粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是火力發電廠鍋爐排出的主要固體廢物。隨著社會經濟的發展，社會上各個行業對粉煤灰進行開發和利用，加上近幾年來我國國家建設中市政道路迅猛發展，對粉煤灰的利用率越來越高，不僅僅將粉煤灰這一工業廢料成功解決掉，而且將它轉變成各種有利用價值的工業原料。粉煤灰的合理化應用，不但使工程造價大大降低，而且可以節約土地資源，保護環境。然而在粉煤灰的應用中，土木工程領域占據了很大一部分。目前我國粉煤灰形勢雖然依然嚴峻，治理粉煤灰費耗巨大，但是土木工程領域粉煤灰的合理化應用很大程度上解決了這方面的問題。粉煤灰在土木工程領域的應用不僅僅解決粉煤灰的處理難題，而且促進了土木工程長遠的發展。
    我國熱電廠粉煤灰年排放量接近一億噸，而利用率只有25％，大量粉煤灰貯入灰場，部分甚至流入江河。不僅占用土地，耗費資金，而且嚴重污染環境。鼓勵粉煤灰的綜合利用是國家的一項長期技術經濟政策。
    國外對粉煤灰在工程中的應用研究一直很重視。許多發達國家70年代粉煤灰的利用率已經超過50％，80年代以來在土建工程中大量利用粉煤灰作填料。90年代初，日本開始進行粉煤灰作鐵路路基填料的研究。在使用石膏添加劑的粉煤灰填筑路基方面有很大進展[1，2]。
    國內對粉煤灰用于工程的研究起步較晚，80年代初，水電部門開始研究粉煤灰貯灰壩和粉煤灰混凝土[3|，而公路部門進行了粉煤灰筑路的研究[4|，并進行了若干路段的原位試驗。而后在上海、天津、西安等地大量使用粉煤灰修筑公路路堤。
  然而，粉煤灰在鐵路正線建設中的應用至今還是空白。鐵路工程中的土石方調配數量大，占用耕地多，能夠為粉煤灰的大規模利用（而非作為建筑材料摻加劑的小數額利用）開辟廣闊前景。當粉煤灰運價低時，可以考慮用其代替土方填筑路堤。這樣，一方面變廢為寶，保護了環境，另一方面，減少了耕地的占用量，降低了鐵路造價。
    為此，結合工程進行了粉煤灰工程性質的室內試驗、粉煤灰填筑鐵路路堤的現場壓實試驗和載荷試驗、粉煤灰中加筋條的室內拉拔試驗和加筋粉煤灰鐵路擋墻現場試驗。本文在總結這些成果的基礎上探討粉煤灰用于鐵路正線路基建設的可行性和開發研究設想。
 一、粉煤灰產生的效應
    （一）和易性效應。混凝土和易性主要受漿體的體積、水灰比、配合比設計、骨料的級配、形狀、孔隙率等因素影響，其中粉煤灰是影響混凝土和易性的重要因素。由于粉煤灰在混凝土中特性之一是增大漿體的體積（相同質量粉煤灰的體積要比水泥約大30%）。如果我們在混凝土中較好的利用粉煤灰特性，用粉煤灰取代等重量的水泥（根據強度要求按重量比大于1：1用粉煤灰取代水泥時，又稱超量取代），多加的粉煤灰增大了細屑含量，因此增大了漿體－-骨料比。大量的漿體填充了骨料間的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆粒可以減少漿體－-骨料間的界面磨擦，在骨料的接觸點起滾珠軸承效果，從而改善了混凝土的和易性。
    （二）泌水效應。粉煤灰的摻入可以補償細骨料中的細屑不足，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續性。同時，粉煤灰作為水泥的取代材料在同樣的稠度下，會使混凝土的用水量有不同程度的降低。因而，摻用粉煤灰對防止混凝土的泌水是有利的。
