随着我国城镇化建设的稳步推进,固体废弃物数量也伴随着城市建设和各种产业的扩张呈指数增长。由于固体废弃物成分复杂,处理难度大,造成了其整体利用率低、堆放占用土地资源、污染环境等一系列问题。因此,如何能将固体废弃物转化为资源,使其应用于生产服务中,提高其循环利用效率成为主流学术界正在探索的方向。李秋义、王亮编著的《固体废弃物在绿色建材中的应用》一书将固体废弃物应用于生产绿色建材,并从固体废弃物的定义、再生骨料的性能及制备、碱激发再生骨料混凝土、石油焦脱硫灰渣的应用等多个方面阐述了最新的科研成果,为固体废弃物在生产过程的利用提供了多维度思路,具有一定的指导意义。笔者通过学习,认为该书观点清晰,实用性较强,可以拓展广大读者在绿色建材领域的认知,尤其是以下几个方面更加值得关注。
2 再生骨料性能与制备技术
该书研究的再生骨料包括了由废混凝土处理得到的粗骨料和细骨料。我国发布了GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料标准》、GB/T 25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》等一系列标准规范用于指导再生骨料的利用。考虑到建筑垃圾成分具有复杂性,该书从压碎指标、表观密度、坚固性、吸水率四个方面详细介绍了砖含量对再生骨料性能的影响,并总结了常用的分选技术。
再生混凝土骨料(Recycled Concrete Aggregate,简称RCA)可用于制备再生混凝土,但是其本身孔隙率大,由其制备的再生混凝土具有强度低、抗冻性差、用水量大等缺点。因此,对其进行强化后再利用具有重要意义。再生骨料的强化方法可以分为物理强化法和化学强化法。物理强化法即使用机械设备对再生骨料进行处理,通过机械作用使其性能得到强化,例如:机械研磨强化法、加热研磨法、颗粒整形法等。化学强化法是通过淋洗、浸渍等处理对再生骨料进行强化,例如:使用聚合物等对再生骨料处理可以明显降低其吸水率;使用调制的水泥浆液对再生骨料处理可以改善其表观密度与压碎指标。
3 再生骨料混凝土性能研究
该书分别对再生粗骨料混凝土、再生细骨料混凝土等的工作性、力学性能与耐久性展开了研究。对再生粗骨料混凝土而言,颗粒越规则、表面越平整,其拌合物消耗的用水量越小,随着再生粗骨料取代率的增加,其拌合物用水量的消耗增幅越低。力学性能方面,骨料品质和取代率对劈裂抗拉强度影响较大;耐久性方面,该书重点研究了碳化、抗氯离子渗透、抗冻和收缩这几个性能,表明二次颗粒整形再生粗骨料混凝土的耐久性能最优。对再生细骨料混凝土而言,经颗粒整形的再生细骨料混凝土的工作性要优于只经简单破碎获得的再生细骨料混凝土,且经颗粒整形的再生细骨料的力学性能、耐久性较好。为了进一步提高再生骨料混凝土的性能指标,书中指出矿物掺合料可以起到十分积极的作用,由此可以获得高强再生粗骨料混凝土与高强再生细骨料混凝土。
4 建筑垃圾再生产品的工艺与性能分析
建筑垃圾再生蒸压砖在制备过程中需要注意含水率控制、成型压力、蒸压养护制度等几个方面。建筑垃圾再生砌块的生产工艺流程主要是多次破碎后筛选出成品料,再加入水泥等材料,经处理后选取模具成型并进行自然养护;再生骨料砖的原材料有水泥、砂石或轻骨料等;制备再生骨料透水砖的原材料有水泥、天然细骨料、天然粗骨料、再生骨料、外加剂和水,通过配合比优化可以得出性能更好的再生骨料透水砖;制备再生路缘石的原材料有水泥、矿粉、细骨料、天然粗骨料、再生粗骨料、外加剂和水。该书通过对以上建筑垃圾再生产品工作性、力学性能和制备工艺等各个方面试验研究,给出了各生产的主要性能指标和参数要求。
5 碱激发再生骨料混凝土性能研究
