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(wàn)噸，年利用量不足10% ，至2001年底粉煤灰總貯量達(dá)4350萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(jiàn)表1 。

    電石渣　乙炔氣車(chē)間電石渣，化學(xué)成分見(jiàn)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(rùn)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(lái)，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?chē)乃趾苌伲?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(rùn)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(cāng)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(jiàn)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(guò)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(guó)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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?gòu)U渣對(duì)環(huán)境的危害，每1萬(wàn)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。