电石渣替代石灰稳定土的路用性能对比与工程经济性分析

日期:2026-08-18 00:51 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:6

日期:2026-08-18 00:51 作者:赵明 浏览量:6

一、引言
电石渣是电石水解制乙炔的副产物,全国年排放量超过2000万吨。从化学成分看,电石渣与消石灰同属钙质材料,主要成分均为Ca(OH)₂,具有替代石灰用于土体稳定的理论可行性。然而,电石渣与商品石灰在杂质含量和反应活性方面存在差异,直接替代可能导致强度不足。

为评价石灰和电石渣稳定土的综合性能,研究者利用X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)和失重-差热分析仪(TG-DTA)等对原材料进行评价,并对比分析了两种稳定土在3d、7d、9d、14d、28d的无侧限抗压强度变化。

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二、原材料特性对比
2.1 矿物组成
XRD分析表明,石灰与电石渣主要成分相同,均为Ca(OH)₂。这一矿物组成的相似性是电石渣替代石灰的化学基础。

2.2 化学成分
XRF分析显示,石灰及电石渣中均含有SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO和MgO等成分,但电石渣中各组分含量均低于石灰。这意味着电石渣的有效钙含量低于商品石灰,是其稳定土强度偏低的内在原因。

2.3 热分析特征
TG-DTA曲线分析得知,石灰中的Ca(OH)₂含量较电石渣高。电石渣中Ca(OH)₂的分解温度与纯消石灰基本一致,但其分解吸热峰较宽,表明电石渣中钙质组分的结晶度较低、活性略逊于商品石灰。

三、强度对比试验
3.1 强度发展规律
同一龄期下的无侧限抗压强度为石灰稳定土高于电石渣稳定土。在3d、7d、9d、14d、28d五个龄期下,石灰稳定土的平均无侧限抗压强度增长率为42.9%、22.2%、18.2%、15.4%,电石渣稳定土的平均无侧限抗压强度增长速率为33.3%、12.5%、10%、18.2%。

3.2 强度与有效钙镁含量的关系
两种稳定材料的有效钙镁含量随龄期的增长呈指数型下降,且两种稳定材料的无侧限抗压强度与有效钙镁含量呈线性负相关——石灰稳定材料和电石渣稳定材料的相关系数(R²)分别为0.9825和0.9813。这一高度相关性表明:有效钙镁的消耗(转化为胶凝产物)与强度增长是同步过程,相关系数超过0.98证实了有效钙镁含量是控制强度发展的核心变量。

3.3 电石渣的独特优势
尽管电石渣稳定土的绝对强度低于石灰稳定土,但电石渣具有独特的优势:比表面积大、细粒含量高——在相同掺量和养护条件下更有利于填料中改良反应的进行;施工不扬尘——电石渣为湿排废渣,避免了生石灰消解过程中的扬尘污染;CO₂排放少——电石渣是工业副产物,其使用避免了石灰石煅烧的碳排放;成本优势显著——电石渣作为废渣,价格远低于商品石灰。

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四、工程应用实践
研究表明,在电石渣能够安全使用的前提下,电石渣稳定土可以很好地满足使用要求:路床6%剂量、路堤4%剂量;底基层配合比电石渣:粉煤灰:土=9:23:68。在掺加适量水泥的情况下,电石回收粉尘代替石灰用于稳定土底基层,在技术与实践上是可行的。电石渣-石灰复合固化体系在废弃泥浆处理中也表现出良好效果——在10%电石渣基础上添加石灰,7d强度显著提升。

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五、经济性分析
电石渣替代石灰的经济效益体现在三个层面:原材料成本——电石渣为工业废渣,获取成本远低于商品石灰;运输成本——电石渣产地集中,可就近利用;环境成本——减少石灰石开采和煅烧的生态破坏和碳排放。

六、结语
电石渣与石灰在化学成分上具有相似性(主要成分均为Ca(OH)₂),但电石渣的有效钙含量低于石灰,导致其稳定土的强度较石灰稳定土偏低。然而,电石渣具有比表面积大、细粒含量高、施工不扬尘、碳排放少和成本低廉等显著优势。通过掺加粉煤灰或水泥等辅助材料,电石渣稳定土的性能可得到有效提升。电石渣替代石灰用于道路稳定土工程,既可消纳大宗工业废渣、又可降低工程成本,具有良好的推广应用前景。

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