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 　試驗研究

    本研究采取分層鋪攤，一次碾壓振搗成型。

1. 1 　實驗用原材料

    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)。

    復(fù)合緩凝引氣型減水劑。

    該硬化材料的特點是“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，搗實比較困難，須采用震動或碾壓設(shè)備使之密實。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，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。為使施工時便于震實，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， 要求砼凝結(jié)時間與之相適應(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)場實驗效果良好。

1. 2 　試驗配合比

    采用“正交試驗”確定配合比， 不僅能滿足配合比中各個因素對設(shè)計指標(biāo)的影響程度及規(guī)律， 而且可以根據(jù)試驗數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確地選定稠度、強度、和易性。根據(jù)L9(34)正交試驗方案，并經(jīng)現(xiàn)場調(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。

    受施工機械及工藝限制， 對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

    按試驗配合比做了三次現(xiàn)場實驗， 根據(jù)試驗結(jié)果， 街區(qū)庭院路面硬化覆蓋施工步驟為: 原場地平整→壓實→原材料按配比機械攪拌→現(xiàn)場鋪攤→壓實成型→養(yǎng)護，其中壓實度應(yīng)控制在重型擊實≥95% ，壓實系數(shù)在1.2～1.4之間。

2 　路面性能測試

    經(jīng)幾次現(xiàn)場實驗后又進一步優(yōu)化了實驗配合比。

    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)上分別做了實驗路段。路面經(jīng)撫順市市政設(shè)施管理處試驗室檢測， 混合料的密實度試驗數(shù)據(jù)列于表4。

    撫順市建筑工程質(zhì)量檢測中心對上述二個實驗路段采樣檢測， 測試結(jié)果為：抗壓強度達(dá)10. 4MPa ，抗折強度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)濟效益和社會效益。

    壓實厚度按10cm計， 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表》，1m²路面定額直接費用為7.64元， 工程造價為12.77元。

    目前，市場上水泥步道磚(普通磚) 每m²出廠價在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、機械及運費，最低價為25元/m²。

    用粉煤灰等廢渣做新型路面硬化材料，價格低廉，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)行取費標(biāo)準(zhǔn)計算，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驗路段，使用二年多，效果良好。實踐表明，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， 且可大量利用粉煤灰和電石渣，節(jié)約排污費用，減少廢渣對環(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， 具有良好的社會效益；每1m²路面工程造價僅為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，價格低廉，宜大面積推廣應(yīng)用。