1、摘要为探究粉煤灰固化施工在地基加固处理中的高效应用方法，分别将普通石灰、石膏、水玻璃溶液作为固化剂，制备不同灰水比的测试浆液。以某路面工程项目中的一小段废弃路段为试验路段，利用测试浆液实施地基加固处理施工，使用大型切割机将施工结果切割，作为试验试块，测试试块性能。结果表明：使用石膏作固化剂时固化粉煤灰浆液的初凝、终凝时间最短；以石膏为固化剂的固化粉煤灰浆液的地基加固方格试块的压实系数最大、无侧限抗压强度最高、低温强度最高，三者数值达到最高时的灰水体积比分别为 15:10、15:10、13:10。以石膏为固化剂时，固化粉煤灰浆液的地基加固方格试块的性能表现最佳。关键词粉煤灰固化施工；固化剂；地基
2、加固处理；初终凝时间；压实系数；无侧限抗压强度；低温强度文章编号：1005-9598(2023)-05-0094-05中图分类号：TU472文献标识码：A粉煤灰固化施工在地基加固处理中的应用陈艳茹，聂红宾，杨勃（陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南 714000）收稿日期：2023-05-18基金项目：陕西省自然科学基础研究计划（2022JQ-420）；陕西省教育厅专项基金（21JK0584）；陕西铁路工程职业技术学院科研项目（KJRC202004,KY2020-43）第一作者：陈艳茹（1984），女，回族，宁夏石嘴山人，副教授，硕士，2007 年本科毕业于北京交通大学土木工程专业，从事地下与隧
3、道工程方面研究工作，E-mail：。DOI：10.19889/ki.10059598.2023.05.022粉煤灰是燃煤电厂的主要固体废物之一。长久以来，粉煤灰的利用率较低，存放也非常困难，还会对周边造成不可抗性的土地污染与大气污染。粉煤灰具有良好的建筑材料特性，可以普遍投入到建筑、工业、农业等各种行业中，有很大的间接和直接利用空间1。粉煤灰主要由各类碳酸、有机硅酸、酸盐以及其他氧化物构成，从一些生产实例中可以看出，将粉煤灰作为地基加固处理中的材料，有很大的应用前景。20 世纪 90 年代后，我国公路建设工程在各种土木建设工程中异军突起，然而路堤边坡的稳定与路基的沉降一直是难以解决的问题，特别
4、是我国长江以南的地区，很容易发生泥石流、崩塌、滑坡等不良地质现象。随着国家对交通越来越重视以及华南地区经济的发展，山区交通运输越来越发达，在修建高等级公路时很多时候需要穿过软土地区，甚至还需要对高填方路堤进行建造。以上情况都很容易带来地基失稳的问题，从而严重影响道路的使用和质量，造成极大的经济损失，甚至威胁人们的人身安全2。因此，有效、经济地解决软土路基的沉降问题与稳定性问题已经迫在眉睫。传统的软土路基处理方法已经日趋成熟，然而其造价比较昂贵。应用粉煤灰对路基进行加固，对于降低工程造价有很大意义。在粉煤灰的应用中，由于直接应用时初期抗压强度较低，因此对其早期抗压强度进行提升是一个要点，最有效方
5、式就是在其中添加一定比例的固化剂，对其进行固化施工3。针对地基加固处理问题，大量学者展开了多角度全方位的研究，其中一些学者就尝试对粉煤灰固化施工技术进行应用，并取得了成功。综合以往取得的相关研究成果，本文针对粉煤灰固化施工在地基加固处理中的应用问题展开深入探究，考察固化剂、灰水比（粉煤灰与水的体积比）对固化粉煤灰浆凝结时间和地基加固方格试块性能的影响。1试验原材料与方法1.1试验原材料在试验中，使用的原材料包括：粉煤灰，型号 F1，引用格式：陈艳茹，聂红宾，杨勃.粉煤灰固化施工在地基加固处理中的应用J.煤化工，2023，51（5）：94-98.第 51 卷第 5 期2023 年 10 月煤 化
6、 工Coal Chemical IndustryVol.51No.5Oct.2023第 51 卷第 5 期本诺矿产品有限公司；普通石灰，型号 DF20，西京新型建材制造厂；石膏，型号 ZT303，西京新型建材制造厂；硅酸金属盐，型号 100#300#，战则生物科技有限公司；水。使用水与硅酸金属盐配制水玻璃溶液，两者体积比为 1:1.4。F1 型粉煤灰的结构为球状玻璃体，其具体性能如表 1 所示。1.2粉煤灰固化处理首先制备粉煤灰溶液，具体步骤如下：步骤 1：对粉煤灰进行研磨，称取一定质量后将其倒入量筒中。步骤 2：设计 9 种灰水比例（见表 2）的浆液，根据灰水比例加入对应体积的水，将量筒内的
