本發(fā)明涉及再生回填混凝土制備領(lǐng)域，特別涉及一種采用生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷良捌鋺?yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾的產(chǎn)量大幅增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2010年我國城市生活垃圾年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到3.52億噸，垃圾堆存量達(dá)70多億噸，全國有2/3的城市陷入垃圾的包圍之中。垃圾焚燒技術(shù)可以使生活垃圾減容90％以上，質(zhì)量減少70％左右，在垃圾焚燒減量的同時(shí)還可以獲得電能，因此，焚燒法被認(rèn)為是一種可以有效處理生活垃圾的方法。然而，垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生約30％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的焚燒渣(爐渣和飛灰)，其中爐渣占80％，爐渣具有火山灰活性，可以用作混凝土中的聚合材料。
根據(jù)我國《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485—2001)，爐渣可按“一般固體廢物”進(jìn)行處理，因此，目前大多數(shù)爐渣采用填埋處理，不僅占用大量的土地資源而且填埋費(fèi)用巨大。另一方面，我國當(dāng)前的混凝土年生產(chǎn)量超過35億立方米，需要消耗天然集料(砂石)60億噸，集料生產(chǎn)使用過程中所帶來的礦石資源、能源的消耗，以及對(duì)大氣和環(huán)境的污染問題已經(jīng)引起了全球范圍的普遍關(guān)注。生活垃圾焚燒殘?jiān)c水泥在化學(xué)成分上比較接近，具有凝膠活性，可作為膠結(jié)材料，部分替代混凝土中的水泥。為此，很多科研人員嘗試在混凝土中利用城市固體廢物焚燒爐渣，分析爐渣回收利用的可行性以及探索提高爐渣替代率的措施等。
建筑垃圾是指建設(shè)、施工單位或個(gè)人對(duì)各類建筑物、構(gòu)筑物、管網(wǎng)等進(jìn)行建設(shè)、鋪設(shè)或拆除、修繕過程中所產(chǎn)生的渣土、棄土、棄料、余泥及其他廢棄物。建筑垃圾指人們?cè)趶氖虏疬w、建設(shè)、裝修、修繕等建筑業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的渣土、廢舊混凝土、廢舊磚石及其他廢棄物的統(tǒng)稱。按產(chǎn)生源分類，建筑垃圾可分為工程渣土、裝修垃圾、拆遷垃圾、工程泥漿等；按組成成分分類，建筑垃圾中可分為渣土、混凝土塊、碎石塊、磚瓦碎塊、廢砂漿、泥漿、瀝青塊、廢塑料、廢金屬、廢竹木等。
與其他城市垃圾相比，建筑垃圾具有量大、無毒無害和可資源化率高的特點(diǎn)。絕大多數(shù)建筑垃圾是可以作為再生資源重新利用的，如：廢金屬可重新回爐加工制成各種規(guī)格的鋼材；廢竹木、木屑等可用于制造各種人造板材；碎磚、混凝土塊等廢料經(jīng)破碎后可代替砂直接在施工現(xiàn)場利用，用于砌筑砂漿、抹灰砂漿、澆搗混凝土等，也可用以制作砌塊等建材產(chǎn)品等。
廢棄混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗與分級(jí)后形成的骨料簡稱再生骨料；再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的混凝土稱為再生骨料混凝土。充分利用再生骨料混凝土，不但能有效降低建筑垃圾的數(shù)量，減少建筑垃圾對(duì)自然環(huán)境的污染，同時(shí)，利用再生骨料制造再生骨料混凝土還能減少建筑工程中對(duì)天然骨料的開采，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。
