粉煤灰固结填筑灰坝(堤)的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种粉煤灰掺高强高耐水土体固结剂填筑灰坝（堤）的应用技术。该应用技术是以主要原料为工业废渣制成的高强高耐水土体固结剂（ＨＥＣ）掺和粉煤灰改性填筑灰坝（堤）。固结剂（ＨＥＣ）的掺入量（占粉煤灰重量）为４％～２５％，混合料的含水量为３４～３８％。该技术充分利用了固结剂（ＨＥＣ）的优越性能，低廉的成本，结合火力发电厂粉煤灰就地取材。因此工程造价较其它材料更低，用此方法加高灰坝可延长灰场使用年限，扩大粉煤灰的利用途径。减少占用农田耕地，保护生态环境。有极大的经济效益和社会效益。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种土体固结剂用以固结粉煤灰坝(堤)的应用技术及方法。粉煤灰是燃煤电厂煤粉燃烧后排出的残渣。目前国内绝大部分火力发电厂的粉煤灰是通过水力管道输送至贮灰场贮存。贮灰场的主体构筑物拦灰大坝多采用就地取材的粘土料，混合料或石料填筑。由于火力发电厂的灰渣量占燃煤量的30％左右，在新建贮灰场存在征土地困难，建设资金投入过大的诸多困难情况下，为了不影响火电厂的正常运行，对原有的贮场灰坝加高扩容及扩大粉煤灰的综合利用途径是面临的一个实际而紧迫的问题。电厂的粉煤采用水力除灰的方法排入灰场后，灰水经沉清分离排出场外，粉煤灰则沉积于场里，因此粉煤近似于水相沉积的粉细砂颗粒，无凝聚力和粘结力，透水性较大。因此直接用粉煤灰筑坝，在灰坝坝体的稳定性和抗渗性上均难以满足筑坝要求必须对粉煤灰掺料改性，才能达到其筑坝的使用要求。目前，已有中国专利88105732《用粉煤灰筑边埂的自流式挡灰坝的方法》它以新鲜熟石灰为土体固化剂。在作为掺和料的熟石灰时，需用生石灰现场浇水化解，而且要用生石灰随即化解随即掺和，因此，施工过程中会产生扬灰或蒸汽。另外，施工时，坝体必须要有较大的边坡比，因此，坝体断面面积较大，而其干缩率比水泥大，相对抗裂性较差。目前市上有一种以工业废渣为原料的高强高耐水土体固结剂，其代号为HEC，该固结剂于1997年6月15日通过电力部科学技术委员会组织鉴定。以HEC固结砂，石屑粉等材料，用于修筑三峡工程坝区至茅坪的道路，获得成功。这种固结剂是一种环保型产品。它与其它固结剂加固土壤的方法相比，固结强度高，耐水性极好，耐久性能高成本低等特点。目前，尚未有文献记载将其掺和粉煤灰填筑灰坝(堤)，也未见将其掺和粉煤灰中填筑灰坝(堤)。本专利技术的目的在于对粉煤灰掺高强高耐水土体固结剂(HEC)改性之研究，并提出粉煤灰掺HEC固结剂形成的混合料填筑灰坝(堤)之施工工艺。由于高强高耐水土体固结剂HEC是近年才研制出的土体固结剂，将它掺和到粉煤灰中的有效用量，以及掺和后混合料的最佳含水量的确定，均未有文献记载。因此，专利技术人选择HEC掺和重量分别为4％、5％、6.7％、10％、12.5％做了如下试验1、粉煤灰与HEC固结剂(混合料)击实特性与最优含水量的选择(1)由于粉煤灰内孔隙的特殊性，最优含水量不能从粉煤灰击实最大干容重试验结果获得，故采用直接进行混合料固结体无侧限抗压强度试验的方法来寻找每组混合料的最优含水率。对于不同固结剂掺量和不同含水率的混合料进行击实，制成7.07×7.07×7.07cm3试件，在标准潮湿(20℃，相对湿度＞90％)下养护7天，进行无侧限抗压强度试验，击实混合料含水率与7天无侧限抗压强度关系如表1、2。表1青山灰在固结剂不同掺量时最优含水量及其干容重，孔隙率和7天无侧限抗压强度 表2黄石灰在固结剂不同掺量击实时最优含水率及其干容重和7天抗压强度 (2)为了与前述击实法进行比较，在对黄石灰不同掺量的混合料进行试验中，采用了振动法，同时增加了一组掺粗砂的混合料样组，制成7.07×7.07×7.07cm立方体试样，在振动台上进行振动密实，试样成型后放入标准养护室内养护7d，进行无侧限抗压强度试验，其结果见表3。表3黄石灰在固结剂不同掺量比振动成型时最优含水率及其干容重和7天抗压强度 s>*稠度试验采用砂浆稠度试验仪法，稠度值即为标准圆锥体沉入混合料深度。从上述振动密实成型的结果可以看出，其最优含水率(混合料)都大于40％，但其和易性较差，在振动时密实程度也不够好，从试件上可以看出细小孔洞，其抗压强度要比击实法强度小。