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摘要:建筑廢棄物隨著城市化進程不斷增多,建筑廢棄物的再利用會產生良好的經濟、社會、環境效益。總結建筑廢棄物超細粉的生產過程和目前建筑廢棄物的作用性能,指出目前發展的優點和存在的問題。
關鍵詞:超細粉;生產工藝;研究現狀
0引言
隨著我國城市化進程的發展,舊城改造及拆遷工程產生了大量的建筑廢棄物,對生態環境產生了嚴重影響。據統計,每拆除1萬平米的舊建筑物就會產生7000--12000噸的建筑廢棄物。目前,我國建筑廢棄物管理規定還不夠完善,大量建筑廢棄物被施工單位運往郊外和鄉村,采用露天堆砌和填埋的方式進行處理,不僅造成嚴重的環境污染,還影響了周圍居民的正常生活。此外,目前我國基礎設施建設處在回暖期,每年還會完成大量新的建筑物,這就需要大量開采砂石等資源,對生態環境產生雙重影響。所以,建筑廢棄物的回收再利用可以有效的提高資源利用率,有利于我國的經濟持續發展,節約土地資源,保護環境,發揮良好的經濟效益和環境效益。我國的建筑物多為磚混結構和框架結構為主,所以在拆除的過程中產生的廢棄物主要是:混凝土碎塊、磚瓦碎塊、鋼筋段、碎玻璃及其他雜質。建筑廢棄物經篩選后,粉碎成集料用于再生混凝土的研究和生產已比較廣泛;對于建筑廢棄物研磨成超細粉末應用于混凝土和砂漿中的研究處于起步階段,在國內外建筑廢棄物超細粉末的研究仍處于探索階段;但是,國內外已有研究成果表明,建筑垃圾超細粉末應用于混凝土和砂漿中是可行的,具備一定的研究價值。
1超細粉的性能
建筑垃圾超細粉的松散堆積密度較小,振實后堆積密度有所提高,吸水率較高,標準稠度吸水量大,建筑垃圾超細粉的主要化學成分Fe2O3,Al2O3,CaO,MgO,SiO2,其中CaO含量最高,含有20.20%,MgO含量最少。超細磚粉活性大,表面粗糙,比表面積大,吸水性強,填充效應及活性效應好,超細磚粉的主要化學成分中SiO2含量最高,含量高達66.93%,MgO含量最少。超細石灰石粉吸水性強,比表面積大,超細石灰石粉的主要化學成分中CaO含量最高,含有46.67%,Fe2O3含量最少。
2生產工藝
史巍和侯景鵬[1]采用風力分級的方法制備再生混凝土骨料,該方法使用風力分級和吸塵設備篩分出來的骨料粒徑小于0.15mm,為進一步建筑垃圾超細粉的制備打下了基礎。李惠強和杜亭[2]提出了的再生骨料制備的方法最大的特點是采用了填充型加熱裝置,經高溫加熱、二級破壞、二級篩分后獲得質量較好的再生骨料。高溫加熱到300℃左右時,天然巖石骨料外部的水泥石粘結較差的部分,或在一級破碎中天然骨料外已經損傷的水泥石,在二級轉筒式或球磨式碾壓過程中脫落,剩余的粗骨料的強度較大,但高溫加熱、二級碾磨、二級篩分會使生產成本提高。
3超細粉研究現狀
3.1建筑垃圾超細粉現狀
周文娟[3]等研究結果表明:建筑垃圾超細粉粒徑相同時,發泡砂漿的軟化系數、抗壓強度、干表觀密度隨著建筑垃圾超細粉摻量的增加而減?。涣讲煌瑫r,粒徑越小,軟化系數越高,抗壓強度越大,干表觀密度越低。毋雪梅[4]等研究結果表明:未加激活劑的情況下,摻量小于10%時,水泥力學性能不會降低,甚至能略微提高早期強度;摻量大于20%時,水泥力學性能降低顯著,但對其物理性能影響不明顯;將一定細度的廢棄混凝土粉和廢棄磚粉摻入水泥中,結果對水泥的物理性能和力學性能都有一定程度的提高,堿性激發劑的摻入可進一步激發建筑垃圾超細粉末作用效果,早期強度成倍提高。鄧洋[5]等的研究結果表明:建筑垃圾超細粉存在潛在的膠凝性能,激發劑對其潛在活性的激發作用顯著,可以在一定程度上促進其水化,提高體系的強度;從微觀角度,摻有復合激發劑的樣品中,鈣礬石等水化產物較多、結構比較密實,表明水化比較充分;摻入建筑垃圾超細粉使得需水量增加,流動性降低,但一定程度上改善了混凝土的保水性,使砂漿的凝結時間縮短。
3.2超細磚粉現狀