7、物质搅拌均匀。步骤 3：称取一定量的各种固化剂，包括普通石灰、石膏、水玻璃溶液。在步骤 2 配制好的粉煤灰浆液中分别倒入上述 3 种固化剂，并迅速进行搅拌4。对于 3 种固化剂，分别制备每种灰水比例的测试浆液 3 份，共制备测试浆液 81 份，以供测试使用。1.3地基加固处理施工试验路是某路面工程项目中的一小段废弃路段，路面宽度为 15 m，路基宽度为 16.5 m。试验路地基加固处理施工的具体步骤如下：步骤 1：清理路基表面并洒水。步骤 2：运输粉土土方，并在路基上依次将土成堆堆放。由于粉土很容易散失含水率5，因此，不能马上将土摊开，待开始下道工序时，再推开土堆。步骤 3：以底基层厚度为依据
8、，按照松铺系数要求，使用推土机推开堆状土方，并稳压6。步骤 4：以素土实际含水率为依据对是否需要补水进行确定，当需要进行补水时，可以在前一天下午使用洒水车进行喷洒补水。步骤 5：按 2 m2 m 的尺寸打方格线，按制备的测试浆液的数量打出 81 个方格。对各方格内需要放入的测试浆液量进行计算，并分别在各方格内倒入各种固化剂不同灰水比的测试浆液。在该步骤中，施工时间控制情况为：固化粉煤灰搅拌后到运输至施工作业面的时间6 h，固化粉煤灰完成摊铺的时间8h，固化粉煤灰碾压振捣成型的时间16 h。在固化粉煤灰碾压振捣成型的操作中，首先使用插入式振捣器在每隔 30 cm 的间距处进行均匀振捣7，接着再使
9、用平板振捣器将整体整平振实。在碾压振捣成型后，还需要对固化粉煤灰进行养护8。具体养护步骤为：（1）覆盖砂垫层，厚度为 5 cm；（2）通过洒水的方式保持砂垫层湿润；（3）在 7 20 的气温下进行 7 d 的养护。步骤 6：使用装载机对人工操作进行辅助，将需要的结合料在土层上按量铺设。步骤 7：使用稳定土拌合机将结合料拌合均匀。步骤 8：使用推土机进行稳压。步骤 9：使用压路机压实。在该步骤中，需考虑碾压速度快慢的配合、胶轮碾压遍数、弱振以及静压9。压实工艺流程示意图如图 1 所示。步骤 10：对高程进行测量，并使用平地机精平。在精平时，需要注意的是不能进行薄层贴补。步骤 11：当表面起皮时，
10、可以再次使用压路机进行压实，并在压实时进行人工洒水。步骤 12：使用大型切割机将方格切割开来，对其进行各种性能的测试，具体过程如下：（1）测试试块的陈艳茹等：粉煤灰固化施工在地基加固处理中的应用表 1F1 型粉煤灰的性能安稳性/mm4.2棕（游离氧化钙）/%0.6棕（三氧化硫）/%2.6棕（含水率）/%0.6棕（烧失量）/%8.6棕（需水量比）/%107细度/%29.3表 2试验灰水比浆液序号12345灰水体积比10:1011:1012:1013:1014:10浆液序号6789灰水体积比15:1016:1017:1018:10开始使用履带推土机稳压一遍，使用平地机整平18 t 振动压路机静压一
11、遍振动压路机高频弱振两遍，低速行进脱皮严重？再次用胶轮碾压一遍结束图 1压实工艺流程示意图是否振动压路机高频弱振两遍，中速行进胶轮压路机碾压两遍，低速行进胶轮压路机碾压一遍，中速行进95-2023 年煤 化 工压实度，只有达到一定密度后，地基加固材料才能达到较高的变形特性与强度，抵抗外力10。（2）在不同养护龄期下测试试块的无侧限抗压强度，并对结果进行研究分析。（3）测试试块的抗冻性能，这是由于作为路基材料，温度稳定性也是一种重要的性能。2性能测试2.1固化粉煤灰浆凝结时间测试在测试试块性能前，首先测试固化粉煤灰浆液的初凝、终凝时间，以准确把握各种浆液的凝结时间，便于掌握实际运输与施工时间。使
12、用初终凝测定仪进行本次测定。不同固化剂每种灰水比的测试浆液的初凝、终凝时间测试结果如图 2 所示。根据图 2 测试结果可知：浆液中灰比例越高，其初凝与终凝时间越短；在 3 种固化剂中，使用石膏时固化粉煤灰浆液的初凝、终凝时间最短，使用石灰时的初凝、终凝时间居中，使用水玻璃溶液时初凝、终凝时间最长。2.2地基加固方格试块性能测试2.2.1压实度测试结果选择 3 种固化剂不同灰水比测试浆液的地基加固方格试块共 27 块进行压实度测试，在测试中，使用的测试设备为全自动压实度检测机，测试结果如表 3所示。根据表 3 可知：整体来说，以石膏为固化剂的固化粉煤灰浆液的地基加固方格试块的压实系数最大，以水玻
13、璃溶液为固化剂的试块压实系数居中，石灰地基加固方格试块的压实系数最低。其中，以石膏为固化剂的试块在灰水体积比为 15:10 时压实系数最大，达到 0.914；以水玻璃溶液为固化剂的试块在灰水体积比为 14:10 时压实系数最大，达到 0.875；以石灰为固化剂的试块在灰水体积比为 16:10 时压实系数最大，达到 0.880。2.2.2无侧限抗压强度测试结果选择另外 27 块由 3 种固化剂不同灰水比测试浆液制备的地基加固方格试块，在不同养护天数下使用电子控制万能试验机测试不同试块的无侧限抗压强度。当养护龄期分别为 30 d、60 d、90 d 时，各试块的无侧限抗压强度测试结果如图 3 所示
