粉煤灰在复合地基中应用探究现状

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1、粉煤灰在复合地基中应用探究现状　　摘要随着我国电力工业的发展，粉煤灰的排放量急剧增加。粉煤灰的综合利用有着重大的应用价值。粉煤灰在岩土工程中广泛应用于土体的改造处理，根据粉煤灰的特点以及软土的特性，探讨了粉煤灰在二灰桩中的应用和作为水泥搅拌桩外掺剂的固化机理。关键词粉煤灰;二灰桩;水泥搅拌桩;中图分类号：X752文献标识码：A引言我国是个产煤大国，主要以煤炭作为电力生产的基本燃料。电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加。因此，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决环境污

2、染，资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所需要解决的环保问题之一。粉煤灰是放错位置的宝贵资源，如果广泛应用于岩土体的整治处理,将使排放量巨大的工业废渣粉煤灰可以得到有效的利用，提高社会经济效益，达到绿色发展要求。本文针对高含水量，高有机质含量软土[1]，探讨了粉煤灰作为桩体固化材料在复合地基中的应用。粉煤灰的组成及特点12粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，就我国目前而言，一般是指燃煤电厂和供热锅炉所排放的废气中的固体颗粒经收集起来的矿渣。其中工业上特别是土木工程中运用的粉煤灰主要是来自电厂。粉煤灰根据它含游离氧化钙

3、的含量[2]来分类：低钙灰(Ca0≤10%)、高钙灰(Ca0＞10%)；按细度[2]来划分为：按45μm方孔筛筛余量，Ⅰ级不大于12%，烧失量小于5%；Ⅱ级不大于25%，烧失量小于8%；Ⅲ级不大于45%，烧失量小于15%。我国电厂粉煤灰主要化学组成（%）相关信息,如表1所示：表1.粉煤灰化学成分粉煤灰在复合地基中的应用粉煤灰在二灰桩中的应用二灰桩是以粉煤灰和石灰二者混合硬化成型的新型桩体[4,5,6]。粉煤灰和石灰的掺入比不同，桩的作用机理也不一样。当以粉煤灰为主，外掺加少量石灰时称为粉煤灰-石灰桩[7]，由室内无侧限抗压强度试

4、验[4,5]可得：粉煤灰和石灰的最佳比例为9:1--8:2，当二者混合击实时干密度越大，无侧限抗压强度值越大。在对南京秦淮河边软土进行室内装桶试验[4]中，桩体的无侧限抗压强度和干密度,如表2和表3所示：12表2.桩体的无侧限抗压强度和干密度表3.试验前后土及桩体的含水率从表中可看出随着干密度的提高使无侧限抗压强度也有很大提高，同时粉煤灰桩具有很好的透水性能[5]，可以有效减少地下水对地基土危害，同时对桩间土和桩周土的挤密以及保证桩体与土体的摩擦力的提高发挥重要作用。张小平[6]等研究认为，粉煤灰桩对侧摩阻力提高起到一定作用，同

5、时指出侧摩阻力和桩身应力最大值发生在土体下大约1--2m处，如图1,图2所示。在软土地质地下水头普遍接近地表的情况下，粉煤灰的水稳性较好，可以减少地下水对桩体的破坏。图1.桩身应力与深度的关系图2.桩侧摩阻力与深度的关系俞仲泉[7]等在粉煤灰桩应用于软粘上地基的加固研究中，得出复合地基承载力较天然地基提高了142%，桩间土承载力提高了46%，取得了显著的加固效果。（2）对于石灰-粉煤灰桩[7,128]，其一般配比为，粉煤灰:生石灰=3:7--1:9(按重量)。由于工程造价便宜且施工工艺简单，在地基加固工程中被大量应用。生石灰桩适

6、用于含水量高的软粘土，杂填土，淤泥质粘土和砂质粘土等[10]。固结机理[8,9,10]不仅具有置换和挤密作用，还有化学膨胀作用，即首先是生石灰对桩孔土体的吸水固结，进而使土体温度升高膨胀挤压以及离子交换[10]等加固土体，接着引入粉煤灰，进一步的提高地基的水稳定性和力学性能，使桩身整体具有更高的强度和刚度，改善了仅仅使用石灰桩的桩心软化现象[9]。王梅[8]等学者通过电镜扫描试验从微观角度去观察土体内部结构变化和孔隙性变化，发现加固后的大孔隙率减少，无害孔隙量增加。由于生石灰和水的反应局部放热量大，容易引发制桩喷灰和地表隆起的问

7、题[10]，一般采用缩短制桩时间和及时封顶或采用套管法制桩防止发生喷灰现象，增加地表外加压力、采取跳打[10]等方式避免发生地表隆起现象。2.粉煤灰在水泥搅拌桩中的应用水泥深层搅拌法[11]适用于加固软土地基、深基坑开挖，止水幕墙等方面，粉煤灰在水泥搅拌桩中加固是利用水泥和粉煤灰在土中固化效果的相互补充，通过搅拌机械将需加固土体与水泥粉煤灰的强制拌和，使混合土凝聚硬化，固桩在一系列的物理化学反应作用下硬凝成具有一定强度的固化土，从而大大地提地基承载力。（1）粉煤灰在水泥土中的作用机理粉煤灰微观形态中玻璃体内的可溶性Al2O312

8、，SiO2的含量和玻璃体的解聚能力[3]是决定粉煤灰活性的主要因素。当水泥浆与土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物质很快与粘土中的水发生水解和水化反应，在颗粒间形成各种水化物，形成高浓度的OH-碱性环境，粉煤灰玻璃体的解聚能力提高，促使Si--0,Al--0键的断裂，激