由上可知粉煤灰与HEC的混合料的最佳水量为34％～38％。3、粉煤灰掺HEC固结剂改性后的力学性能试验(1)粉煤灰固结体强度试验粉煤灰与HEC固结剂按规定比例混合，并使其达到最优含水量后，按《土工试验规程》分别成型无侧限抗压，直剪仪抗剪，三轴剪切试验等试件，在标准潮湿(20℃相对湿度＞90％)条件下养护7d、14d、28d(按《水工砼试验规程》)再进行各项力学性能测试，其试验成果见表4、表5表4固结青山粉煤灰力学性能试验成果 注1、表中试验数据均为饱水条件下的试验结果。2、纯粉煤灰抗剪强度试件的含水量为39.5％。表5固结黄石粉煤灰力学性能试验结果< 从上述表中所列粉煤灰掺HEC固结剂(混合料)的力学性能试验可以看出1、抗剪强度随固结剂掺量的增加而递增的规律，抗剪强度的提高反映在粘聚力C值的增大。2、无侧限抗压强度的变化规律与抗剪强度的变化规律基本相同。(2)压实不良时粉煤灰固结体强度的试验通过试验结果可知，如施工中混合料含水量不正确或压实工艺不合理而造成混合料压实密度达不到表1和表2中干容重的数值时，粉煤灰固结体强度将显著降低。从图4混合料干容重与28d无侧限抗压强度关系中可以看出，用HEC固结粉煤灰时，应严格按照施工规定的要求施工，在保证固结剂的用量及混合料的含水量控制最优含水量的前提下，控制好压实干容量是提高混合料固结体强度的又一重要环节。通过上述的各项试验表明，固结粉煤灰用击实方法比用振动方法其各项性能均优越。因此进一步说明，在工程施工的压实工艺流程中要注意混合料的含水量和压实容重的控制，保证混合料的压实密度，否则压实过程中就会出现空隙，固结粉煤灰的强度就会明显下降。从振动成型的试验数据可看出，其各项指标明显低于击实的方法，因此实际工程应用中采用压实的施工方法有利于保证工程质量。4、粉煤灰掺HEC固结剂改性后固结体的抗渗性试验粉煤灰掺HEC固结剂按规定比例混合，采用前述混合料的最优含水率，按《土工试验规程》严格控制试样的容重，进行击实的振动试验成型试样，并标准养护28d后，进行渗透系数测定试验，试验结果见表6、表7。表6青山粉煤灰固结体抗渗性试验结果 注纯粉煤试样以含水量39.5％按《土工试验规程》击实成型后即时进行试验。表7黄石粉煤灰固结体抗渗性试验结果 由上述试验结果可见，粉煤灰掺入HEC固结剂改性，随着掺量的增加，其渗透系数有所降低，相对纯粉煤灰而言，渗透系数的降低是较明显的。对粉煤灰掺HEC固结剂改性后的渗流稳定性未进行试验，但从其强度的变化规律可以断定，粉煤灰随着掺HEC固结剂比例的增加和养护时间的增长，其渗流稳定性将会大大提高。5、粉煤灰掺HEC固结剂改性后固结体的干缩变形试验。用HEC固结剂固结粉煤灰的固结体，具有一些干缩性。为了解干缩性大小，进行了与325#水泥在相同条件下的干缩性对比试验。试验的方法是，固结材料分别为HEC固结剂和325#矿渣水泥两种。粉煤灰与两种固结材料的重量比均为4∶1，混合料的浆稠度为150～160mm流动度。干缩试件尺寸为4×4×16cm3，试件成型时两端埋入银质埋钉。试样在胶砂搅拌内拌合，标准振动台上振动成型，在雾室内养护48小时后脱模，并测量基准长度，然后将试件放入标准干燥室(20℃，相对湿度60％)进行干燥，并按规定龄期测定试件长度变化。HEC固结剂与325#矿渣水泥作固结材料的固结粉煤灰试件的干缩率试验结果见表8、表9。表8青山粉煤灰固结体干缩率试验结果(×10-4 表9黄石粉煤灰固结体干缩率试验结果(×10-4 由试验结果可见，用HEC固结剂固结粉煤灰比用325#矿渣水泥固结粉煤灰，其固结体干缩率明显地低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
粉煤灰掺高强高耐水土体固结剂填筑灰坝（堤）的应用技术，它是以粉煤灰为材料，掺以主要原料为工业废渣制成的高强高耐水土体固结剂改性，通过工程施工填筑灰坝（堤），固结剂的掺入量占粉煤灰（重量）为５％～２５％，混合料的含水量为３４％～３８％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂光灿，
申请(专利权)人：湖北省电力勘测设计院，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]