但是，眾多的研究表明再生骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度和再生骨料的替代率密切相關(guān)，當(dāng)再生骨料替代率在30％以下時(shí)，再生骨料混凝土與普通骨料混凝土抗壓強(qiáng)度差距不大，再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度隨著再生骨料替代率的增大而降低。再生骨料50％取代天然粗骨料時(shí)，再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度降低5％～20％不等，當(dāng)再生骨料100％取代天然粗骨料時(shí)，再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度降低較多，最大降幅達(dá)到30％。同時(shí)，相關(guān)試驗(yàn)表明：由于再生骨料混凝土和天然骨料混凝土的骨料成分不同，它們抗壓強(qiáng)度隨齡期的增長情況也不相同，與天然骨料混凝土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d抗壓強(qiáng)度約低15％，但其相差的幅度會(huì)隨著齡期的增長而慢慢縮小。再生骨料混凝土抗壓強(qiáng)度受水灰比的影響非常大，再生骨料混凝土隨水灰比增加，抗壓強(qiáng)度急劇降低。水灰比平均增加0.1，抗壓強(qiáng)度下降20％左右。
同時(shí)，再生骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度和再生骨料的替代率密切相關(guān)，再生骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度隨再生骨料的替代率的提高而降低，當(dāng)再生骨料100％替代天然骨料時(shí)，再生骨料混凝土對(duì)比天然骨料混凝土抗拉強(qiáng)度降低6.9。眾多研究者對(duì)再生骨料混凝土抗拉強(qiáng)度隨再生骨料替代率的提高，強(qiáng)度降低所得的結(jié)果雖然離散，但總結(jié)眾多研究成果，發(fā)現(xiàn)再生骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度受再生骨料的替代率影響并沒有抗壓強(qiáng)度大，因此，采用抗壓強(qiáng)度的10％作為再生骨料混凝土的抗拉強(qiáng)度是比較保守和偏于安全的。
磚、石、混凝土等建筑垃圾，如果直接進(jìn)行土方回填，摻雜以及附著在回填料中的對(duì)于地下水以及土壤有毒、有害物質(zhì)--涂料、油漆、膠等大量存在。如果對(duì)回填料在現(xiàn)場再次進(jìn)行處理，除現(xiàn)場不具備機(jī)械、技術(shù)等因素外，繁瑣的處理方式以及高額的處理費(fèi)用會(huì)將大多數(shù)施工單位阻擋在再生處理方式的大門之外；如果將此部分垃圾制作成建材制品，且前對(duì)建筑垃圾進(jìn)行回收利用的工廠少之又少，就算有，高額的運(yùn)輸費(fèi)用再次阻擋在面前，所以最終還是一埋了之。
關(guān)于使用生活垃圾焚燒的爐渣或建筑垃圾制備混凝土的技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)中均由相關(guān)報(bào)道：
CN104628281A公開了一種生活垃圾再生處置工藝及其再生回填混凝土制品，包括以下步驟：(1)收集；(2)風(fēng)選；(3)一級(jí)破碎；(4)磁選；(5)水選；(6)二級(jí)破碎，獲得5～25mm的碎石制品。還公開了采用上述的生活垃圾再生處置工藝制成的碎石制品制成的再生回填混凝土制品。該發(fā)明提供的生活垃圾再生處置工藝的制作工藝簡易，易于實(shí)現(xiàn)，能解決生活建筑垃圾再生利用問題，并快速制作出適用于建筑材料的碎石制品，采用該發(fā)明制品制成的建筑物的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，承重能力大，使用壽命長，且自重輕，成本低廉，加工簡便，符合環(huán)保、經(jīng)濟(jì)特征，生產(chǎn)采購方便，提高了競爭力，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
CN104591638B公開了一種利用生活垃圾發(fā)電廢渣生產(chǎn)多功能混凝土的方法。將生活垃圾發(fā)電廢渣與天然砂混合得到混合砂；將粒徑大于5mm生活垃圾發(fā)電的廢渣與碎石混合，得到混合碎石；將天然沸石粉與水鎂石纖維混合，制得増稠早強(qiáng)抗裂自養(yǎng)護(hù)劑；將聚羧酸高效減水劑與礦物超細(xì)粉相混合，得到液體減水保塑劑；將水泥、粉煤灰、硅粉、礦粉、増稠早強(qiáng)抗裂自養(yǎng)護(hù)劑、混合砂、混合碎石質(zhì)量比稱量，先后倒入攪拌機(jī)攪拌均勻，得到多功能混凝土。該方法制備的混凝土，具有自密實(shí)、自養(yǎng)護(hù)、低水化熱、低收縮、高耐久性與高保塑性的性能，可供建筑工程、土木工程、交通工程及城市建設(shè)工程等應(yīng)用，該方法具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
