黃沛增   崔慶怡

（陜西省建筑科學研究院   710082   西安）

 

    隨我國經濟的高速發展，城市建設進入高峰期，大批舊建筑、棚戶區及城中村改造拆遷，產生大量的建筑垃圾需要處置消納。根據我們的調查西安市近年建筑垃圾排放量急劇增長，2008年排放量達3000萬噸左右，2009年超過3500萬噸，近五年內西安市建筑垃圾排放量還將進一步增加。目前我國多數城市未建立完善的建筑垃圾管理體制，使大量建筑垃圾未經處理，運往郊外或鄉村，露天堆放或填埋，占用大量土地，污染水源，破壞土壤生態平衡，在清運和堆放過程中遺散、粉塵等問題，嚴重影響城市環境衛生。隨著城市建設發展，城市周邊砂石已消耗殆盡，大量砂石料需從較遠運來，增加能源消耗、運輸費用，也給城市交通帶來巨大壓力。

 

    建筑垃圾，是由磚瓦、紙屑、木屑、廢塑料、石膏板、玻璃、金屬等多種物質混雜在一起組成，建筑垃圾一旦分離開來就可成為有用的資源，但混雜在一起則是“垃圾”。其處理過程首先由人和機械組合而進行分選，進一步通過振動篩，利用風力、磁力和質量差等來分選。分選后進行分類收集，通過破碎機進行減少體積處理，最后送往相關場所進行再生處理應用，變廢為寶，實現建筑垃圾資源化再利用，減輕建筑垃圾清運對交通和運輸的壓力和城市環境的破壞，符合國家關于發展循環經濟、保護環境的政策。

 

    本文應用建筑垃圾生產再生細骨料進行再生砂漿配制試驗研究，探索建筑垃圾資源化利用的有效途徑。

 

    2.1原材料

    2.1.1再生骨料性能和級配優化

    試驗中再生骨料是由某地區的建筑垃圾經除土、破碎、篩分等工藝，根據粒徑大小又分為再生細骨料（0-1.25mm細砂和粗砂1.25-4.75mm）,再生骨料性能指標如下表：

表2.1 再生細骨料性能指標

項目	再生細骨料（細砂）	再生細骨料（粗砂）
堆積密度，kg/m3	1370	1180
緊密密度，kg/m3	1515	1330
含泥量（含微粉），%	19.2	6.3
吸水率，%	2.7	/
壓碎指標值，%	12.9	18.0
細度模數	1.7	4.9

 

    注：再生粗砂偏粗，依照標準方法無法測得吸水率；細砂中微粉含量大，影響其吸水率測試值，吸水率偏小。

    為了優化再生骨料的級配，進行細骨料（粗、細砂）不同比例緊密堆積密度試驗，試驗數據如表2.2所示：

 

表2.2 再生細骨料緊密堆積密度試驗

序號	細砂，%	粗砂，%	緊密密度，kg/m3
1	20	80	1467
2	60	40	1633
3	70	30	1700
4	80	20	1667
5	100	0	1600

 

    根據試驗結果，選擇緊密密度值最大組，即：細砂:粗砂 = 7:3，混合再生細骨料細度模數為2.7。

    2.1.2其他材料

    水泥：西安祁連山水泥有限責任公司P.O42.5水泥，標準稠度用水量28.5%，水泥強度如表2.3。

 

表2.3 水泥抗壓和抗折強度

齡期	3d	28d
抗折強度，MPa	6.3	29.9
抗壓強度，MPa	9.0	49.4

    減水劑：科達KNF-1型萘系高效減水劑（粉劑），摻量1.5%，減水率18%。

    天然砂：灞河中砂，細度模數為2.4。

 

    2.2再生砂漿配制試驗

    試驗中配制的再生砂漿是M5-M20砌筑砂漿，砂漿配合比按JGJ98-2000《砌筑砂漿配合比設計規程》進行設計^[3]。

    試驗采用細度模數2.4的天然中砂（灞河砂）配制M10普通砂漿，作為對比樣。試驗還將干混的M10再生砂漿密封存放一個月，再進行性能測試。

 

表2.4 再生砂漿配合比，kg/m³

 

    再生砂漿的各項性能如表3.1所示。

表3.1再生砂漿性能

性能 組別	稠度 mm	30min稠度,mm	分層度 mm	容重 kg/m3	抗壓強度，MPa
					7d	28d	60d	配制強度
M5	76	61	15	1945	7.8	14.3	17.3	6.0
M10	65	45	20	1978	12.4	17.0	22.1	11.9
M10 (存放1個月)	67	46	21	1997	9.1	17.4	20.8	11.9
M10（普通）	65	53	12	2032	6.8	14.3	16.7	11.9
M15	72	46	26	1973	15.4	21.0	23.8	17.9
M20	67	36	31	1997	19.1	24.0	28.0	23.9

    從表3.1中可知，配制再生砂漿的強度均滿足配制強度要求。在保水性能方面，M5-M15砂漿的均滿足JGJ 98-2000《砌筑砂漿配合比設計規程》要求，但再生砂漿隨強度等級提高，砂漿的保水性能逐漸減弱（分層度增大），其中M20再生砂漿的分層度偏大，超過標準規定的 ≤30mm要求。

 

    M10砂漿在水泥用量一樣的條件下，再生砂漿的強度要高于普通砂漿。在砂漿試塊成型試驗中觀察到普通砂漿的泌水情況要比再生砂漿嚴重。分析原因是混合后的再生細骨料中含有15%左右的微粉，微粉具有一定活性，能起到摻合料作用，即相當于使膠凝材料總量增加，從而使再生砂漿的漿體包裹性能和強度都得到一定的提高；另外再生骨料的吸水率大也是再生砂漿泌水小的原因之一。

 

    M10再生砂漿密封存放一個月后，拌合性能基本不變，強度略有降低。原因是配制再生砂漿的骨料是在實驗室環境中自然風干，骨料中含有一定的水分，在存放過程中影響水泥的活性。因此，在生產預拌干混砂漿時，要嚴格控制細骨料的含水率，一般控制在0.5-1.0%^[4]。

 

    1）用建筑垃圾生產的再生骨料適宜于配制M15以下再生砂漿；

    2）建筑垃圾破碎中磨細的微粉，具有活性，可起到摻合料作用，砂漿的減少水泥、摻合料用量；

    3）再生骨料配制的砂漿容重小于普通砂漿，有利于減輕建筑物重量，提高建筑物的保溫性能；

    4）再生骨料存在吸水率、壓碎指標值大等問題，應用過程需要做好試配工作；

    5）建筑垃圾的來源不穩定，組分也會有變化，需要對建筑垃圾進行有效的分選、均化，以減少再生骨料的質量的波動。

 

 

[1] 崔慶怡等. 西安城市建筑垃圾資源化利用技術現狀調研及應用建議. 陜西省建筑科學研究院，2009.12.

[2]黃宗益，李光華.日本對建設工程副產物和建筑垃圾的處理[J]. 建設機械技術與管理，2002，15(4)：23-26.

[3] JGJ98-2000. 砌筑砂漿配合比設計規程. 北京：中國建筑工業出版社，2001.

[4] JG/T 230-2007. 預拌砂漿. 北京：中國標準出版社，2008.

 

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)