李亞軍

(陜西省咸陽市金旭路水電勘察分院，陜西興平 712000)

電石渣是在濕式發(fā)生器中生產(chǎn)電石而產(chǎn)生的一種水解反應(yīng)副產(chǎn)物，是一種工業(yè)廢物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年國內(nèi)生產(chǎn)電石530萬t，按消耗1 t電石產(chǎn)生1.2 t電石渣計(jì)，全國產(chǎn)生的電石渣超過600萬t。堆放電石渣不僅占用大量土地，而且還可能因風(fēng)干起灰，污染周邊環(huán)境，如處理不當(dāng)會嚴(yán)重制約企業(yè)的發(fā)展。因此，研究電石渣特性，開展電石渣的綜合利用，具有重要的社會經(jīng)濟(jì)效益。目前國內(nèi)電石渣回收利用在一定程度上取得了一些效果，緩解了電石渣對環(huán)境的污染。然而用于建材和環(huán)境治理用量有限，用于化工生產(chǎn)其預(yù)處理過程復(fù)雜。所以，大部分廠家仍然將電石渣棄置。為了進(jìn)一步開展電石渣的綜合利用，我通過對陜西某電石廠的電石渣，按照《水泥化學(xué)分析方法》(GB/T176-2008)、《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123-1999)、《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法》(GB/T1345-2005)方法進(jìn)行試驗(yàn)，質(zhì)量按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50287-2008)、《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(SL251-2000)對電石渣作為筑壩基礎(chǔ)材料進(jìn)行評價。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1)電石渣的化學(xué)成分測定:按照GB/T176-2008執(zhí)行。

電石渣的礦物組成采用Y-2000型X射線衍射儀(XRD)分析。

2)電石渣的物理及力學(xué)指標(biāo)測定:按照GB/T50123-1999及GB/T1345-2005執(zhí)行。

①電石渣粒徑分布:將電石渣在105±1℃烘干至恒重，采用篩析法測定粒徑分布。

②液限、塑限:采用FG-Ⅲ型光電式液塑限聯(lián)合測定儀測定。

③擊實(shí):采用25擊標(biāo)準(zhǔn)輕型電動擊實(shí)儀測定。

④壓縮:采用標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)試驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，擾動樣用壓實(shí)度0.93控制裝樣密度。

⑤抗剪強(qiáng)度:使用SDJ-Ⅱ型電動等應(yīng)變直剪儀按快剪和慢剪兩種狀態(tài)進(jìn)行，擾動樣用壓實(shí)度0.93控制裝樣密度。

⑥滲透:采用變水頭試驗(yàn)，擾動樣用壓實(shí)度0.93控制裝樣密度。

2 實(shí)驗(yàn)原料及樣品采集

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)原料為陜西某電石廠的電石渣，顆粒細(xì)微，有臭味，顏色為灰～灰白色。

2.2 樣品采集

樣品分原狀樣(自然淤積失水干凝狀態(tài))和擾動樣(模擬機(jī)械碾壓)兩種狀態(tài)采集。

該渣場現(xiàn)狀是，周邊經(jīng)人工圍堵，中間自然淤積，逐漸加高，本次取樣點(diǎn)形成時間近半年以上，現(xiàn)已形成近4 m高的電石渣場，該狀態(tài)與建壩和加高壩體相似。原狀樣樣品取自淤積面以下2.0 m，擾動樣樣品在淤積面表面取代表性樣品。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及評價

3.1 電石渣的化學(xué)成分及評價

電石渣的化學(xué)成分如表1。從表1可以看出電石渣的主要化學(xué)成分是Ca(OH)2，其CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)60%左右，還含有少量硅、鐵、鋁、鈣、鎂等成分。根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)判定電石渣對混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性。

表1 電石渣的主要化學(xué)成分分析 %

3.2 電石渣的物理力學(xué)性質(zhì)及評價

1)電石渣樣品的比重、液限、塑限、顆粒組成等試驗(yàn)結(jié)果，與樣品擾動與否無關(guān)。

①電石渣的比重在2.26～2.28，比較穩(wěn)定，低于一般粘性土的比重2.68～2.72，僅影響單位體積重量;