王雪[6]將廢黏土磚粉水泥砂漿與純水泥砂漿相比較,結果表明摻入廢黏土磚粉新拌砂漿的工作性能有所降低。艾紅梅[7]等研究結果表明:磚粉內部二氧化硅和三氧化二鋁含量較大,硅、鋁氧化物含量高達78.94%,使得超細磚粉具有良好的潛在活性。李煒[8]等研究結果表明:稠度相同時,摻有超細磚粉的砂漿比未摻超細磚粉的砂漿需水量大,并且需水量隨超細磚粉摻量增加而增大。樊俊江[9]等人的研究表明,單摻15%的廢舊磚粉對混凝土的壓力泌水率、抗壓強度和碳化性能指標的改善作用比同摻量下的磚混建筑垃圾粉或者粉煤灰低。葛智[10]等人用廢黏土磚粉替代部分水泥,試驗結果表明,廢黏土磚粉可改善混凝土的工作性能,對混凝土抗壓強度影響不明顯,最佳摻量為10%-20%。車法等人研究表明,摻入廢黏土磚粉的混凝土,坍落度有所降低,抗壓強度和抗折強度小幅度降低,對彈性模量的影響特別顯著,廢黏土磚粉的取代率越大、粒徑越大,混凝土性能降低幅度就越大。
3.3超細石灰石粉現狀
超細石粉對混凝土力學性能的影響主要表現在混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗折強度。趙相虎[11]的試驗研究表明,隨著超細石粉的摻入混凝土抗壓強度呈先增加后降低的趨勢,最佳摻量為5%;何錦云[12]的試驗研究表明,超細石粉外摻時,混凝土抗壓強度隨著超細石粉摻量的增加呈先增后減的趨勢,最佳摻量為10%,摻量達到15%時,與基準混凝土抗壓強度持平;郭玉霞[13]的試驗研究表明,超細石粉內摻時,混凝土抗壓強度均有下降趨勢,并且隨著摻量的增大,降低幅度增大;當超細石粉外摻時,隨著超細石粉摻量的增加混凝土抗折強度呈先增大后降低的趨勢,最佳的摻量為20%。陳劍雄[14]試驗研究表明,超細石粉摻量在20%以內時,隨著超細石粉摻量的增加混凝土抗折強度增大,并且通過分析得出了超細石粉對混凝土抗折強度提高的貢獻比對混凝土抗壓強度的高。
4利用超細粉的重要性
4.1經濟效益
超細粉的經濟效益主要表現在節約混凝土以及砂漿的成本上,在沒有明確規定的基礎設施建設工程中可以使用建筑廢棄物超細粉代替水泥制備混凝土。這樣,建筑廢棄物超細粉可減少水泥用量降低混凝土生產成本,優良的超細粉還可改善混凝土以及砂漿的某些性能從而提高工程質量。超細粉的使用符合當今可持續發展理念,建筑廢棄物超細粉的再利用是大勢所趨。
4.2社會效益
建筑垃圾超細粉的社會效益主要表現在兩方面。一是將超細粉應用于混凝土和砂漿,解決了城市中環境惡劣的問題,使城市環境更加優化,促進了建筑工程的現代化發展;二是超細粉的生產也將帶動相關行業的發展,提供相關就業崗位。
4.3環境效益
環境效益主要表現在建筑廢棄物處理方面。在建筑領域中,建筑綠色化之路是建筑行業必然的發展趨勢,各企業使用的原材料是以保護資源和環境為前提的,利用當地建筑廢棄物經過回收利用制成不同級配的超細粉。這樣,不僅減少了環境污染,還節約了自然資源。
5面臨的問題
5.1沒有明確的法律支持
我國在建筑廢棄物利用的過程中還沒有得到政府大力支持,發達國家一般采用立法形式保障建筑廢棄物的再利用,我國應當學習國外的成功經驗在法律和政策上對建筑廢棄物再利用做出明確規范。
5.2沒有完善的技術標準
建筑廢棄物再利用在我國仍處于起步階段,目前我國在這一領域還沒有出臺相關技術規范,所以還不能大規模生產。我國家建設部門應盡快出臺相應的技術規范,指導建筑廢棄的再利用。
5.3沒有形成規模效應
目前我國大多數的廢棄廢棄物采用露天堆砌和填埋的方式進行處理,再利用的數量很少。因此各城市應該建立建筑垃圾消納場,然后依托建筑垃圾消納場建立超細粉生產廠以及再生混凝土攪拌站,形成一條完整的產業鏈、降低成本,便于再生混凝土的推廣,形成良性循環。
6結語
本文主要敘述了建筑超細粉的性能,生產工藝和研究現狀。從多方面角度論述了綜合利用超細粉的重要性,并且對未來的應用方面進行展望,加強對廢棄物的研究,不僅可以實現材料的充分利用,而且可以極大的節約資源,符合我國如今推行的可持續經濟發展戰略,為以后的研究和發展提供參考。
參考文獻
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作者:曹永成;董猛 單位:山東科技大學土木工程與建筑學院