    （三）拌和物引氣作用效應?；炷恋目諝夂恳话阍冢常ヒ詢?，與水泥的細度、骨料形狀、級配以及震搗密實的程度等有關。當混凝土中摻入粉煤灰時，由于細屑組分的影響會使混凝土的空氣含量減少１％左右。對燒失量超過６％的粉煤灰，由于碳顆粒在冷卻過程中變成了封閉的玻璃態，因而防止了對引氣劑的吸附，保持了混凝土拌和物的原有含氣量。
    （四）凝結時間效應。摻粉煤灰的混凝土雖然初凝、終凝一般都能滿足規范要求，但由于受其摻量、細度、化學成分等因素影響，混凝土會出現凝結時間延長，導致出現緩凝現象。然而，與水泥性能、用水量、環境溫度、濕度等因素相比，粉煤灰對混凝土凝結時間的影響是極小的。
    （五）抗壓強度效應?；炷恋目箟簭姸戎饕Q于水灰比，對摻與不摻粉煤灰的混凝土，如果二者的早期強度相同，則粉煤灰混凝土的后期強度將高于不摻的，粉煤灰對混凝土有三重影響：減少用水量、增大膠結料含量和通過長期火山灰反應提高強度。
    當原材料和環境條件一定時，摻粉煤灰混凝土的強度增長主要決定于粉煤灰的火山灰效應，即粉煤灰中玻璃態的活性氧化硅、氧化鋁與混凝土的水泥漿體中的Ca(OH)2作用生成堿度較小的二次水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣。一些研究認為：粉煤灰在混凝土中，當Ca(OH)2薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時，就開始發生火山灰效應。但由于在Ca(OH)2薄膜與粉煤灰顆粒之間存在著水解層，鈣離子要通過水解層與粉煤灰的活性成分反應，反應產物在層內逐漸聚集，水解層未被火山灰反應產物充滿到某種程度時，不會使強度有較大增長。隨著水解層被反應產物充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產物之間逐步形成牢固聯系，從而導致混凝土強度、不透水性和耐磨性的增長，這就是摻粉煤灰的混凝土早齡期強度較低，后齡期強度增長較多的主要原因。
    （六）水化熱效應?；炷林兴嗟乃磻欠艧岱磻Ｔ诨炷林袚饺敕勖夯铱梢越档退療?，原因是減少了水泥的用量。水化放熱的多少和速度取決于水泥的物理、化學性能和摻入粉煤灰的量。
    由于近年來大型、超大型混凝土結構的建造，構件斷面尺寸相應增大；混凝土設計強度等級提高，使所用水泥等級提高，單位用量增大；又由于實行水泥新標準后，使早強礦物硅酸三鈣含量提高，粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致混凝土硬化過程溫升明顯加劇，溫峰升高。在達到溫峰后的降溫期間，混凝土產生溫度收縮（也稱熱收縮）引起彈性拉應力；另一方面混凝土的水灰比（水膠比）降低，早期水化加快，混凝土的彈性模量隨強度提高而增大，進一步加劇彈性拉應力增長。這是導致近些年來許多結構物在施工期間，模板剛拆除時就發現大量裂縫的原因。這種硬化混凝土早期出現的裂縫往往深而長，為了防止可見裂縫的出現，通常采取外包保溫的方法，以減少內外溫差，因而被認為是有效措施得到迅速推廣。但卻忽略了，由于外保溫阻礙了混凝土水化熱的散發，進一步加劇體內的溫升，使混凝土體內溫度繼續升高，水泥水化加速，早期強度發展更加迅速，因此也更容易出現裂縫，只是由于鋼筋的約束和對應力的分散作用，使少量寬而長的可見裂縫轉化為大量分散的不可見裂縫，它們將為侵蝕性介質提供通道，影響結構的使用功能。