②液限、塑限都很高，塑性指數(shù)與黃土相接近;

③顆粒組成:一般情況下20%的顆粒粒徑在50 μm～80 μm之間，80%的顆粒粒徑在50 μm以下［3］。烘干過程中顆粒之間會發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，烘干后電石渣的表觀粒度會增加，但大部分仍小于0.005 mm，粘粒含量明顯高于規(guī)程均質(zhì)土壩粘粒含量10%～30%的要求。

2)原狀樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價

①含水率較高(94.4% ～95.5%)，飽和度81% ～86%，干密度小(0.62～0.64 g/cm3)，孔隙比大(2.54 ～2.66)孔隙率72%～73%。

②滲透系數(shù) 0.590～4.030×10-4cm/s，與均質(zhì)土壩要求應(yīng)小于1×10-4cm/s稍有出入;

③壓縮系數(shù) a0.1 ～0.2=2.22 ～2.89-1MPa，壓縮模量E0.1 ～0.2=1.23 ～1.60 MPa，屬高壓縮性;

④抗剪強(qiáng)度:總應(yīng)力(快剪)c=14kPa，φ=16.5～17度;有效應(yīng)力(慢剪)c'=0～3kPa，φ'=33～34度，抗剪強(qiáng)度偏低。

3)擾動樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價

標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)(25次)，最大干密度 ρdmax=1.052～1.063 g/cm3，最優(yōu)含水率ωop=43% ～43.5%。由擊實(shí)曲線看出，材料壓實(shí)性能受含水率影響不大。擊實(shí)后試驗(yàn)按壓實(shí)度Dr=0.93控制，相應(yīng)試驗(yàn)樣的干密度為0.98 g/cm3，含水率為44%，試驗(yàn)結(jié)果為:

①孔隙比1.33，孔隙率57%，飽和度76%;滲透系數(shù)0.516～1.000×10-4cm/s，滿足均質(zhì)土壩規(guī)范應(yīng)小于1×10-4cm/s的要求;

②壓縮系數(shù) a0.1 ～0.2=0.14 ～0.20-1MPa，壓縮模量E0.1 ～0.2=11.6 ～16.6 MPa，屬中壓縮性;

③抗剪強(qiáng)度:總應(yīng)力(快剪)c=33～36 kPa，φ=32.5～34.0度、有效應(yīng)力(慢剪)c'=20 ～32kPa，φ'=32.8 ～34.8度，抗剪強(qiáng)度滿足要求。

4 小結(jié)

1)“自然淤積失水干凝狀態(tài)”(原狀)，因在自然淤積條件下形成，結(jié)構(gòu)具微層理，屬高的壓縮性;滲透性稍偏大且不均;抗剪強(qiáng)度偏低。該狀態(tài)若作為壩基或壩體持力層，建議再作進(jìn)一步論證研究。

2)擾動樣，經(jīng)擊實(shí)后的物理力學(xué)性能試驗(yàn)，除粘粒含量偏高外，其它各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)基本滿足土石壩土料質(zhì)量要求。

3)電石渣作為筑壩基礎(chǔ)材料，試驗(yàn)采用GB/T50123-1999及GB/T1345-2005試驗(yàn)，按照SL251-2000規(guī)程評價妥否，有待進(jìn)一步驗(yàn)證;當(dāng)選用電石渣“自然淤積失水干凝狀態(tài)”或“機(jī)械(人工)碾壓”筑壩時，應(yīng)針對工程實(shí)際電石渣料進(jìn)行取樣試驗(yàn)對比，補(bǔ)充其他試驗(yàn)指標(biāo)。

［1］楊娟、錢覺時.談電石渣特性及其建材資源化途徑.粉煤灰綜合利用.2007，(3):54 ～56.

［2］黃存捍、鄧寅生、邢學(xué)玲、魯靜.電石渣的綜合利用途徑.焦作工學(xué)院學(xué)報(bào).2004，(2):143 ～146.

［3］高敏、文柏鳴.電石渣制水泥的原料特性研究.新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào).2009，(2):1 ～5.

［4］董永剛、曹建新、劉飛、張煜.電石渣理化性質(zhì)的分析與表征.環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2008，(9):96～98.