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,價格遠遠低于水泥步道磚,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)計指標的影響程度及規(guī)律, 而且可以根據(jù)試驗數(shù)據(jù)較準確地選定稠度、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)行取費標準計算,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。

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