14、。图 3 的测试结果表明：随着养护龄期增长，不同灰水比各种固化剂下地基加固方格试块的无侧限抗压强度均在不断增长，其中以石膏为固化剂的试块的16141210864123456789浆液序号（a）初凝时间858279767370123456789浆液序号（b）终凝时间石灰石膏水玻璃溶液图 2凝结时间测试结果表 3不同固化剂下压实度测试结果浆液序号123456789压实系数石灰0.7420.7600.7950.8120.8320.8640.8800.8580.850石膏0.8560.8650.8780.8920.9050.9140.8820.8800.889水玻璃溶液0.8120.8200.8370
15、.8500.8750.8540.8580.8010.71217:1018:103.53.02.52.01.51.00.5石膏石灰水玻璃溶液灰水体积比（a）养护龄期为 30 d9.08.07.06.05.04.03.02.0石膏石灰水玻璃溶液灰水体积比（b）养护龄期为 60 d10:1011:1012:1013:1014:1015:1016:1017:1018:1010:1011:1012:1013:1014:1015:1016:1096-第 51 卷第 5 期16151413121110石膏石灰水玻璃溶液灰水体积比17:1018:1010:1011:1012:1013:1014:1015:10
16、16:10无侧限抗压强度整体最高；同时，无侧限抗压强度的变化趋势与压实系数的变化趋势大体吻合，即压实系数越大，无侧限抗压强度越大。2.2.3抗冻性能测试结果选择最后 27 块 3 种固化剂不同灰水比测试浆液的地基加固方格试块进行抗冻性能测试。在测试中使用的仪器为电子控制万能试验机与低温试验机，测试温度为-30，测试结果如表 4 所示。根据表 4 可知：以石膏为固化剂的固化粉煤灰浆液的地基加固方格试块的低温强度最高，石灰次之，水玻璃溶液最低。对于以石膏为固化剂的试块，在灰水体积比为 13:10 时其低温强度最大，随着灰比例的继续增加，其低温强度基本不再继续增加。3结论（1）使用石膏作固化剂时，固
17、化粉煤灰浆液的初凝、终凝时间最短，这说明石膏可以使浆液的固化反应速度加快，可能有助于提高施工效率。（2）以石膏为固化剂的固化粉煤灰浆液的地基加固方格试块的压实系数最大，无侧限抗压强度最高，低温强度也最高，使得浆液能够有效提高地基的密实度和抗压强度，并具备优异的低温强度性能。（3）在使用石膏为固化剂的情况下，固化粉煤灰浆液的不同性能指标达到最优时的灰水比不同，压实系数、无侧限抗压强度、低温强度达到最优时的灰水体积比分别为 15:10、15:10、13:10，这意味着在特定的工程应用中，调整灰水比可能会对地基加固效果产生影响。根据测试结果，探究粉煤灰固化施工在地基加固处理中的高效应用方法方面，使用
18、石膏作为固化剂时的固化粉煤灰浆液在初凝、终凝时间、地基加固方格试块的压实系数、无侧限抗压强度和低温强度等方面表现最佳。这些结果对于优化地基加固处理施工方案具有指导意义。参考文献：1 卞卡，柏建彪，赵涛.粉煤灰及高盐水绿色处理技术与应用J.中国煤炭，2021，47（4）：65-69.2 王东星，王宏伟.活性 MgO-粉煤灰软土固化材料的孔隙结构与耐久性J.武汉大学学报(工学版)，2021，54（5）：401-406.3 杨泽政，赵庆新，周美茹.预处理低质粉煤灰渣对砂浆使用性能和微观结构的影响J.武汉理工大学学报，2021，43（8）：70-74，85.4 何斌，柳堰，唐龙海，等.赤泥-粉煤灰-石
19、灰协同固化 Cu2+污染高岭土的力学及电化学特性研究J.太原理工大学学报，2021，52（2）：238-246.5 蔡卓雨，刘清，毕嘉琪，等.高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化铅离子及防辐射性能研究J.无机盐工业，2022，54（8）：125-131.6 程有坤，祖发金，史梁.水泥粉煤灰浆液充填法在采空区公路路基治理中的应用J.建筑技术，2022，53（2）：220-223.7 程卓，崔高航，高原昊，等.季冻区粉煤灰加固路基土力学性能试验研究J.硅酸盐通报，2021，40（11）：3854-3864，3875.8 张西玲，郭海峰，汤子奇，等.钢渣微粉-粉煤灰基地质聚合物性能研究及微观结构分析J.
