張   保

 

    隨著我國(guó)城市新型建設(shè)和舊城改造力度的加大，一方面大量建筑垃圾的產(chǎn)生給大中城市環(huán)境衛(wèi)生帶來(lái)了極大的壓力。另一方面，由于建筑工業(yè)的蓬勃發(fā)展需要大量的混凝土材料，使常用的混凝土摻合材料愈來(lái)愈短缺。如何利用現(xiàn)有建筑工業(yè)垃圾，生產(chǎn)出一種新型的混凝土摻合材料，它既能夠消化大量的建筑垃圾，又能夠彌補(bǔ)混凝土生產(chǎn)材料的不足，從而真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保與節(jié)能雙盈，成本因節(jié)能下降的良性生產(chǎn)模式。

 

    從理論上講，混凝土摻合料生產(chǎn)材料必須是具有一定活性的無(wú)機(jī)材料，比如礦渣、硅粉、粉煤灰等工業(yè)廢渣，與這一理論相違勃的事實(shí)是，大部分建筑垃圾已基本失去活性甚至沒(méi)有活性。比如廢棄的混凝土及砂漿，包括已拆除的磚混砌塊，也就是說(shuō)建筑垃圾能否成為混凝土摻合料的首要條件，是其能否在第三種材料的介入下，重新恢復(fù)其自身活性或產(chǎn)生新的活性質(zhì)量，這也是本次課題要研究技術(shù)重心。

 

    所謂建筑垃圾，主要是指廢棄的混凝土和磚塊。從混凝土的材料組成來(lái)分析，只有水泥為活性材料，而水泥中的主要活性成份為氧化鈣，從磚材的化學(xué)成分上來(lái)分析，其主要活性成份為三氧化鋁。水泥中的氧化鈣在混凝土中已轉(zhuǎn)換為輕氧化鈣或其它化合物。磚材中的三氧化二鋁在長(zhǎng)期的自然風(fēng)化中活性亦大大降低。給廢棄的混凝土補(bǔ)充適量的氧化鈣，用金屬堿類激活廢棄磚材中的三氧化二鋁，將是我們這次課題要采用的重要技術(shù)手段。

 

    廢棄混凝土及砂漿來(lái)源于各商品混凝土公司沉淀池及廢料堆，亦可收集舊建筑物拆除的混凝土及砂漿，廢料中不應(yīng)含有其它雜質(zhì)，采料地點(diǎn)應(yīng)不少于5個(gè)攪拌站和兩個(gè)建筑工地，采料數(shù)量應(yīng)不小于1000kg。

 

    廢棄磚混砌體必須是粘土類型，允許夾帶砌筑砂漿及粉刷砂漿。但不允許混有其它雜物。采料地點(diǎn)應(yīng)不少于2個(gè)建筑工地，采集數(shù)量不少于500kg。

 

    生石灰采用鈣質(zhì)生石灰，其中氧化鈣+氧化鎂含量應(yīng)≥85，殘?jiān)�含量�?lt;10%。采樣生產(chǎn)廠家應(yīng)為檢驗(yàn)合格廠家，采樣不少于100kg。

 

    激發(fā)劑采用硫酸鉀鹽和胺基鈉鹽復(fù)合激發(fā)劑，最佳摻量通過(guò)試驗(yàn)確定。

 

    2.2.1將廢棄混凝土樣品及廢棄磚材采取四分法分別分選至100kg、50kg左右。然后進(jìn)入干燥箱干燥至含水率≥2%。移出干燥箱，放置于通風(fēng)干燥處，自然冷卻到環(huán)境溫度。

    2.2.2將干燥過(guò)的廢棄混凝土，磚材及生石灰分開進(jìn)研磨，研磨至比表面積330m²/kg±20。

    2.2.3設(shè)計(jì)三水平四因素正交試驗(yàn)表，各材料比例應(yīng)按正交試驗(yàn)分配比例準(zhǔn)確計(jì)量進(jìn)入。

因 素 水平	A	B	C	D
	廢棄混凝土	廢棄磚材	生石灰	激發(fā)劑
1	70	20	9	1
2	61	30	7	2
3	52	40	5	3

 

 

材料名稱	水泥+摻合料/kg	水/kg	中砂/kg	卵石/kg	外加劑/kg
材料用量	300+100	160	720	1130	10
備注：摻合料：試驗(yàn)中不同水平組成摻合料用量為100kg；     水  泥：秦嶺牌P.O32.5       砂  子：灞河中砂     石  子：5-31.5mm涇河卵石   拌合水：自來(lái)水     外加劑：SDB-800B泵送劑

 

    根據(jù)正交試驗(yàn)表綜合得分指數(shù)，5號(hào)配方為滿分，這和極差趨勢(shì)圖指示的數(shù)據(jù)完全相吻合。按趨勢(shì)圖指示，影響摻合料質(zhì)量水平的最大因素為廢棄磚材（B），參照正交試驗(yàn)表進(jìn)行分析。廢棄磚材不同水平的摻入量對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不大，主要體現(xiàn)在對(duì)新拌混凝土坍落度減小及經(jīng)時(shí)坍落度減少損失有所影響。其次是激發(fā)劑（D），查閱正交試驗(yàn)表中各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，就激發(fā)劑本身而言，其不同水平摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度和坍落度性能影響不大，但一旦與其它材料組合比例失調(diào)則可能產(chǎn)生較大負(fù)面作用。廢棄混凝土（A）和生石灰（C）盡管極差波動(dòng)很小，實(shí)際上亦存在最佳摻量與最佳組合的問(wèn)題。故在以后的工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行第5號(hào)配方。為了方便以噸為單位的工業(yè)生產(chǎn)配料，將影響因素較小的大宗材料(A)增加三個(gè)百分點(diǎn)，調(diào)整后的5號(hào)配方為實(shí)際生產(chǎn)配方。

