粉煤灰-電石渣復(fù)合膠凝材料的研制和應(yīng)用

摘　要：以粉煤灰和電石渣為主要原料研發(fā)一種新的硬化材料，可用于人行道及街區(qū)庭院地面硬化。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；電石渣；復(fù)合材料；地面硬化

撫順市現(xiàn)有燃煤電廠四家，年排放粉煤灰210多萬噸，年利用量不足10% ，至2001年底粉煤灰總貯量達(dá)4350萬噸，占地336公頃。此外，還有六家乙炔氣生產(chǎn)廠，年排電石渣2. 5萬噸，除農(nóng)村建筑用于代替石灰和市區(qū)部分建筑代替白灰膏抹墻面基層有少量應(yīng)用外，絕大部份被貯存或丟棄，現(xiàn)存廢渣量1萬余噸，對(duì)環(huán)境和水源造成了一定危害。

我們以粉煤灰和電石渣為主，研制了一種新的硬化材料，主要用在街區(qū)、庭院及人行路面硬化，價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥步道磚，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

1 　試驗(yàn)研究

本研究采取分層鋪攤，一次碾壓振搗成型。

1. 1 　實(shí)驗(yàn)用原材料

水泥　選用425#礦渣硅酸鹽水泥。

粉煤灰　選用熱電廠干排或濕排粉煤灰，其化學(xué)成分見表1 。

電石渣　乙炔氣車間電石渣，化學(xué)成分見表2 。

砂礫　選用最大粒徑≤60mm 的砂礫，其中卵石含量≥60% ，含泥量≤3%(按重量計(jì))。

復(fù)合緩凝引氣型減水劑。

該硬化材料的特點(diǎn)是“兩少一多”，即水和水泥用量少，粉煤灰和其他混合材料用量多。由于用水量少，新拌混合料比較干硬，搗實(shí)比較困難，須采用震動(dòng)或碾壓設(shè)備使之密實(shí)。為此，加入了一種與常態(tài)砼所用外加劑不同的新型外加劑。在常態(tài)砼中減水劑的作用主要靠表面活性使水泥漿體潤滑分散流動(dòng)，破壞水泥漿體的絮凝結(jié)構(gòu)，把其中的水釋放出來，減少砼的用水膠量，提高水泥的活性，使砼更加致密，性能更好。本硬化材料中，由于其自身用水較少，塌落度基本為零，水泥周圍的水分很少，能釋放的水分不多，如像對(duì)待常態(tài)砼那樣，希望依靠外加劑的分散作用減少砼的用水量是很困難的。為使施工時(shí)便于震實(shí)，外加劑應(yīng)有較小的表面張力，且應(yīng)有潤滑和觸變作用。但是表面張力小，又往往易于起泡。因此具有一定起泡能力的外加劑是本材料所期望的，特別是在大摻量粉煤灰和砂骨料情況下，一定的含氣量能提高振碾效果和材料的耐久性，特別是材料的抗凍性。

其次，考慮到施工連續(xù)澆筑的特點(diǎn)，要求砼凝結(jié)時(shí)間與之相適應(yīng)，特別是大倉面或夏季施工，硬化材料凝結(jié)時(shí)間不能太短，因而，緩凝也是不可缺少的。

市售外加劑不能同時(shí)滿足緩凝、引氣、減水的要求，我們自制了一種復(fù)合緩凝引氣型減水劑，其摻量為膠凝材料的0.25%(重量比) ，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)效果良好。

1. 2 　試驗(yàn)配合比

采用“正交試驗(yàn)”確定配合比，不僅能滿足配合比中各個(gè)因素對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響程度及規(guī)律，而且可以根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確地選定稠度、強(qiáng)度、和易性。根據(jù)L9(34)正交試驗(yàn)方案，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，確定重量配合比為水泥:粉煤灰:電石渣:砂礫:外加劑=1:3.8:1.7:16.6:0. 016 ，1m3混合料所需原材料用量見表3。

受施工機(jī)械及工藝限制，對(duì)平整度要求較高的路面可用粉煤灰+水泥+砂找平，分層碾壓或振搗，其中粉煤灰宜采用干排灰，砂子宜采用粗砂或中砂，重量配合比為水泥:粉煤灰:砂= 1:1.3 :2.7，厚度不宜超過10mm。

1. 3 　施工工藝

按試驗(yàn)配合比做了三次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，街區(qū)庭院路面硬化覆蓋施工步驟為: 原場(chǎng)地平整→壓實(shí)→原材料按配比機(jī)械攪拌→現(xiàn)場(chǎng)鋪攤→壓實(shí)成型→養(yǎng)護(hù)，其中壓實(shí)度應(yīng)控制在重型擊實(shí)≥95% ，壓實(shí)系數(shù)在1.2～1.4之間。

2 　路面性能測(cè)試

經(jīng)幾次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)后又進(jìn)一步優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)配合比。

1999年8月，在撫順市新林構(gòu)件廠廠區(qū)路面(A)和撫順市葛布橡膠壩河堤路(B)上分別做了實(shí)驗(yàn)路段。路面經(jīng)撫順市市政設(shè)施管理處試驗(yàn)室檢測(cè)，混合料的密實(shí)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表4。

撫順市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心對(duì)上述二個(gè)實(shí)驗(yàn)路段采樣檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果為：抗壓強(qiáng)度達(dá)10. 4MPa ，抗折強(qiáng)度2.4MPa ，吸水率6.9%。

3 　效益分析

用粉煤灰等廢渣做街區(qū)路面硬化新型材料，不僅方便施工，而且具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

壓實(shí)厚度按10cm計(jì)，依據(jù)《全國統(tǒng)一市政及園林工程預(yù)算定額遼寧省單位估價(jià)表》，1m2路面定額直接費(fèi)用為7.64元，工程造價(jià)為12.77元。

目前，市場(chǎng)上水泥步道磚(普通磚) 每m2出廠價(jià)在13～16元之間。一些街區(qū)采用的5cm粗砂+ 水泥步道磚，僅原材料平均成本就達(dá)15元/m2，加上人工、機(jī)械及運(yùn)費(fèi)，最低價(jià)為25元/m2。

用粉煤灰等廢渣做新型路面硬化材料，價(jià)格低廉，僅為普通水泥步道磚的一半左右，便于大面積施工。

修筑10萬m2硬化路面，按市政現(xiàn)行取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，可獲純利6萬余元，可用掉粉煤灰3000余噸，電石渣1400余噸，節(jié)省排污費(fèi)4萬余元。

4 　結(jié)　　論

用粉煤灰做街區(qū)路面硬化新型材料所做的實(shí)驗(yàn)路段，使用二年多，效果良好。實(shí)踐表明，以粉煤灰為主的街區(qū)路面硬化新型材料，具有施工一次成型、工期短、效率高的特點(diǎn)，且可大量利用粉煤灰和電石渣，節(jié)約排污費(fèi)用，減少廢渣對(duì)環(huán)境的危害，每1萬m2路面可“吃”掉粉煤灰300多噸，電石渣140多噸，具有良好的社會(huì)效益；每1m2路面工程造價(jià)僅為12元左右，與街區(qū)路面采用水泥步道磚、彩色步道磚和黑色路面磚相比，價(jià)格低廉，宜大面積推廣應(yīng)用。