    與純水泥混凝土一樣，摻粉煤灰的混凝土由于水泥的水化隨本體溫度升高而加快，強度發展也因此加快。這使得粉煤灰混凝土，包括大摻量粉煤灰混凝土的強度發展在低水膠比的條件下，很快通過最初的緩慢凝結與硬化期，強度的發展迅速加快。有研究資料表明摻適當比例的粉煤灰后，不僅溫升可以降低，使混凝土因溫度收縮和開裂的危險減少，同時由于溫升相同，其抗壓強度在3d之前就超過了不摻粉煤灰類混凝土。
    （七）凍融耐久性效應。當粉煤灰質量較差、粗顆粒多、含碳量高時，都會對混凝土抗凍融性有不利影響。質量差的粉煤灰隨摻量的增加，其抗凍融耐久性劇烈降低。但當摻用質量較好的粉煤灰同時適當降低水灰比，則可以收到改善抗凍融耐久性的效果。試驗資料表明，摻粉煤灰的混凝土水灰比在0.50以下，粉煤灰摻量在30%以內，混凝土抗凍融耐久性降低較少。此外，摻粉煤灰的混凝土只要抗壓強度與含氣量與不摻粉煤灰的混凝土相同，即在等強度、等含氣量條件下，摻粉煤灰混凝土與不摻粉煤灰混凝土具有相等的抗凍融耐久性。關鍵在于混凝土引氣后硬化混凝土中存在均勻分布的微氣孔，這些微氣孔在混凝土受凍時可容納水結冰時所增大的部分體積。使混凝土免于因冰脹作用而破壞。
    （八）炭化和鋼筋阻銹效應。通過長期研究和工程實踐，尤其是近年來的工程調研資料表明，防止摻粉煤灰混凝土炭化，首要因素是確保粉煤灰混凝土的密實度。密實度差的不摻粉煤灰的混凝土同樣有碳化問題。研究和調查結果表明，當用礦渣水泥摻15%粉煤灰，普通水泥摻20%粉煤灰，硅酸鹽水泥摻25%粉煤灰時，采用超量取代法設計混凝土配合比，滿足等稠度和等強度的要求時，摻粉煤灰的混凝土抗碳化性能、鋼筋銹蝕性能與不摻粉煤灰混凝土相比均明顯增大。
二、粉煤灰的化學組成和物理力學性質
    為探討粉煤灰組成成分對其工程性質的影響，對青島四方、淄博南定兩個熱電廠的粉煤灰取樣進行了全面的室內實驗。
（一） 化學組成
    粉煤灰室內實驗成果見表1。粉煤灰的化學成分和顆粒級配隨燃煤的品種、燃燒設備、燃燒方式和排灰方式的不同而有所不同。但主要成分是s．0，和A|，0 3，兩項含量超過70％。一定含量的c a0使得粉煤灰有自凝聚作用，即隨著齡期的增長，其強度有所增長。此外還有其它含量較少的鹽類。其pH值約為14，呈堿性。高，非飽和粉煤灰的φ值一般超過30度，而且具有一定的粘聚力。對比試驗發現，飽和后粉煤灰的強度和變形降低很小，不足5％，證明其水穩性很好。
（二）粉煤灰的擊實特性

為了進一步探討粉煤灰填筑鐵路路堤的可行性，確定工程技術措施，1993年在青島四方電廠專用線修建了一段40 m長的試驗路堤。進行了壓實試驗和承載力試驗，施工按課題組推薦的設計斷面進行，即堤心填筑素粉煤灰，兩側邊坡及堤頂包50 cm厚的砂粘土，分層填筑，人工攤鋪，采用光面碾和輪胎式鏟運機碾壓。碾壓試驗結果見圖2。試驗表明：虛鋪40 cm，含水量控制在30％左右，碾壓5遍，壓實系數可達90％以上。試驗還發現：一方面粉煤灰的現場可壓實性比室內擊實試驗要好得多，另一方面，輪胎式鏟運機和羊足碾優于光面碾。這是粉煤灰的一個重要特征，文獻[1]也得出了相似結論。分析其原因，主要是由于粉煤灰類似于粉砂和粉土，在既受剪又受壓的應力狀態下比只受正壓力的應力狀態下更容易壓實。
（三）承載力試驗