 

A 廢棄混凝土	B 廢棄磚材	C 生石灰	D 激發(fā)劑
64	30	5	1

 

 

    4.1為確保新型摻合料摻入混凝土后的穩(wěn)定性能及耐久性能，試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)一步完成產(chǎn)品應(yīng)用性能技術(shù)檢驗(yàn)。

    4.2應(yīng)用性能檢驗(yàn)采用平行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)以基準(zhǔn)配合比為載體，用新型摻合料與粉煤灰，礦渣粉三種材料等量摻入法進(jìn)行性能比較。試驗(yàn)基數(shù)為連續(xù)6次，試驗(yàn)結(jié)果取6次平均值，各組（次）間試驗(yàn)數(shù)據(jù)不得大于15%。

    4.3試驗(yàn)采用取技術(shù)指標(biāo)為新拌混凝土坍落度；經(jīng)時(shí)坍落度保留值；混凝土硬化后3d、28d抗壓強(qiáng)度值；P8壓力下抗?jié)B透性能；M200次抗凍融性能。

    4.4平行對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表（6次平均值）

 

序 號(hào)	材料名稱	坍落度 （mm）		抗壓強(qiáng)度 （MPa）		抗?jié)B性能 （P8）		抗凍融性能 （M200）		綜合評(píng)價(jià)
		初始	1h	3d	28d	外觀	滲透高度（mm）	重量損失（%）	相對(duì)彈性模量（%）
1	粉煤灰	245	220	19.0	40.2	無(wú)滲漏	51	1.5	25	基本性能良好 抗凍融性能一般
2	礦渣粉	230	210	20.7	46.0	無(wú)滲漏	43	3.4	48	基本性能良好 抗凍融性能差
3	新型摻合料	240	220	25.1	44.6	無(wú)滲漏	47	1.1	18	基本性能良好 抗凍融性優(yōu)
備注	試驗(yàn)采用粉煤灰為渭河電廠二級(jí)粉煤灰。礦渣為龍鋼礦渣粉，比表面積330m2/kg。新型摻合料為5號(hào)配方，細(xì)度18%，試生產(chǎn)800T現(xiàn)場(chǎng)批量抽樣，比表面積315m2/kg。

 

 

    5.1從平行對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出，新型摻合料對(duì)新拌混凝土坍落度性能及經(jīng)時(shí)坍落度損失基本沒(méi)有影響，其工作性能不亞于粉煤灰和礦渣粉。

    5.2硬化后混凝土3天抗壓強(qiáng)度優(yōu)于礦渣和粉煤灰，28天抗壓強(qiáng)度優(yōu)于粉煤灰但略低于礦渣粉。早期強(qiáng)度較好是新型摻合料的一個(gè)技術(shù)特征。

    5.3其抗?jié)B透性能和粉煤灰；礦渣粉相當(dāng)接近。抗凍性能明顯高于粉煤灰和礦渣粉，具有較好的抗凍融能力是該材料的又一技術(shù)特征。

 

    6.1新型摻合料主要材料為廢棄混凝土及磚材。材料來(lái)源廣泛，成本低廉，綜合處理后成本每T不足20元。

    6.2該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，投資不大，以年生產(chǎn)10T計(jì)算，總投資250萬(wàn)元，含流動(dòng)資金。

    6.3每T產(chǎn)品綜合生產(chǎn)成本為55元，目前西安市場(chǎng)售價(jià)為85元，每T利潤(rùn)30元，當(dāng)年可全部收回投資成本。

    6.4西安市每年需要混凝土摻合料100萬(wàn)噸，尤其是在粉煤灰生產(chǎn)淡季其間，摻合料特別緊張，故銷售前景看好。

    6.5該產(chǎn)品屬環(huán)保型產(chǎn)品，是政府大力支持的新型產(chǎn)業(yè)之一，可享受免稅政策。

 

    西安市每年生產(chǎn)商品混凝土約800萬(wàn)m³，廢棄混凝土大約在20萬(wàn)T左右，加之被拆除舊房危樓，建筑垃圾至少在40T以上。這些垃圾已成為城市環(huán)境保護(hù)之患，有些地方為堆放垃圾甚至已毀壞農(nóng)田。如果將這些垃圾全部生產(chǎn)為混凝土摻合料，不但能減少城市污染，還能夠產(chǎn)生巨大的資源再利用效益。

 

    新型摻合料在完成試驗(yàn)和檢驗(yàn)工作后，由西安點(diǎn)石新型建材公司組織批量生產(chǎn)，從2007年6月～12月底，共生產(chǎn)新型摻合料6萬(wàn)余噸。經(jīng)西安堯柏、長(zhǎng)城及金港等商品混凝土公司在眾多高層建筑中應(yīng)用，共計(jì)澆筑混凝土60多萬(wàn)立方。總體質(zhì)量評(píng)價(jià)，新拌混凝土和易性良好，坍落度損失較小，且對(duì)混凝土強(qiáng)度指標(biāo)有所提高。實(shí)踐證明，利用建筑垃圾生產(chǎn)新型混凝土摻合料，不僅能彌補(bǔ)混凝土摻合料的資源短缺，還可以促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，確是一種值得大力推廣的新技術(shù)。

 

 

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)