碱激发胶凝材料是一种新型无机非金属材料,满足绿色建材的特征要求,逐渐被重视和发展。制备碱激发材料的原材料可以分为天然原材料与工业固体废弃物。本书主要介绍利用高炉矿渣制备碱激发再生混凝土的技术及其性能。试验结果表明,在蒸养和标养两种不同的养护方式下,胶凝材料用量越大,碱激发再生骨料混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度越大,且颗粒整形混凝土的强度较为出色,不同的养护方式也会对抗压强度造成不同的影响。在耐久性能方面,颗粒整形碱激发再生骨料混凝土在干燥收缩试验、抗氯离子渗透试验、抗碳化试验、抗冻试验中表现均较优。此外,不同的养护方式也会对耐久性能造成不同影响。
6 石油焦脱硫灰渣在绿色建材中的应用
循环硫化床(CFB)锅炉清洁燃烧技术是国内普遍采用的一种解决高硫石油焦出路的方案。由该技术获得的石油焦脱硫灰渣可以根据本身的颗粒度细分为石油焦脱硫灰与石油焦脱硫渣两个大类。为进一步探究石油焦脱硫灰渣的性质,本书对石油焦脱硫渣进行了矿物组成、化学成分、水化机理等方面的分析。通过对其特性的研究,发现可以将其应用于制备石油焦脱硫灰渣混凝土、石油焦脱硫灰渣蒸压砖和石油焦脱硫灰混凝土等。对自然养护、标养和长期饱水状态下石油焦脱硫灰渣混凝土力学性能变化进行了深入研究,并将耐水性、干燥收缩性能等作为考察其耐久性能的标准。制备石油焦脱硫灰渣蒸压砖的原材料主要有粉煤灰、石油焦脱硫灰渣、碎砖骨料、碎混凝土骨料等,在制备石油焦脱硫灰渣蒸压砖的过程中需要注意配合比的确定。其生产流程可分为如下步骤:①制备骨料;②压制成型;③静停与蒸养。此外,对石油焦脱硫灰渣蒸压砖的抗折强度、抗压强度进行了试验分析。
石油焦脱硫灰混凝土的主要原材料有水泥、石油焦脱硫灰、粉煤灰、矿渣、骨料、外加剂和水等。依据GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》,选取了原状焦灰系列、预消解焦灰系列两种状态的混凝土进行了力学性能影响分析,并对石油焦脱硫灰混凝土耐久性能进行了研究。
7 固体废弃物在泡沫混凝土中的应用
易开裂、寿命短、易脱落是苯乙烯泡沫塑料作为建筑行业保温材料的致命缺点。利用绿色高贝利特硫铝酸盐水泥制备的泡沫混凝土保温材料可以有效克服苯乙烯泡沫塑料的缺点,同时也实现了建筑固体废弃物的再利用,有效减少了环境污染。制备绿色高贝利特硫铝酸盐水泥的原材料主要有石油焦脱硫灰渣、电石渣、粉煤灰、铝矾土等。在其制备过程中,需要考虑水泥矿物的组成设计、煅烧方式等。本书对绿色高贝利特硫铝酸盐水泥的性能进行了试验研究,还研究了其水化产物,证实了多种固废一次烧成包含硫酸钙的绿色高贝利特硫铝酸盐水泥的可行性。
制备泡沫混凝土需要考虑到发泡方式的选取。常见的发泡方式有物理发泡法和化学发泡法,其中,较为稳定的是物理发泡法。制备泡沫混凝土的工艺可以分为预制泡混合法和混合搅拌法两种。为了考察泡沫混凝土保温墙材性能,本书以水泥、粉煤灰、泡沫剂、减水剂和水为原材料制备出试验用泡沫混凝土保温墙材,对泡沫性能进行了测定。另外,还总结了影响泡沫混凝土吸水率的因素和提高其防水性能的方式方法。
8 结论
该书从环保的角度阐述了固体废弃物在绿色建材领域的应用,通过对不同种类的固体废弃物和建筑垃圾的特性分析,以具体的试验得出不同材料的性能参数。列举了如再生骨料混凝土、石油焦脱硫灰渣蒸压砖等典型绿色建材的应用。该书可供从事固体废弃物、绿色建材方向的研究人员、工程技术人员参考,也可作为高等院校相关专业的参考书目。
摘自《混凝土与水泥制品》杂志
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