    圓形荷載板面積2 500 cm 2，加荷級差50 kPa，最大加荷550 kPa，總壓縮量5．7 m m，共進行了兩組平行試驗。靜力觸探采用M卜15型靜力觸探儀，平均貫入阻力為16．1 M Pa，共進行了3組平行試驗。由上述兩種試驗測得路堤的承載力標準值大于160 kPa?？梢姺勖夯乙子趬簩?，強度高，符合鐵路路基設計規范對承載力的要求。由于粉煤灰的強度隨齡期增長，因此，上述強度值是最低強度。
（四）試驗段運營狀況
    試驗路堤已運營5年，歷經了多次大到暴雨的考驗，下沉甚微，也未出現其它病害，狀況良好。證明粉煤灰填筑鐵路專用線路堤是完全可行的。
    在四方電廠積累經驗以后，1994年又在淄博南定電廠用粉煤灰填筑鐵路專用線路基，交付運營三年，線路狀態完好，無任何不良現象。
三、利用粉煤灰填筑路堤的技術措施
    粉煤灰填筑鐵路專用線路堤不需要專門施工機械，只需采用如下技術措施：
    （一）室內擊實試驗及現場碾壓試驗表明，粉煤灰可以在小于最佳含水量較寬的含水量范圍內進行施工，這為粉煤灰路基的施工提供了很大的方便。具體的含水量控制是，運輸時，最好接近施工含水量，不宜低于20％，以免飛揚；采用重型碾壓機械時，施工含水量宜控制在25％～35％；采用輕型碾壓機械時，施工含水量宜控制在30％～40％，含水量不足應灑水，過量應涼曬，無論如何不得超過最佳含水量。
   （二）應采用羊足碾或輪胎式碾壓機械，不宜使用光面碾。
   （三）在路基兩側及頂部要設置50 cm厚的砂粘土包層。包層必須與粉煤灰同步填筑、同步壓實，以使灰土形成一個整體。外包層對粉煤灰的穩定至關重要，運營期間如有沖蝕要及時修補。
    （四）粉煤灰的壓實標準為：基床表層95％（木目當于修正普氏標準86％），表層以下90％（木目當于修正普氏標準81％），一般虛鋪厚度為30 cm，重型機械表層碾壓6～7遍，表層以下5～6遍，輕型機械適當增加2～3遍，即可達到上述要求。
    （五）由于飽和松散粉煤灰有液化現象，因此，路堤底部應高于地下水位或長期滯水0．5 m以上，否則應在粉煤灰以下設置隔水墊層。粉煤灰不得填筑浸水路堤。
四、粉煤灰在建筑材料方面的應用 
  目前粉煤灰大量的應用于土木工程的建筑材料方面，主要應用于混凝土、燒結磚、墻材制品等。 
 （一）粉煤灰在混凝土上的應用，主要是作為一種添加劑添加在混凝土中。添加粉煤灰的混凝土的各項物理力學性能都有提高或者改善。 
  首先，在力學強度方面，由于粉煤灰的摻入可分散水泥顆粒，使水泥水化更充分，提高了水泥漿的密實度，有利于混凝土中的骨料——水泥漿界面強度的提高；而且粉煤灰顆粒與氫氧化鈣反應生成了水化硅酸鈣膠體，極大的提高了混凝土的強度。其次，混凝土中添加粉煤灰可以減小混凝土的徐變。實驗表明與普通混凝土等強度的粉煤灰混凝土在此后所有齡期的徐變均小于普通混凝土。 
  另外，添加粉煤灰能有效降低混凝土的水化熱，有利于降低混凝土的絕熱升溫。由于添加的粉煤灰減少了混凝土的孔隙，使混凝土的抗滲性明顯提高，從而改善了混凝土的抗化學腐蝕的能力，還能有效地減小反應引起的混凝土膨脹，很大程度地提高了混凝土的耐久性。而且添加粉煤灰可以改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗滲性和抗銹蝕性。 
