建筑廢棄物超細(xì)粉的研究現(xiàn)狀

(山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 山東 青島 266590)

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展，舊城改造及拆遷工程產(chǎn)生了大量的建筑廢棄物，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每拆除 1萬(wàn)平米的舊建筑物就會(huì)產(chǎn)生7000--12000噸的建筑廢棄物。目前，我國(guó)建筑廢棄物管理規(guī)定還不夠完善，大量建筑廢棄物被施工單位運(yùn)往郊外和鄉(xiāng)村，采用露天堆砌和填埋的方式進(jìn)行處理，不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，還影響了周圍居民的正常生活。此外，目前我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處在回暖期，每年還會(huì)完成大量新的建筑物，這就需要大量開(kāi)采砂石等資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生雙重影響。所以，建筑廢棄物的回收再利用可以有效的提高資源利用率，有利于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，節(jié)約土地資源，保護(hù)環(huán)境，發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

我國(guó)的建筑物多為磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)為主，所以在拆除的過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物主要是：混凝土碎塊、磚瓦碎塊、鋼筋段、碎玻璃及其他雜質(zhì)。建筑廢棄物經(jīng)篩選后，粉碎成集料用于再生混凝土的研究和生產(chǎn)已比較廣泛；對(duì)于建筑廢棄物研磨成超細(xì)粉末應(yīng)用于混凝土和砂漿中的研究處于起步階段，在國(guó)內(nèi)外建筑廢棄物超細(xì)粉末的研究仍處于探索階段；但是，國(guó)內(nèi)外已有研究成果表明，建筑垃圾超細(xì)粉末應(yīng)用于混凝土和砂漿中是可行的，具備一定的研究?jī)r(jià)值。

1 超細(xì)粉的性能

建筑垃圾超細(xì)粉的松散堆積密度較小，振實(shí)后堆積密度有所提高，吸水率較高，標(biāo)準(zhǔn)稠度吸水量大，建筑垃圾超細(xì)粉的主要化學(xué)成分Fe2O3，Al2O3，CaO，MgO，SiO2，其中CaO含量最高，含有20.20%，MgO含量最少。超細(xì)磚粉活性大，表面粗糙，比表面積大，吸水性強(qiáng)，填充效應(yīng)及活性效應(yīng)好，超細(xì)磚粉的主要化學(xué)成分中 SiO2含量最高，含量高達(dá)66.93%，MgO含量最少。超細(xì)石灰石粉吸水性強(qiáng)，比表面積大，超細(xì)石灰石粉的主要化學(xué)成分中CaO含量最高，含有46.67%，F(xiàn)e2O3含量最少。

2 生產(chǎn)工藝

史巍和侯景鵬[1]采用風(fēng)力分級(jí)的方法制備再生混凝土骨料，該方法使用風(fēng)力分級(jí)和吸塵設(shè)備篩分出來(lái)的骨料粒徑小于0.15mm，為進(jìn)一步建筑垃圾超細(xì)粉的制備打下了基礎(chǔ)。

李惠強(qiáng)和杜亭[2]提出了的再生骨料制備的方法最大的特點(diǎn)是采用了填充型加熱裝置，經(jīng)高溫加熱、二級(jí)破壞、二級(jí)篩分后獲得質(zhì)量較好的再生骨料。高溫加熱到300℃左右時(shí)，天然巖石骨料外部的水泥石粘結(jié)較差的部分，或在一級(jí)破碎中天然骨料外已經(jīng)損傷的水泥石，在二級(jí)轉(zhuǎn)筒式或球磨式碾壓過(guò)程中脫落，剩余的粗骨料的強(qiáng)度較大，但高溫加熱、二級(jí)碾磨、二級(jí)篩分會(huì)使生產(chǎn)成本提高。

