王文剛

(內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010106)

1 技術(shù)研究背景及目的

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的逐漸增強(qiáng)，國(guó)民物質(zhì)生活的改善，因此，日常生活中消耗品在逐漸增加，進(jìn)而生活垃圾數(shù)量大幅度增長(zhǎng)，給我們的生活居住環(huán)境帶來(lái)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(shí)產(chǎn)生的電能還能帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，這一處理垃圾的方式應(yīng)運(yùn)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(shù)研究，也成為實(shí)現(xiàn)變廢為寶的國(guó)家號(hào)召。

恒諾建材公司引進(jìn)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的美國(guó)哥倫比亞M1600型混凝土全自動(dòng)生產(chǎn)線，全年可生產(chǎn)砌塊8萬(wàn)m3，在對(duì)生活垃圾焚燒發(fā)電廠廢雜料進(jìn)行系統(tǒng)研究試驗(yàn)，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(lái)自土左旗兵州亥區(qū)境內(nèi)的生活垃圾發(fā)電廠，進(jìn)行了安全、清潔、資源化貯存、處置，不僅實(shí)現(xiàn)了污染治理，同時(shí)為固廢資源的高效利用創(chuàng)造了前提。

內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)任公司組織技術(shù)力量，將廢雜料通過(guò)實(shí)驗(yàn)室篩分，顆粒級(jí)配情況分析，配合比優(yōu)化試配、生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)性生產(chǎn)等系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合利廢節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)管理，各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)保障，利用其生產(chǎn)固廢利用量大，生產(chǎn)成本低的輕質(zhì)、高強(qiáng)度、隔熱、保溫型的輕集料混凝土小型空心砌塊產(chǎn)品。

2 研究方法與研究?jī)?nèi)容

通過(guò)對(duì)土左旗兵州亥區(qū)境內(nèi)的生活垃圾發(fā)電廠焚燒處理后產(chǎn)生的廢雜料進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)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(jié)合美國(guó)哥倫比亞M1600型混凝土全自動(dòng)生產(chǎn)線優(yōu)勢(shì)，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 研究試驗(yàn)

3.1 原材料實(shí)驗(yàn)

3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料。水泥：采用內(nèi)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(xué)成分見(jiàn)表1。砂子：細(xì)度模數(shù)2.3～4.0，含泥量≤5%。石屑：細(xì)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(nèi)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(jí)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(jí)，呼市托克托縣電廠。水：飲用水。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法。廢雜料相關(guān)試驗(yàn)按照GB/T17431.1-2010《輕集料及其試驗(yàn)方法 第1部分：輕集料》及JGJ 51-2019《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》相關(guān)要求進(jìn)行；立方體抗壓強(qiáng)度按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》GB/T510081-2002進(jìn)行；輕集料混凝土小型空心砌塊相關(guān)實(shí)驗(yàn)按照GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關(guān)質(zhì)量要求進(jìn)行；經(jīng)實(shí)驗(yàn)室取樣篩分實(shí)驗(yàn)，顆粒級(jí)配情況結(jié)果見(jiàn)表1，含泥量、細(xì)度模數(shù)、容重?cái)?shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 實(shí)驗(yàn)材料顆粒級(jí)配

表2 含泥量及細(xì)度模數(shù)

3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，廢雜料具有良好的顆粒級(jí)配，最大粒徑不大于10mm，細(xì)度模數(shù)在2.3～4.0范圍之內(nèi)，堆積密度<1 200kg/m3，符合GB/T17431.1-2010《輕集料及其試驗(yàn)方法第1部分：輕集料》相關(guān)技術(shù)要求。

3.2 實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)試件試驗(yàn)

3.2.1 實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，結(jié)合JGJ 51-2019《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)，見(jiàn)表3。

表3 實(shí)驗(yàn)室混凝土配合比

3.2.2 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用100mm×100mm×100mm的試模，經(jīng)振搗臺(tái)振搗成型，帶模養(yǎng)護(hù)1d后拆模，再放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，控制溫度20℃±3℃、相對(duì)濕度在95%以上。分別測(cè)試實(shí)驗(yàn)混凝土試件3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度(見(jiàn)表4)。

表4 混凝土試件抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2.3 實(shí)驗(yàn)室配合比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)混凝土試件3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，均達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，廢雜料替代骨料的最佳比例為20%～40%，可達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效果。

3.3 輕集料混凝土小型空心砌塊試生產(chǎn)

3.3.1 配合比試驗(yàn)。根據(jù)GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合原材料實(shí)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(jì)。通過(guò)美國(guó)哥倫比亞M1600型混凝土全自動(dòng)生產(chǎn)線配套的配料程序指導(dǎo)，結(jié)合生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)成型及脫模情況進(jìn)行了生產(chǎn)配合比最終確定。

根據(jù)配料程序計(jì)算，理想的輕質(zhì)混凝土細(xì)度模數(shù)為3.84，但由于原材料所限，一般適配結(jié)果接近理想模數(shù)為佳。經(jīng)配料程序試配，結(jié)合生產(chǎn)線成型情況，最終確定每立方米預(yù)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(shí)骨料細(xì)度模數(shù)為3.49，按照配料模數(shù)曲線圖接近理想細(xì)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(qiáng)度試驗(yàn)。生產(chǎn)線使用常用砌塊尺寸390mm×190mm×190mm模具進(jìn)行試生產(chǎn)，按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程，經(jīng)電腦計(jì)量配料、攪拌、主機(jī)振搗擠壓成型后，窯車送入養(yǎng)護(hù)窯進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)窯通蒸汽1h后，砌塊進(jìn)行靜養(yǎng)。3d后出窯，進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。檢驗(yàn)3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度。

表5 混凝土試件抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 研究創(chuàng)新成果

通過(guò)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(qiáng)度檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jìn)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(nèi)蒙古自治區(qū)建材產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)院依據(jù)《2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)輕集料混凝土小型空心砌塊質(zhì)量監(jiān)督抽查方案》相關(guān)要求，于2020年8月5日對(duì)內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)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(jìn)行抽樣檢測(cè)。經(jīng)檢驗(yàn)，產(chǎn)品符合GB/T4111-2013《混凝土小型空心砌塊試驗(yàn)方法》、GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關(guān)質(zhì)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(guān)規(guī)定。

5 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

廢雜料價(jià)格為37元/m3，石屑市場(chǎng)價(jià)格為60元/m3，水洗砂市場(chǎng)價(jià)格為110元/m3，通過(guò)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(dá)到6萬(wàn)m3時(shí)，每年可節(jié)約原材料成本約90萬(wàn)元。

5.2 社會(huì)效益

通過(guò)研究土左旗兵州亥區(qū)境內(nèi)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(yīng)用于混凝土工程施工及混凝土制品的生產(chǎn)領(lǐng)域；內(nèi)蒙古恒諾建材有限責(zé)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(guò)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(shù)研究，有效促進(jìn)固廢資源綜合利用，實(shí)現(xiàn)國(guó)家變廢為寶的號(hào)召，對(duì)綠色可持續(xù)發(fā)展有積極的促進(jìn)作用，隨著該應(yīng)用技術(shù)不斷推廣，其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是巨大的。