20、硅酸盐通报，2021，40（12）：4044-4051.9 赵彦旭，向俊燃，吕擎峰，等.碱激发剂对地聚物固化黄土工程特性的影响J.北京工业大学学报，2021，47（6）：636-643.10 高福宁，周鑫，赵志鲜，等.CFB 粉煤灰路基设计与施工技术研究J.公路，2021，66（9）：145-149.陈艳茹等：粉煤灰固化施工在地基加固处理中的应用（c）养护龄期为 90 d图 3无侧限抗压强度测试结果表 4不同固化剂下的试块抗冻性能测试结果浆液序号123456789低温强度/Pa石灰425.30436.30452.01465.20478.20475.33471.36470.35470.85石膏4
21、52.30469.20482.05502.30500.30498.36498.52498.21486.98水玻璃溶液321.02334.20345.20342.21341.20340.20396.32341.21342.6897-2023 年煤 化 工合理使用资源，保护生态环境Experimental study and process parameter optimization on coal mine water catalytic deep defluorinationWang Yuhang1,Wang Jikun2(1.Appraisal Center for Environment
22、 and Engineering,Ministry of Ecology and Environment,Beijing 100012,China;2.China Coal Processing&Utilization Association,Beijing 100013,China)AbstractIn order to apply the catalytic deep defluorination process to the coal mine water and ensure the effluentfluoride content meeting the Class 芋 requir
23、ements of GB 3838要2002 Surface Water Environmental Quality Standard,theanalysis was made on the effect of catalyst particle size and process condition on the coal mine water defluorination,andcontinuous catalytic deep defluorination performance evaluation was conducted.The results showed that the ca
24、talyst particlesize had little impact on the defluorination,and the regeneration times did not affect the defluorination effect.The larger thecatalyst dosage,the longer the residence time and the pH of influent water at 7-8,the better the defluorination effect.Considering the defluorination effect a
25、nd cost,the best defluorination conditions were as follows:catalyst dosage was 120 g,empty bed residence time was 1.0 h,and influent pH was 7-8.Under the optimal fluoride removal conditions,the 70 dayscontinuous catalytic deep defluorination evaluation test was carried out,and the fluoride content i
26、n the effluent was stable at0.5 mg/L-0.6 mg/L,which meant that the catalytic deep defluorination process could be widely used in the field of coal minewater defluorination.Key wordscoal mine water;catalytic deep defluorination;processcondition;continuousperformance evaluation（上接第 74 页）Application of
27、 fly ash solidification construction in foundation reinforcement treatmentChen Yanru,Nie Hongbin,Yang Bo(Shaanxi Railway Institute,Weinan Shaanxi 714000,China)AbstractTo explore the efficient application method of fly ash solidification construction in the foundationreinforcement treatment,ordinary
28、lime,gypsum and water glass solutions were used as curing agents to prepare test slurrieswith different ash water ratios.Taking a small abandoned section of one pavement engineering project as the experimentalsection,the foundation reinforcement treatment construction was carried out using testing s
29、lurry.The construction section wascut using a large cutting machine as test blocks to test their performance.The results showed that the initial and final settingtime of solidified fly ash slurry was the shortest when gypsum was used as a curing agent.The compaction coefficient,unconfined compressiv
30、e strength and low-temperature strength of the foundation reinforcement test block with the solidifiedfly ash slurry using gypsum as the curing agent were the highest,and the ash water volume ratio was 15:10,15:10 and 13:10respectively when the values reached the highest.When gypsum was used as the
31、curing agent,the performance of thefoundation reinforcement test block with solidified fly ash slurry was the best.Key wordsfly ash solidification construction;curing agent;foundation reinforcement treatment;initial and final settingtime;compaction coefficient;unconfined compressive strength;low-temperature strength98-