 （二）粉煤灰燒結磚。粉煤灰燒結磚是以粉煤灰為主要原料，摻入煤矸石粉或粘土等膠結磚料，經一系列的工序而制成的磚塊。粉煤灰燒結磚是以粉煤灰為主要原料，粉煤灰摻入的質量不小于總質量的一半，粘土等膠結料則應為次要或輔助原料。粉煤灰在燒結磚中具有成孔加氣作用，可以制成高孔隙率、高絕熱能力的輕質燒結磚。大量摻入粉煤灰的粉煤灰燒結磚的保溫性能由于引起材料體積密度的變化，從而使導熱系數發生巨大改變，導致其影響了材料的保溫性能。并且由于空隙度增大，因而大大地增強了燒結磚的保溫性能。 
五、粉煤灰在道路方面的應用 
（一）粉煤灰用于路面基層。目前，隨著我國經濟的迅猛發展，粉煤灰類基層已成為我國公路，特別是高速公路路面基層的主要類型。現在常采用摻加化學添加劑或水泥以加速石灰和煤灰混合料強度的形成。 
（二）粉煤灰用于路面面層。粉煤灰可以用于瀝青混凝土路面面層。粉煤灰可以顯著改善瀝青混凝土路面的水穩性和溫度穩定性，有利于通過提高瀝青路面的質量來達到延長路面的使用時間的目的。高粉煤灰用量的混凝土開始于20 世紀60 年代的英國、美國等一些國家的混凝土路面工程，其抗壓強度和和易性以及抗彎強度相較于普通混凝土毫不遜色。因此，粉煤灰混凝土不僅用于普通路面，而且使用于高級路面。 
（三） 粉煤灰填筑道路路堤。粉煤灰路堤是一種輕質路堤，可以很大程度地減輕軟土土基的附加應力。利用粉煤灰填筑路堤可不用摻加其它材料，也不需要很多工時。路堤可采用全灰，也可采用間隔灰。由于道路路堤土方量大，所以用粉煤灰填筑路堤是大量使用粉煤灰的有效途徑，可以大量處理粉煤灰工業廢料。 
（四） 粉煤灰用于加筋擋墻工程。加筋粉煤灰擋墻是由加筋擋墻發展起來的，它屬于柔性結構，對于軟土地基的適應性較強，因而可采用天然地基。 
  粉煤灰在道路工程中的應用有著廣泛的前景，在應用中只要找出與其它材料最合適的配合比設計，便可以應用。但是由于各地粉煤灰的種類不同，因而需要結合具體情況進行分析應用。 
六、粉煤灰在建筑施工方面的應用 
  粉煤灰在建筑施工方面的應用主要是體現在在混凝土和建筑砂漿中的應用，在混凝土中的應用上文已經介紹，下面主要介紹粉煤灰在建筑砂漿中的應用。 
 （一）粉煤灰摻入砂漿后，會影響砂漿的性能，由于粉煤灰存在大量微粒的作用，這不僅可以降低砂漿的需水量，還能促使砂漿體中水泥顆粒均勻分散，擴大了水泥的水化空間和水化產物的生成場所，從而促進水泥的水化反應。 
 （二）粉煤灰含有的硅鋁質玻璃體在有水條件下與氫氧化鈣發生反應并生成具有膠凝性水化物。在粉煤灰玻璃體微粒表層生成的反應產物，與水泥水化物類似，這使抗拉強度的增加，極大地改善了砂漿的性能。 
  粉煤灰顆粒均勻分布于水泥砂漿之中。對粉煤灰顆粒和水泥凈漿間及水泥緊密處的顯微研究表明，隨著水化反應的進行，粉煤灰和水泥漿體的界面接觸越來越緊密。在界面上形成的粉煤灰水化凝膠的硬度大于水泥凝膠。粉煤灰微粒在水泥漿體中分散狀態良好，有助于改善新拌砂漿的硬化?？梢姺勖夯以诮ㄖ皾{中的應用極大地改善了建筑砂漿的性能。4加筋粉煤灰鐵路擋墻
   （三） 如果粉煤灰能夠填筑鐵路路堤，也必定能夠成為鐵路支擋建筑物的填料。有人進行過公路加筋粉煤灰擋墻的研究，但鐵路加筋粉煤灰擋墻的研究尚無先例。作為粉煤灰工程性質綜合研究項目的一部分，進行了粉煤灰中鋼筋混凝土筋條拉拔室內試驗和加筋粉煤灰擋墻現場試驗。
七、室內筋條拉拔試驗
    模型槽尺寸為1．08 m×0．47 m×1．o m，采用鍍鋅鐵帶和混凝土板兩種筋條。共進行了68根次不同埋深、不同密實度和不同含水量粉煤灰中的筋條拉拔試驗。
    室內試驗得到的一個耐人尋味的結論是，混凝土筋條的視摩擦系數不小于1．5。這一數值比直剪儀中測得的粉煤灰內摩擦系數大得多，也比改造的直剪儀中粉煤灰與混凝土接觸面上的視摩擦系數大得多，這一結論也被后來的現場試驗所證實。
