混凝土行业新产业—— 建筑垃圾再生流态泵送砼
一、国内外建筑垃圾资源化利用状况
随着城市化进程的不断加快,城市建筑垃圾的产生量和排出量也在快速增长,如何处理和利用这些建筑垃圾已经成为城市管理的重要工作,也是重要的民生工程。建筑垃圾是在建(构)筑物的建设、维修、拆除过程中产生的废弃物,包括废混凝土块、沥青混凝土块、废弃砖瓦、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖渣、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物。建筑垃圾资源化利用已成为解决建筑垃圾污染的有效途径。
在城市发展过程中,城市建设同资源利用与环境保护的矛盾日趋尖锐,建筑业是耗用自然资源最高的行业之一,大规模城市建设对建筑材料的需求量十分巨大,造成天然资源日渐短缺。因此,推动建筑垃圾资源化利用是十分必要性的。
从全国范围看,我国传统的建筑业发展方式(即“建筑材料→建筑物→建筑垃圾→垃圾填埋”的线性模式)仍然占据着主导地位。在城市建设过程中,大量的建筑材料被广泛使用。随着旧城改造和旧的建筑物大量拆迁,又产生了大量的建筑垃圾。在新建建筑施工过程中,也要产生大量的建筑垃圾。据统计显示:每新建1万平方米建筑就要产生近100吨建筑垃圾(不包括搬迁拆除旧房产生的垃圾)。
据不完全统计:目前,我国建筑垃圾的总体状况和处理上面临严峻的问题,近几年来,我国每年建筑垃圾的排放总量约为35亿吨左右,占城市垃圾总量的40%,产量十分惊人。以北京市为例,每年北京产生的建筑垃圾多达4000万吨。对于巨量的建筑垃圾,我国处理建筑垃圾的主要方式仍然以填埋与露天堆放为主,处置方式单一,易产生大量环境污染问题,并占用宝贵土地资源。
当前,我国正处于城镇化、工业化快速发展阶段,基础设施和房地产等各类建筑项目遍地开花,随处可见。这些项目既对区域经济和社会发展作出了贡献,也产生了大量建筑废弃物,制约城市的有序发展。据调查了解:随着建筑垃圾的快速增长,在许多地区(包括一些经济发达地区)存在严重的“建筑垃圾围城”现象,成为严峻的社会问题,也成为影响未来发展的重要隐患。
由于多种原因,我国建筑垃圾资源化利用率还不到5%,远远低于发达国家的90%的利用率。
二、建筑垃圾带来的新产业及市场
我国目前市场中,再生利用建筑固体垃圾以制做成水泥制品为主,其中轻体砖占大部分。主要用于建筑物非承重墙部分。从垃圾收集、分拣、破碎、筛选、拌合制作到运输砌墙等环节来看,固料再生利用存在着周期长、多次搬,人工砌筑,不便现代化施工等弊端。为了有效的经济利用建筑垃圾,采用再生固体垃圾流态浇注,一次成型的工艺方法,大大加快了再生的转换速度,同时使传统的人工砌筑墙体速度慢、劳动强度大得已改善,实现了现代化施工。
现代框架或混凝土结构非承重墙的实际使用量达到混凝土结构总量的六分之一到八分之一。换而言之每六到八家商砼站就应有一家专业浇注非承重墙的商砼站来共同完成建筑物的主体浇筑。市场之大可想而知。但是我国实际情况远达不到这个比例。毫无疑问建筑垃圾再生利用存在着一个潜在的巨大产业和产品市场。
建筑垃圾再生利用、再生料约占到70-80%。其材料造价低于同类材料,就经济性能而言高于其它产品效益。我国在环境保护节能专业等方面对建筑垃圾再生利用,有着特殊的优惠政策。这一绿色朝阳产业受到了国家、全国各地多部门的大力支持。机会总是给有准备的人,在这一产业刚刚兴起时,加入其中,必然为企业创造出良好的商机。
砌墙与再生料浇筑墙费用对比(广东省深圳东莞)
人工砌筑墙(平方米) |
再生料浇筑墙(平方米) |
经济效益对比 |