3 超細(xì)粉研究現(xiàn)狀

3.1 建筑垃圾超細(xì)粉現(xiàn)狀

周文娟[3]等研究結(jié)果表明：建筑垃圾超細(xì)粉粒徑相同時(shí)，發(fā)泡砂漿的軟化系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、干表觀密度隨著建筑垃圾超細(xì)粉摻量的增加而減??；粒徑不同時(shí)，粒徑越小，軟化系數(shù)越高，抗壓強(qiáng)度越大，干表觀密度越低。毋雪梅[4]等研究結(jié)果表明：未加激活劑的情況下，摻量小于 10%時(shí)，水泥力學(xué)性能不會(huì)降低，甚至能略微提高早期強(qiáng)度；摻量大于 20%時(shí)，水泥力學(xué)性能降低顯著，但對(duì)其物理性能影響不明顯；將一定細(xì)度的廢棄混凝土粉和廢棄磚粉摻入水泥中，結(jié)果對(duì)水泥的物理性能和力學(xué)性能都有一定程度的提高，堿性激發(fā)劑的摻入可進(jìn)一步激發(fā)建筑垃圾超細(xì)粉末作用效果，早期強(qiáng)度成倍提高。鄧洋[5]等的研究結(jié)果表明：建筑垃圾超細(xì)粉存在潛在的膠凝性能，激發(fā)劑對(duì)其潛在活性的激發(fā)作用顯著，可以在一定程度上促進(jìn)其水化，提高體系的強(qiáng)度；從微觀角度，摻有復(fù)合激發(fā)劑的樣品中，鈣礬石等水化產(chǎn)物較多、結(jié)構(gòu)比較密實(shí)，表明水化比較充分；摻入建筑垃圾超細(xì)粉使得需水量增加，流動(dòng)性降低，但一定程度上改善了混凝土的保水性，使砂漿的凝結(jié)時(shí)間縮短。

3.2 超細(xì)磚粉現(xiàn)狀

王雪[6]將廢黏土磚粉水泥砂漿與純水泥砂漿相比較，結(jié)果表明摻入廢黏土磚粉新拌砂漿的工作性能有所降低。艾紅梅[7]等研究結(jié)果表明：磚粉內(nèi)部二氧化硅和三氧化二鋁含量較大，硅、鋁氧化物含量高達(dá)78.94%，使得超細(xì)磚粉具有良好的潛在活性。李煒[8]等研究結(jié)果表明：稠度相同時(shí)，摻有超細(xì)磚粉的砂漿比未摻超細(xì)磚粉的砂漿需水量大，并且需水量隨超細(xì)磚粉摻量增加而增大。樊俊江[9]等人的研究表明，單摻 15%的廢舊磚粉對(duì)混凝土的壓力泌水率、抗壓強(qiáng)度和碳化性能指標(biāo)的改善作用比同摻量下的磚混建筑垃圾粉或者粉煤灰低。葛智[10]等人用廢黏土磚粉替代部分水泥，試驗(yàn)結(jié)果表明，廢黏土磚粉可改善混凝土的工作性能，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響不明顯，最佳摻量為10%-20%。車法等人研究表明，摻入廢黏土磚粉的混凝土，坍落度有所降低，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度小幅度降低，對(duì)彈性模量的影響特別顯著，廢黏土磚粉的取代率越大、粒徑越大，混凝土性能降低幅度就越大。

3.3 超細(xì)石灰石粉現(xiàn)狀

超細(xì)石粉對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響主要表現(xiàn)在混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度。趙相虎[11]的試驗(yàn)研究表明，隨著超細(xì)石粉的摻入混凝土抗壓強(qiáng)度呈先增加后降低的趨勢(shì)，最佳摻量為 5%；何錦云[12]的試驗(yàn)研究表明，超細(xì)石粉外摻時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度隨著超細(xì)石粉摻量的增加呈先增后減的趨勢(shì)，最佳摻量為10%，摻量達(dá)到15%時(shí)，與基準(zhǔn)混凝土抗壓強(qiáng)度持平；郭玉霞[13]的試驗(yàn)研究表明，超細(xì)石粉內(nèi) 摻時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度均有下降趨勢(shì)，并且隨著摻量的增大，降低幅度增大；當(dāng)超細(xì)石粉外摻時(shí)，隨著超細(xì)石粉摻量的增加混凝土抗折強(qiáng)度呈先增大后降低的趨勢(shì)，最佳的摻量為 20%。陳劍雄[14]試驗(yàn)研究表明，超細(xì)石粉摻量在 20%以內(nèi)時(shí)，隨著超細(xì)石粉摻量的增加混凝土抗折強(qiáng)度增大，并且通過(guò)分析得出了超細(xì)石粉對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度提高的貢獻(xiàn)比對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的高。