現場筋條拉拔試驗
 
現場試驗工點在青島四方熱電廠鐵路專用線上的加筋粉煤灰擋墻。墻高3．4m，長75．6m，矩形面板75 cm×55 cm×1 0 cm，筋條斷面為20 cm×7 cm，每一段長1 m，總長4．0～5．0 m。共設三個斷面，斷面1和斷面2為拉拔試驗斷面，斷面3為靜力測試斷面。每個斷面自下而上等距排列5根筋條?，F場拉拔試驗曲線見圖3，由鋼筋混凝土筋條的拉拔試驗確定的極限摩擦系數平均值為1．526，與室內試驗的1．5吻合很好。鋼筋混凝土筋條的視摩擦系數比較大的原因是：①筋條表面粗糙，而粉煤灰被碾壓后很密實。筋條受拉后引起筋條附近粉煤灰的剪脹是不可避免的。形成筋條附近應力集中，引起視摩擦系數增大。②由于分段連接的鋼筋混凝土筋條在鋪設時不可能完全平直，在受拉過程中有“被動土壓力"的作用，使視摩擦系數增大。
    目前，加筋土工程中視摩擦系數的設計值，一般是將極限視摩擦系數除以2～3的安全系數后得到的。故建議粉煤灰與鋼筋混凝土筋條間的視摩擦系數設計值取0．5～o．75。
    從竣工后一年的測試結果可以看出，由于粉煤灰內部應力的調整和粉煤灰長期強度的提高，墻后土壓力明顯減小。
八、加筋粉煤灰試驗擋墻的運營狀況
    竣工至今三年，墻面平整如初，沒有凸凹現象。墻頂路基面穩定，未見異常。
    加筋粉煤灰擋墻與普通加筋土擋墻的設計施工基本一致，僅需注意以下問題：①粉煤灰的腐蝕性強，應采用耐腐蝕筋條或對筋條進行防腐處理。使用鋼筋混凝土筋條時應在段與段之間的接頭處包瀝青布防腐。②與粉煤灰路堤相似，在路基頂面和裸露邊坡處，包50 cm厚砂粘土保護層。盡量采用羊足碾或輪胎式機械進行碾壓。③鋪設筋條時，筋條與墻面板卡環連接處務必拉緊，不留有縫隙，以免墻面板產生過大的側移，導致整個墻面凸凹不平。
九、結論
    通過一系列試驗和理論研究得出如下結論：
    （1）粉煤灰用作鐵路專用線路堤或加筋土擋墻的填料是完全可行的；
    （2）粉煤灰用作填方（尤其是包層后）時，可溶物對環境的污染低于環保部門的限值；
    （3）粉煤灰作填方時其含碳量（即燒失量）可以突破8％的限制；
    （4）粉煤灰壓實時，羊足碾和輪胎式機械優于光面碾；
    （5）壓實系數為90％時（現行規范），壓實粉煤灰承載力不低于160 kPa；
    （6）加筋粉煤灰擋墻的側向土壓力合力大小介于靜止與主動土壓力之間；
    （7）一系列研究表明，粉煤灰具有容重小、強度高、易于壓實、水穩性強等許多優點，用作鐵路正線路基填料的前景也是光明的；
    （8）對粉煤灰用于鐵路正線路基的主要擔心是鐵路正線運量大、行車密度高、沖擊動載大。動載長期作用下是否會出現諸如“顆粒破碎"、  “積累變形大"等病害。筆者認為，粉煤灰的顆粒很小覘表1），且隨著齡期的增長壓實粉煤灰具有自凝聚性。與細粒土類似，普通荷載要改變其顆粒結構是不可能的。另一方面，主要承擔動載作用的基床表層是粉煤灰的包層，可使用規范規定的標準填料填筑或加固；即使是重載鐵路，路基面以下0．5 m處的最大應力也不大于50 kPa，遠遠低于1 60 kPa。研究證明，壓實粉煤灰的變形小于一般粘性土；
    （9）對粉煤灰的另一擔心是其液化現象[7]。但液化必須具備兩個條件：飽和、松散。只要排水、隔水措施得力，不將粉煤灰用于浸水地區和降雨量富足地區，液化問題也可以避免。