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砌墙、批墙 |
158元 |
全包 |
175元 |
支模 |
17元 |
轻质砖 |
44元 |
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租模 |
10元 |
红 砖 |
60元 |
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接管 |
10元 |
砂浆材料费 |
18元 |
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运费 |
6元 |
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材料成本 |
22元 |
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杂费 |
27元 |
合 计 |
220-236元 |
合计 |
175元 |
合计 |
92元 |
再生料浇筑混凝土墙经济效益83元/平方米 建设方可节省资金45元—61元 |
三、建筑固体再生料现浇注非承重墙技术
再生料现浇非承重墙是轻质混凝土的一种。在实际施工中,有三个工艺节点。
配合比的设计
再生料混凝土不可使用传统的配合比设计方法。由于再生料颗粒物是微孔结构体,具有很强的吸水性,这样使传统配合比设计的水胶比计算方法很难得到正确的结论。目前再生料混凝土配合比设计依据“相同材料达到最大密度即可获得最高难度值”这一原理。
再生料混凝土组织及组份作用
1、骨料孔隙测试
骨粒取粒径在10mm-20mm的再生料50升。先用水浸泡24小时,使再生料充分吸取水份,达到饱和状态。捞出后擦干表面积水装入50升的容器中称重记录,用1米×1米振台振动5分钟并添加浸水后的再生料,拍压使之达到最大密度。停止振动后加入清水,并达到与再生料相同水平高度时计重。每公斤水按1L体积计算,记录50L中所加入的总水量,做为50L再生料的孔隙率。
2、粉料(砂)用量
这个孔隙由粉料及胶材填充。为了保持其包裹性,可乘1.15-1.2的富余系数。所得体积由粗粉(砂)、细粉(砂)胶材共同填充。
3、混凝土性能与各种材料关系。
大骨料能减少混凝土收缩性,起支撑强度作用。用量过大时会出现浮石、集石现象。每立方再生料泵送砼用量在300-900公斤左右。
小骨料(豆石)
是填充大骨料起到对大骨料助流作用的材料。用量在150-350kg/方(计重列入大骨料)。
粗粉(砂)
粗粉是组织流动性混凝土的必要材料。是在流态中被细砂胶材浮起(撑起)的中介性材料,在粗粉的作用下,使砼内部组织成了多粒径,相互支撑滚动,又相互补充孔隙的体积。小于豆石和大骨料,可对二种材料起撑浮作用,使其在外力作用下产生位移,又可补充较大孔隙的间隙。
细粉(砂)
细粉是可吸附在粗砂骨料上的有效组份。对细微孔隙有填充作用,使再生混凝土更加密实进而获取更好的强度值。其用量可根据骨料包裹性确定。用量少时出现大骨料干料现象。用量较大时合易性变好,但由于其比表面积大,使用胶材胶结面增加,单位胶结面用量减少,造成胶结强度减小,影响混凝土整体强度。
胶材
胶凝材料是混凝土产生强度的主要材料。对不同的配比,获取相同强度值所用的材料用量不相同。同一配合比,在不同地所得到的强度值也不相同。所以进行全地(方)材试验是一个较合理的配合比的关键。
胶凝材料在再生料混凝土中与普通混凝土差异。
在普通混凝土中骨料大多在50mpa以上,而再生骨料往往在10mpa左右。在普通混凝土中,随着胶凝材料增加和水胶比的降低可获得40mpa至60mpa强度值。
