而导致路面基层出现开裂。其反应的具体过定治理方案，河海大学进行二灰碎石层和二灰稳程如下：定层的物理力学特性研究，在此基础上分析路面CaO+H2O—}Ca(OH)2发生膨胀破坏的原因。CaSO4+H2O—CaS04·2H203CaO·

4、A1203·6H20+3CaSO4·2H2O+H2O---~3CaO·2高含硫粉煤灰产生体积膨胀的机理A1203·3CaSO4·32H20粉煤灰作为高速公路和城市道路的结构层的以上这些反应都使混和料发生体积膨胀。其中填筑材料已经成为粉煤灰利用的一条重要途径。CaO与H0反应生成Ca(OH)：时，固体体积增大到使用石灰或水泥固化粉煤灰作路面结构层一部分原来的1．98倍；CaSO溶解于H：0后一部分与活性可以节省土地资源、节省水泥和石材，从而降低工A1203、ca(on)2反应生成3CaO·A1203·3CaSO4·32H20程造价。普通粉煤灰在道路工程中应用已经多年，(俗称钙矾石Aft)，

5、固体体积增大到原来的2．22广大学者已经进行了长期的多方面的系统研究，倍，另一部分结晶生成二水石膏CaSO·2H：0，固体取得了大量的成果并用于实际工程，得到了很大体积增大到原来的2．26倍。由此可见，CaSO对胶的经济效益和社会效益。在我国道路设计规范中，凝材料的体积稳定性具有很大的影响，是其开裂二灰碎石层和二灰稳定层已经成为道路结构层设的主要原因。计的必要组成部分。在CaSO含量较高的粉煤灰中，有剩余的火电厂排放的SO是形成酸雨的主要原因，由CaSO存在，CaSO的水化速度很慢，当CaSO的溶于人们的环保意识逐渐加深和我国环保法的实解度达到二水石膏的饱和溶解度，并结晶析出二施，国家法

6、规规定火电厂向空气中排放的SO必须水石膏时，已为水化过程后期，此时二灰混和料已达标。因此，火电厂对排放系统进行改造，在排放经有一定的强度。结晶出二水石膏时伴随有体积系统加了一道脱硫的工艺，并且脱硫后的灰渣重膨胀发生，这样在混和料已有一定强度下发生体积膨胀就会导致二灰混和料稳定层开裂。收稿日期：2012—05—04另外，粉煤灰中CaSO与活性酸性金属氧化物作者简介：肖杰(1979一)，女，湖南邵东人，工程师，主要从事道路、桥梁设计技术管理工作。和生石灰(CaO)反应生成钙矾石同样导致固体体2012年11月第11期城市道桥与防洪道路交通45积膨胀。由于CaSO水解速率很慢，钙矾石的生成换算成

7、硫酸盐(CaSO)当量含量。试验结果见表2。是在二灰混和料及其胶凝材料水化反应到一定程表2二灰碎石层和二灰稳定层中细粒部分硫酸盐含量度时才能进行，而此时石灰粉煤灰胶凝材料的胶样品编号取样地点取样层位硫’结大部分已经完成，所以钙矾石生成的体积膨胀也是二灰混和料开裂的主要原因之一。以上两点就是为什么二灰混和料结构开始已具有强度，但后来会发生体积膨胀进而丧失强度，进而导致路面产生不均匀沉降甚至开裂的原因。在现场调查发现，二灰土底基层破坏比