CN102296742B公開了一種用建筑垃圾和生活垃圾的爐渣制成的發(fā)光混凝土磚，由表層和基礎(chǔ)層組成，在所述表層的至少一部分表面覆蓋有包含有夜光或熒光物質(zhì)的發(fā)光層，在所述發(fā)光層上覆蓋有保護(hù)膜，所述保護(hù)膜包括如下重量百分比的組份，膠體二氧化硅9-12％，硅氧烷9-13％，聚醚11-15％，有機(jī)成膜劑3-4％，余量為水，所述基礎(chǔ)層為建筑垃圾30-50重量份，生活垃圾爐渣10-20重量份，水泥為8-15重量份，河沙10-20重量份。該發(fā)明提供的發(fā)光混凝土磚，不僅具有發(fā)光的作用，而且發(fā)光壽命長，且在陽光暴曬下，夜光或熒光物質(zhì)也不易產(chǎn)生變質(zhì)失效。該發(fā)明中的基礎(chǔ)層采用建筑垃圾和生活垃圾爐渣作為骨料，這樣，可以大大地緩解城市建筑垃圾和生活垃圾處理問題，同時(shí)，也可以節(jié)約由于建筑材料所消耗的土地，緩解與農(nóng)民爭地的矛盾。
一方面，由于現(xiàn)在存在大量的生活垃圾焚燒爐渣和建筑垃圾等，但是現(xiàn)有技術(shù)中固廢添加量均不高于70％，天然成分的使用量較高，迫切的需要一種以固廢為主要用料的產(chǎn)品，節(jié)約資源，提高固廢利用率；另一方面，當(dāng)固廢含量較高時(shí)，制備的混凝土各方面性能會(huì)有所下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決固廢含量高時(shí)導(dǎo)致再生回填混凝土的抗壓強(qiáng)度降低及固廢利用率低的問題，本發(fā)明提供一種生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷良捌鋺?yīng)用。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
一方面，本發(fā)明提供一種生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷粒梢韵轮亓糠莸慕M分組成：
所述細(xì)骨料為脫硫石膏和/或粉煤灰。
優(yōu)選的，上述生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷粒梢韵轮亓糠莸慕M分組成：
進(jìn)一步的，所述生活垃圾焚燒爐渣經(jīng)篩分后獲得，粒徑為2.5～5mm，因垃圾焚燒殘?jiān)哂谢鹕交一钚裕軌蛉〈糠炙嗷蚴沂邸?/p>
進(jìn)一步的，所述建筑垃圾經(jīng)篩分后獲得，粒徑為5～25mm，充當(dāng)再生回填混凝土中的粗骨料，在建筑物中起骨架和支撐的作用。
進(jìn)一步的，所述石灰石粉的粒徑為小于30μm，石灰石粉的細(xì)度能夠顯著影響其本身的活性，只有在細(xì)度一定的情況下，石灰石粉將發(fā)揮活性，即使在大摻量的情況下，仍能使得混凝土強(qiáng)度有所提升，混凝土和易性明顯提高。這是由于石灰石粉顆粒足夠細(xì)，在水泥水化時(shí)能進(jìn)入到水泥水化產(chǎn)物的空隙中，起到微集料作用，從而使得強(qiáng)度有所提升，在起到微集料作用的同時(shí)，石灰石粉由于其潛在的活性，在水泥水化時(shí)能促進(jìn)C3S水化，對(duì)混凝土的強(qiáng)度提升同樣起到積極作用。且由于石灰石粉的親水性，在水泥顆粒水化時(shí)，能將使水泥水化時(shí)凝聚成的水泥團(tuán)打破，將水釋放出來，從而提高混凝土拌合物的流動(dòng)性。
所述水泥的粒徑為10～60μm，通過選取特定粒徑的水泥，以便獲得耐久性較好的混凝土。
所述脫硫石膏的粒徑小于2.5mm；所述粉煤灰的粒徑小于2.5mm。
優(yōu)選的，所述建筑垃圾為廢舊混凝土。
優(yōu)選的，所述混凝土外加劑為減水劑、早強(qiáng)劑、保水劑中的一種或多種，能在一定程度上減少水泥的用量。
優(yōu)選的，所述減水劑為萘磺酸鹽減水劑、磺化三聚氰胺甲醛樹脂、芳香族氨基磺酸鹽聚合物、脂肪族羥基磺酸鹽聚合物中的一種或多種，用量少，減水率高。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的高效減水劑均能應(yīng)用在本發(fā)明中。
優(yōu)選的，所述保水劑為聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、淀粉接枝丙烯酸鹽中的一種或多種，同時(shí)本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的保水劑均能應(yīng)用于本發(fā)明。