混凝土强度值是各类材料的集积强度值。最大强度值是体系中强度最低材料的最高值。在混凝土承压时由胶凝材料产生的胶结强度,由骨料产生的支撑强度,用细骨料产生的填塞强度等,其中最小的强度值等于混凝土的最高强度值。
在再生料混凝土中,随着胶凝材料用量增加,胶结强度增加,但由于骨料支撑强度值较低,在受力受压时,骨料首先被破坏,升至混凝土整体强度下降。当胶材用量达到峰值时,再增加胶材,只能获得有限的强度值。
水胶比
在普混凝土中,用水量分为二部分,少部分参于混凝土的水化,并生成水化物。大部分做为工作状态用水量,参于混凝土工作状态。随着混凝土的溢出混凝土表面,使混凝土出现干湿溶重差。同时在混凝土中形成孔缝隙。在再生料混凝土中,由于骨料大部分为孔缝状结构体具有很大的吸水性,所以用水量以满足混凝土工作性为主,不再以降低用水量减少孔隙率为参考。
外加剂
普通混凝土所用外加剂是根据配合比性能设定的材料,以降低用水量满足工作性能为主。普通混凝土集料对外加剂的吸附处于正常状态,因此外加剂有效的起到减水、分散、调整合易性,保持塌落度。使用普通混凝土外加剂在再生料混凝土中有效时长大幅度减短,按正常掺量只能维持数分钟到数十分钟,随后状态即不能满足流态泵送要求。
彩用以水为调整状态的方法,水量多时,再生料太稀,浆体外溢,骨料下沉。出现非均质性的速流现象,由于非承重墙体的浇注是上端单入料孔浇注,注入的混凝土必须是均质性自然流平混凝土。如果用水作为稠度调节组份,稀时会出在浇注口下方大骨料堆积,而较远端是浆体的富积区。使浇筑墙均质性变差,影响整体质量。如果用水量较低时,混凝土无法输送出现堵泵卡管。
再生料混凝土采用吸附性悬浮剂,使水、胶材紧紧地吸附在粗细骨料上,保持其均质性,时时产生大量的极性有序排列,在材料自重,流体内力移动和化学作用力共同作用下产生高稠度的自流现象,保证混凝土的均质性流动。
四、工作性、泵送、浇注
再生料混凝土工作性有稠度值(塌落度)经时保留值(塌落度损失测试)。流动性测试以常消除束缚流动时长为标准[(流动)/扩展度]合易性以自由堆积-扩展-静止后均质性评定。和易性以静20分翻铲阻力大小作用评定,可泵性以泵送时所需压力(mpa)作为评定。
五、再生料非承重墙现浇混凝土质量评定:
浇筑后的混凝土拆模后有较轻的容重(约在1900kg/m3)左右,比普通混凝土降低了建筑物的荷载。
再生混凝土其收缩值小于普通混凝土经添加功能性材料可实现无收缩抗裂混凝土功能。
由于再生料混凝土的孔效应在导热,隔音上优于普通混凝土,强度值可经过砌筑墙强度。建筑物在使用前须进行二次装修,由于再生料混凝土集料的特殊性,二次施工极为容易,墙表装修有很强的附着力。同时采用预埋管技术,使墙体埋置管线更加简便。因墙体为混凝土浇筑,防火性安全符合要求。
总之再生料混凝土有着与同类墙体材料多方面的优势,是今后发展的方向。
(赵大志高级工程师),现任中材高科(北京)建材技术研究院总工,副院长。
2009年在国内首次把混凝土外加剂复配技术作为公开技术进行技术培训,至今参加过培训的技术人员已达到数千人。2015年首次把混凝土外加剂与网络结合、实施远程教育,方便工程技术人员学习、研究混凝土、特种混凝土技术。同时担任多家混凝土外加剂合成厂、复配厂、路桥公司、水泥助磨剂厂等技术顾问。
自发组织QQ群,微信群,每周三、周六义务授课,解答网友的技术问题,受益网友达数千人,属国内少数网上长期义务授课、咨询专家。
擅长领域:混凝土外加剂技术培训、讲座、指导,混凝土外加剂合成……羧酸系、萘系、氨基磺酸盐系、脂肪族系、三聚氰胺系,各种外加剂复配,特种外加剂复配,砼施工技术等。
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