王文剛
(內蒙古恒諾建材有限責任公司,內蒙古 呼和浩特 010106)
隨著我國綜合國力的逐漸增強,國民物質生活的改善,因此,日常生活中消耗品在逐漸增加,進而生活垃圾數(shù)量大幅度增長,給我們的生活居住環(huán)境帶來了很大的影響,利用焚燒的方式有效地處理日常生活垃圾,同時產(chǎn)生的電能還能帶來經(jīng)濟效益,這一處理垃圾的方式應運而生。隨之生活垃圾焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料的處理和二次利用技術研究,也成為實現(xiàn)變廢為寶的國家號召。
恒諾建材公司引進的具有國際先進水平的美國哥倫比亞M1600型混凝土全自動生產(chǎn)線,全年可生產(chǎn)砌塊8萬m3,在對生活垃圾焚燒發(fā)電廠廢雜料進行系統(tǒng)研究試驗,其可作為生產(chǎn)輕集料混凝土小型空心砌塊的骨料,提高固廢資源的綜合利用率。公司使用的經(jīng)焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料,來自土左旗兵州亥區(qū)境內的生活垃圾發(fā)電廠,進行了安全、清潔、資源化貯存、處置,不僅實現(xiàn)了污染治理,同時為固廢資源的高效利用創(chuàng)造了前提。
內蒙古恒諾建材有限責任公司組織技術力量,將廢雜料通過實驗室篩分,顆粒級配情況分析,配合比優(yōu)化試配、生產(chǎn)線實驗性生產(chǎn)等系統(tǒng)實驗,結合利廢節(jié)能生產(chǎn)技術管理,各個環(huán)節(jié)進行技術保障,利用其生產(chǎn)固廢利用量大,生產(chǎn)成本低的輕質、高強度、隔熱、保溫型的輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品。
通過對土左旗兵州亥區(qū)境內的生活垃圾發(fā)電廠焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料進行相關系統(tǒng)實驗,驗證生活垃圾發(fā)電廠的廢雜料可作為混凝土施工及混凝土制品生產(chǎn)中替代性骨料的可行性;結合美國哥倫比亞M1600型混凝土全自動生產(chǎn)線優(yōu)勢,利用垃圾發(fā)電廠廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料,優(yōu)化輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)配合比,有效降低生產(chǎn)成本,創(chuàng)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程。
3.1.1 實驗材料。水泥:采用內蒙古西卓子山草原水泥廠生產(chǎn)的Po42.5普通硅酸鹽水泥,化學成分見表1。砂子:細度模數(shù)2.3~4.0,含泥量≤5%。石屑:細度模數(shù)2.3~4.0,含泥量≤15%。廢雜料:采用左旗兵州亥區(qū)境內的生活垃圾發(fā)電廠發(fā)電后產(chǎn)生的廢雜料,含泥量≤1.5%,顆粒級配宜為3.1~3.5之間,最大粒徑10mm。石子:碎石,最大粒徑10mm,含泥量≤15%。粉煤灰:二級,呼市托克托縣電廠。水:飲用水。
3.1.2 實驗方法。廢雜料相關試驗按照GB/T17431.1-2010《輕集料及其試驗方法 第1部分:輕集料》及JGJ 51-2019《輕骨料混凝土技術規(guī)程》相關要求進行;立方體抗壓強度按照國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法》GB/T510081-2002進行;輕集料混凝土小型空心砌塊相關實驗按照GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關質量要求進行;經(jīng)實驗室取樣篩分實驗,顆粒級配情況結果見表1,含泥量、細度模數(shù)、容重數(shù)據(jù)實驗結果見表2。
表1 實驗材料顆粒級配
表2 含泥量及細度模數(shù)
3.1.3 實驗結果。經(jīng)篩分試驗數(shù)據(jù)可知,廢雜料具有良好的顆粒級配,最大粒徑不大于10mm,細度模數(shù)在2.3~4.0范圍之內,堆積密度<1 200kg/m3,符合GB/T17431.1-2010《輕集料及其試驗方法第1部分:輕集料》相關技術要求。
3.2.1 實驗室配合比設計。根據(jù)實驗需求,結合JGJ 51-2019《輕骨料混凝土技術規(guī)程》的相關要求,進行了實驗室配合比設計,見表3。
表3 實驗室混凝土配合比
3.2.2 抗壓強度試驗。實驗采用100mm×100mm×100mm的試模,經(jīng)振搗臺振搗成型,帶模養(yǎng)護1d后拆模,再放入標準養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護,控制溫度20℃±3℃、相對濕度在95%以上。分別測試實驗混凝土試件3d、7d、28d抗壓強度(見表4)。