粉煤灰的這些特性決定了其在公路中利用的基礎和優勢。
  既可廢物利用，又能提高工程質量，還可增加經濟效益。粉煤灰作為混凝土的摻和料，可以替代一定量的水泥，由于粉煤灰的價格僅是水泥價格的三分之一，故雖在混凝土中超量取代水泥，但其直接經濟效益也是很明顯的。
  在混凝土中摻加粉煤灰，填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層，由于粉煤灰的容重只有水泥的 2/3 左右，而且粒形好，因此能填充得更密實，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著; 而且對水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻，在水膠比較低時，水化緩慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。還可延緩水化速度，減小混凝土因水化熱引起的溫升，對防止混凝土產生溫度裂縫十分有利。又因粉煤灰比重小，增加了膠結材料的體積。
  如果摻入的粉煤灰的重量超過取代水泥的重量，那么粉煤灰增加的部分可以代替部分細集料，從而改善了細集料的級配，使漿體與集料比值有更大的增加，有足夠的砂漿來填充空隙，從而提高了混合料的內聚力和流動性，改善了混凝土的質量。
  綜上所述，在混凝土中摻入粉煤灰具有使混凝土后期強度高、干縮性小、和易性好、水化熱低、抑制堿骨料膨脹、抗硫酸鹽腐蝕性能好、改善混凝土質量等優點。但取代水泥量按強度等級的不同而異，即強度等級較低的取代量大，強度等級較高的取代量小，其超量系數則也相應由大到小。通過試驗摻入粉煤灰混凝土的水灰比較基準混凝土小，這對提高混凝土的強度、密實度及減少收縮都是有利的; 其早期的強度比基準混凝土略低，后期強度則有一些明顯的優勢。這在常規施工中，尤其是大體積混凝土和泵送混凝土工程中應用效果十分顯著。
  工程實例: 蒙蚌高速公路的懷洪新河特大橋主橋施工，此橋主橋為 30 + 7 ×45 + 30( m) =375m九跨一聯預應力混凝土等截面連續梁，斜腹板，按雙幅布置，單箱單室箱形梁，采用 C50 混凝土。施工圖設計規定，上部構造箱梁 0 ～2 號塊及邊跨 6． 35m段采用托架和支架施工。其余梁段均采用掛籃懸臂澆注，單 T 劃分為 6 個梁段，施工最大懸臂長度21. 5m，懸澆塊件最大長度 3． 5m，主橋 14#～ 17#墩又全位于水中，受閘道不定時放水和流水的影響，給混凝土澆注造成很大困難。主橋箱梁懸臂澆注混凝土設計強度為 C50，梁段混凝土強度達設計強度的90% 以上時方可施加預應力，為加快工程進度，爭取工期，并滿足現場施工需要，要求在盡量短的時間內達到設計張拉強度，且初凝時間不宜過短，混凝土坍第 6 期 北 方 交 通·59·落度控制在 12 ～ 15cm。所需配合比除符合上述條件外，還要考慮外界因素的影響:
  ( 1) 夏季氣溫較高，混凝土凝結速度加快;( 2) 主橋位于水中，致使輸送泵管加長，容易引起管道堵塞;( 3) 河東澆注時，混凝土運輸車需繞道而行，容易產生離析和坍落度損失;( 4) 水泥費用較高，在確?；炷潦湛s性、和易性、耐久性和結構強度的前提下，盡量節約水泥。
