1 引言
牡蛎是世界著名而常见的贝类，我国牡蛎产量占世界牡蛎养殖产量的首位，目前我国对牡蛎的开发主要是加工其可食用部分，在利用了可食用部分的同时，大量贝壳作为垃圾被丢弃，这些废弃的贝壳中残留的有机物在长期堆放的过程中腐败发臭，危害居民生活，对环境造成严重污染[1]。
粉煤灰是燃煤火力发电过程中各种有机和无机组分在1200~1700 ℃燃烧后产生的工业固体废弃物。其中约60％作为水泥材料被回收，但是，其余40％以上的垃圾被填埋在附近的垃圾填埋场。粉煤灰的成分复杂，处理不当会造成水土污染，引起生态破坏和环境危害。但全球能源需求的增长、煤炭的低成本以及自然资源替代品研发的不稳定性，导致以煤炭为能源的比例仍居高不下。预计到2035 年，煤炭所占能源的比例仍将高达24％。据统计，全球每年粉煤灰的产量约为4.5亿吨。其中，中国作为世界主要产煤国家之一，燃煤历史悠久，并且在很长的一段时间内，煤炭作为主要能源的格局不会发生变化，每年粉煤灰的产量约为1亿吨[2]。
2 牡蛎壳及粉煤灰的利用价值
目前国内建筑市场中，水泥和优质砂的短缺日益增加，因此，考虑到未来建筑市场的规模，迫切需要研发出适合我国实际情况的替代材料。如果可以使用牡蛎壳和煤灰替代建筑材料，不仅会解决环境问题，更能带来经济效益。近年来，我国研究学者积极地探索将粉煤灰回收作为市政建筑材料方法，但是关于回收牡蛎壳作为建筑材料的研究却比较少。
在本文中，牡蛎壳和粉煤灰用于制作不需要压实的流态化回填材料。回填材料是建筑物底部地埋管周围的空区域，它可用于填充道路底部、地铁路基下方的空腔，也可用于填充挡土墙的背面或土墙的背面。
在传统的回填方式中，挖掘过程中产生的残余土壤直接被废弃，再购买优质砂作为回填材料并压实。水泥和沙子的制作过程对环境产生了不利影响，并且在回填压实过程中具有噪音大、振动强、管下压实困难、压实效率低等问题。但是，利用废弃牡蛎壳和粉煤灰做流动性回填材料，则可以解决这个问题。它可以作为一种无需压实使用的液体回填材料，该材料消耗能源少，同时可以解决牡蛎壳及粉煤灰的污染问题，将这些废弃资源二次商业化。
3牡蛎壳及粉煤灰的处理方法
牡蛎壳取自大连旅顺口区露天场地废弃的牡蛎壳，用自来水洗涤3次去除盐分，然后在80℃的干燥箱中干燥12小时去除水分。煅烧时，将盛有干燥牡蛎壳的氧化铝坩埚放入高温电炉中，以5℃/min的速度升温，在1000℃下保温2小时，待电炉完全冷却后将试样取出。将煅烧或干燥的牡蛎壳粗粉后，再放入砂锅中磨成细粉。将其过125目筛分级，过筛的粉末用于研究[3]。
粉煤灰取自大连市电厂粉煤灰填埋场，采用粉煤灰和底灰混合灰。粉煤灰在80°C下干燥12小时，过125目筛分级，过筛后的粉料用于研究[4]。
4 制作回填材料
将原料（牡蛎壳、粉煤灰）准确称量混合，加入含有（1%）消泡剂的水并用高速搅拌器高速搅拌10秒。将充分混合的浆液倒入模具，同时用药匙搅拌充分混合，压实表面避免表面出现空隙。将装有浆液的模具在10℃水浴中放置12小时除去混合过程中产生的热量，然后在空气中或20℃水浴中固化。
5 单轴抗压强度及流动性测试
牡蛎壳在自然状态下为碳酸钙(CaCO3)，粉煤灰的主要成分为氧化铝或二氧化硅，二者之间无法直接发生反应，因此无法测试其强度。因此，为了将牡蛎壳用作不经煅烧而固化的原料，必须额外添加促进固化反应的成分。在本研究中，使用牡蛎壳(CaCO3)和粉煤灰作为主要材料，水泥作为固化剂。随着水泥量的增加，试样的强度逐渐增加，牡蛎壳与水泥按3:1比例混合的试样的强度为14.5 kgf/cm2，牡蛎壳与水泥按1:3比例混合的试样的强度为95 kgf/cm2。
流动性测试过程中，仅含牡蛎壳的混合物的流动性为12.4 cm，但随着水泥添加比例的增加，样品的流动性逐渐增加，牡蛎壳与水泥的比例为1:3的试样的流动性是18.6 cm。在考虑可流动的回填材料时，最重要的特性是流动性和单轴抗压强度。流动性与施工时的工人数量和生产率密切相关，单轴抗压强度用作可施工性和未来重新挖掘的指标。流动性测量是指装满样品的流量锥被提升时的平均扩散直径。实验使用JHS A 313模具（直径=8cm，高度=8cm），15 cm以下为低流动性，15-20 cm为中流动性，20 cm以上为高流动性。根据这些标准，牡蛎壳与水泥的比例为3:1的试样表现出低流动性，而牡蛎壳与水泥按1:3比例混合的试样表现出中等流动性,。适合作为回填材料的单轴强度为3.5～7.0 kgf/cm2，相当于密实土承载力的2～3倍。该结果表明，以牡蛎壳和粉煤灰为主要材料进行充填，水泥为固化促进剂，可以制备回填材料。
6 结束语
本文探讨了使用废弃牡蛎壳、粉煤灰做回填材料的方法。目前使用的水泥、沙子做回填材料，成本耗资较大，但本文提出的方法，只使用废弃的牡蛎壳和粉煤灰，非常经济，并且与使用煅烧牡蛎壳的常规方法相比，该方法使用CaCO3型牡蛎壳，因此不会产生过多的烧制能源成本，因此更加经济且易于应用。
参考文献
[1]王淇.牡蛎壳废弃物综合利用探讨[J].科技资讯，2018（2）：107-108.
[2]孙红娟，曾丽，彭同江. 粉煤灰高值化利用研究现状与进展[J].材料导报，2021,35（3）：03010-03015.
[3] Min-Jin Kim, Xue Wang, Je Joo Lee, Sang Ho Lee, Sung Bae Kim, and Chang-Joon Kim. Development of Flowable Backfill Material Using Waste Oyster Shell, Coal Ash, and Surplus Soil [J].Clean Technology，2013（4）：423-429.
[4] Xue Wang, Sung Bae Kim, and Chang-Joon Kim. Development of Sulfated Oyster Shell-Based Solidifying Agent for Flowable Backfill Material [J]. Clean Technology，2018（4）：315-322.
作者简介：常明洋(2001.03–)男，满族，辽宁省绥中县人，本科在读，大连科技学院，研究方向：化工材料
黄金泽（2000.07–）男，汉族，辽宁省凌源市人，本科在读，大连科技学院，研究方向：化工材料
王雪（1988.11-），女，汉族，辽宁省大连市人，化工博士，大连科技学院助理研究员，研究方向：化工材料
吕萌（1990.08），女，汉族，辽宁省大连市人，教育学硕士，大连科技学院助理研究员，研究方向：化学教育