表4 混凝土試件抗壓強度實驗結果
3.2.3 實驗室配合比實驗結果。通過混凝土試件3d、7d、28d抗壓強度檢驗,均達到了設計強度,廢雜料替代骨料的最佳比例為20%~40%,可達到最佳經(jīng)濟效果。
3.3.1 配合比試驗。根據(jù)GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關技術指標,結合原材料實際情況,石屑、廢雜料符合輕集料混凝土小型空心砌塊生產(chǎn)原材料,且較為經(jīng)濟。通過美國哥倫比亞M1600型混凝土全自動生產(chǎn)線配套的配料程序指導,結合生產(chǎn)線實際生產(chǎn)成型及脫模情況進行了生產(chǎn)配合比最終確定。
根據(jù)配料程序計算,理想的輕質混凝土細度模數(shù)為3.84,但由于原材料所限,一般適配結果接近理想模數(shù)為佳。經(jīng)配料程序試配,結合生產(chǎn)線成型情況,最終確定每立方米預拌料中廢雜料摻量骨料占比為79%,即1 161kg/m3;石屑摻量為骨料占比為21%,即309kg/m3;泥摻量為130kg/ m3;粉煤灰50kg/m3;飲用水摻量150kg/m3。此時骨料細度模數(shù)為3.49,按照配料模數(shù)曲線圖接近理想細度模數(shù),配料模數(shù)曲線生產(chǎn)成型脫模情況較好。
3.3.2 抗壓強度試驗。生產(chǎn)線使用常用砌塊尺寸390mm×190mm×190mm模具進行試生產(chǎn),按照標準生產(chǎn)流程,經(jīng)電腦計量配料、攪拌、主機振搗擠壓成型后,窯車送入養(yǎng)護窯進行蒸汽養(yǎng)護。養(yǎng)護窯通蒸汽1h后,砌塊進行靜養(yǎng)。3d后出窯,進行自然養(yǎng)護。檢驗3d、7d、28d抗壓強度。
表5 混凝土試件抗壓強度實驗結果
通過輕集料混凝土小型空心砌塊生產(chǎn)線試生產(chǎn),混凝土試件3d、7d、28d抗壓強度檢驗,實驗產(chǎn)品達到設計強度,生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,脫模成型情況良好,可利用該廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料進行生產(chǎn),優(yōu)化輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)配合比,有效降低生產(chǎn)成本,創(chuàng)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程。
內蒙古自治區(qū)建材產(chǎn)品質量檢驗院依據(jù)《2020年內蒙古自治區(qū)輕集料混凝土小型空心砌塊質量監(jiān)督抽查方案》相關要求,于2020年8月5日對內蒙古恒諾建材有限責任公司生產(chǎn)的18系列以及30系列輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品進行抽樣檢測。經(jīng)檢驗,產(chǎn)品符合GB/T4111-2013《混凝土小型空心砌塊試驗方法》、GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關質量要求;其放射性核素限量符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的相關規(guī)定。
廢雜料價格為37元/m3,石屑市場價格為60元/m3,水洗砂市場價格為110元/m3,通過骨料替換及配合比優(yōu)化,產(chǎn)成品綜合節(jié)約生產(chǎn)成本近15元/m3。按照生產(chǎn)線年產(chǎn)量達到6萬m3時,每年可節(jié)約原材料成本約90萬元。
通過研究土左旗兵州亥區(qū)境內生活垃圾發(fā)電廠廢雜料的材料屬性,將其作為替代性骨料,推廣應用于混凝土工程施工及混凝土制品的生產(chǎn)領域;內蒙古恒諾建材有限責任公司利用垃圾發(fā)電廠廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料,優(yōu)化輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品生產(chǎn)配合比,有效降低生產(chǎn)成本,創(chuàng)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程。通過活垃圾焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料的處理和二次利用技術研究,有效促進固廢資源綜合利用,實現(xiàn)國家變廢為寶的號召,對綠色可持續(xù)發(fā)展有積極的促進作用,隨著該應用技術不斷推廣,其帶來的經(jīng)濟效益和社會效益是巨大的。