  考慮到上述因素，用不摻粉煤灰的基準混凝土和摻入不同量粉煤灰的混凝土進行試拌、試配，研究用水量及坍落度之間的變化，摻入粉煤灰后混凝土用水量可降低，在相同用水量的情況下坍落度則明顯提高。摻入一定量粉煤灰后，提高了混凝土的工作性，最后在混凝土中摻加減水劑和粉煤灰，減水劑采用南京江寧道路建設材料廠生產的 JM － A 高效減水劑，摻量為 0． 9%，可改善混凝土和易性、保水性、可泵性，提高混凝土的早期強度; 粉煤灰采用安徽平圩電廠生產 I 級粉煤灰，可改善混凝土的和易性，由于粉煤灰含有一定數量的玻璃珠，可提高混凝土的可泵性。最終配合比為: 水泥用量 442kg/m3、粉煤灰用量 70kg/m3、砂用量 642kg/m3、碎石用量1092kg / m3、外加劑用量 4． 61kg/m3、水用量 174kg/m3。在整個施工過程中，未出現卡管、離析等現象，拆除模板后外觀質量良好，28d 后進行實體檢測強度等指標完全滿足規范要求，不僅提高了工程質量，加快了工程進度，還帶來了一定的經濟效益。
 粉煤灰在水泥混凝土路面中的應用高速公路采用水泥混凝土路面是我國公路路面主要形式之一，它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優點，然而因長期直接經受車輛荷載的反復作用，車輪對路面的沖擊、擠壓以及路面上堅硬物質的不斷磨損破壞，所以要求路面混凝土能滿足混凝土路面攤鋪工作性( 和易性) 、彎拉強度、耐久性與經濟性的要求。摻入粉煤灰，是提高水泥混凝土性能的有效技術手段。
  粉煤灰大部分成分為玻璃微珠和顆粒較小、較密實、孔隙小的玻璃體，這些成分具有強度高、耐久性好、顆粒細等特點，有利于降低混凝土的含氣量，將其摻入混凝土中能改善混凝土的工作性能，提高混凝土的耐久性和抗折強度; 因水泥混凝土路面的抗磨性與強度成線性正比的關系，故隨著路面抗折強度的提高，抗磨性也隨之提高; 摻入粉煤灰可降低混凝土的泌水率，有利于混凝土的運輸; 還可降低水泥水化速度，混合料凝結時間延長，有利于高溫季節施工，并有利于遠距離運輸。
 我國自 1994 年后，使用滑膜機械將粉煤灰應用在高速公路水泥混凝土路面工程中，到目前為止，使用摻入粉煤灰的水泥混凝土路面的高速公路有廣東廣花高速公路 10km、深汕高速公路 320km、佛開高速公路 50km、湖北省黃黃高速公路 80km 等。
  粉煤灰在公路路堤上的應用粉煤灰路堤是指全部采用粉煤灰或部分采用粉煤灰填筑的公路路堤。路堤施工中使用粉煤灰，可以減少與農業爭地，采取一定技術措施，能夠滿足不同等級公路的技術要求。粉煤灰質輕、多孔隙、顆粒均勻，具有重量輕、壓縮性小、滲透性好、摩擦系數大、強度高等優點，其路用性能滿足公路路堤的技術要求，特別適用于軟弱地基上高路基的修筑，能充分利用粉煤灰質量輕的特點，減輕路堤自重、減輕軟土地基的附加應力，從而減少總沉降并提高路堤的穩定性。粉煤灰吸水量大，泄水能力強，施工壓實含水量要求范圍比較寬，給施工帶來方便，尤其是雨季施工，更能體現出其優越性。
  修筑粉煤灰路堤必須掌握好攤鋪厚度、含水量控制、壓實機械的選擇和壓實遍數等幾項關鍵因素。
十、結論 
  粉煤灰作為一種需要國家投入大量資金處理的工業廢料，在土木工程領域具有很大的使用市場，這不僅可以解決粉煤灰的占用土地、環境污染的問題，還可以將其作為有利用價值的資源進行利用，而且極大地降低了土木工程的成本。粉煤灰在土木工程方面利用的前景廣闊，今后的重點應是推行大用量低成本高質量的粉煤灰在土木工程上使用的新技術。