4 利用超細(xì)粉的重要性

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

超細(xì)粉的經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在節(jié)約混凝土以及砂漿的成本上，在沒(méi)有明確規(guī)定的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中可以使用建筑廢棄物超細(xì)粉代替水泥制備混凝土。這樣，建筑廢棄物超細(xì)粉可減少水泥用量降低混凝土生產(chǎn)成本，優(yōu)良的超細(xì)粉還可改善混凝土以及砂漿的某些性能從而提高工程質(zhì)量。超細(xì)粉的使用符合當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展理念，建筑廢棄物超細(xì)粉的再利用是大勢(shì)所趨。

4.2 社會(huì)效益

建筑垃圾超細(xì)粉的社會(huì)效益主要表現(xiàn)在兩方面。一是將超細(xì)粉應(yīng)用于混凝土和砂漿，解決了城市中環(huán)境惡劣的問(wèn)題，使城市環(huán)境更加優(yōu)化，促進(jìn)了建筑工程的現(xiàn)代化發(fā)展；二是超細(xì)粉的生產(chǎn)也將帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，提供相關(guān)就業(yè)崗位。

4.3 環(huán)境效益

環(huán)境效益主要表現(xiàn)在建筑廢棄物處理方面。在建筑領(lǐng)域中，建筑綠色化之路是建筑行業(yè)必然的發(fā)展趨勢(shì)，各企業(yè)使用的原材料是以保護(hù)資源和環(huán)境為前提的，利用當(dāng)?shù)亟ㄖU棄物經(jīng)過(guò)回收利用制成不同級(jí)配的超細(xì)粉。這樣，不僅減少了環(huán)境污染，還節(jié)約了自然資源。

5 面臨的問(wèn)題

5.1 沒(méi)有明確的法律支持

我國(guó)在建筑廢棄物利用的過(guò)程中還沒(méi)有得到政府大力支持，發(fā)達(dá)國(guó)家一般采用立法形式保障建筑廢棄物的再利用，我國(guó)應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)在法律和政策上對(duì)建筑廢棄物再利用做出明確規(guī)范。

5.2 沒(méi)有完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

建筑廢棄物再利用在我國(guó)仍處于起步階段，目前我國(guó)在這一領(lǐng)域還沒(méi)有出臺(tái)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，所以還不能大規(guī)模生產(chǎn)。我國(guó)家建設(shè)部門應(yīng)盡快出臺(tái)相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，指導(dǎo)建筑廢棄的再利用。

5.3 沒(méi)有形成規(guī)模效應(yīng)

目前我國(guó)大多數(shù)的廢棄廢棄物采用露天堆砌和填埋的方式進(jìn)行處理，再利用的數(shù)量很少。因此各城市應(yīng)該建立建筑垃圾消納場(chǎng)，然后依托建筑垃圾消納場(chǎng)建立超細(xì)粉生產(chǎn)廠以及再生混凝土攪拌站，形成一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈、降低成本，便于再生混凝土的推廣，形成良性循環(huán)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文主要敘述了建筑超細(xì)粉的性能，生產(chǎn)工藝和研究現(xiàn)狀。從多方面角度論述了綜合利用超細(xì)粉的重要性，并且對(duì)未來(lái)的應(yīng)用方面進(jìn)行展望，加強(qiáng)對(duì)廢棄物的研究，不僅可以實(shí)現(xiàn)材料的充分利用，而且可以極大的節(jié)約資源，符合我國(guó)如今推行的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，為以后的研究和發(fā)展提供參考。

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