另一方面，本發(fā)明提供一種上述生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷恋闹苽浞椒ǎㄈ缦虏襟E：
步驟1：將建筑垃圾和生活垃圾焚燒爐渣加入到攪拌機(jī)中，攪拌均勻；
步驟2：向步驟1攪拌機(jī)中加入細(xì)骨料，攪拌均勻；
步驟3：向步驟2攪拌機(jī)中加入水泥，攪拌均勻；
步驟4：向步驟3攪拌機(jī)中加入石灰石粉和混凝土外加劑，攪拌均勻，即可得到再生回填混凝土。
進(jìn)一步的，所述再生回填混凝土與水混合攪拌均勻即可使用，所述再生回填混凝土與水的比例為1:0.3～0.5。
再一方面，本發(fā)明還提供一種上述生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷恋膽?yīng)用，本發(fā)明制備的再生回填混凝土可用于建筑過程中地基回填領(lǐng)域。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
本發(fā)明以2.5～5mm生活垃圾焚燒殘?jiān)?～25mm建筑垃圾、粒徑小于2.5mm的脫硫石膏和/或粉煤灰為主要成分制備再生回填混凝土，以10～60μm水泥、粒徑小于10μm的石灰石粉和混凝土外加劑為輔助材料成功制備固廢含量高達(dá)80～90％、抗壓強(qiáng)度可達(dá)到49.9MPa的再生回填混凝土。不同粒徑的物質(zhì)形成最佳級(jí)配，制備過程中各組分的特定粒徑的選擇使得混合過程中較小粒徑的物質(zhì)填充到上一級(jí)粒徑的空隙中。由于生活垃圾焚燒殘?jiān)?、粉煤灰、石灰石粉和水泥都具有活性，加水?dāng)嚢钑r(shí)，四者同時(shí)作用，增強(qiáng)各級(jí)粒徑之間的粘接性，減少了混凝土中的空隙，大大提高混凝土抗壓強(qiáng)度和耐久性。綜上，本發(fā)明成功制備了高固廢含量的再生回填混凝土，具有固廢利用率高、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還減少了固廢的占地面積，節(jié)約土地資源。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，均可從商業(yè)途徑得到。
本發(fā)明提供一種生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷粒髟虾空?qǐng)參見以下實(shí)施例。
實(shí)施例1：
實(shí)施例2：
實(shí)施例3：
實(shí)施例4：
實(shí)施例5：
另一方面，本發(fā)明提供一種上述生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷恋闹苽浞椒?，包括如下步驟：
步驟1：將建筑垃圾和生活垃圾焚燒爐渣加入到攪拌機(jī)中，攪拌均勻；
步驟2：向步驟1攪拌機(jī)中加入細(xì)骨料，攪拌均勻；
步驟3：向步驟2攪拌機(jī)中加入水泥，攪拌均勻；
步驟4：向步驟3攪拌機(jī)中加入石灰石粉和混凝土外加劑，攪拌均勻，即可得到再生回填混凝土。
進(jìn)一步的，所述再生回填混凝土與水混合攪拌均勻即可使用，所述再生回填混凝土與水的比例為1:0.3～0.5。
再一方面，本發(fā)明還提供一種上述生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷恋膽?yīng)用，本發(fā)明制備的再生回填混凝土可用于建筑過程中地基回填領(lǐng)域。
為了進(jìn)一步說明生活垃圾焚燒殘?jiān)苽涞脑偕靥罨炷恋奶卣骷笆褂眯Ч?，僅以實(shí)施例5及相對(duì)應(yīng)的對(duì)比例進(jìn)行說明。
對(duì)比例1：
一種混凝土，由以下重量份的組分組成：
對(duì)比例2：
一種混凝土，由以下重量份的組分組成：
對(duì)比例3：
一種混凝土，由以下重量份的組分組成：
對(duì)比例4：
一種混凝土，由以下重量份的組分組成：
測定上述實(shí)施例和對(duì)比例的混凝土的坍落度，測試結(jié)果見表1；將上述實(shí)施例和對(duì)比例的混凝土按照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，在在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，養(yǎng)護(hù)24h，然后自然條件下養(yǎng)護(hù)28天，測其抗壓抗拉強(qiáng)度，結(jié)果見表1。
表1
由上表可知，本發(fā)明制備的再生回填混凝土與對(duì)比例1～3中的混凝土只是使用的原料的粒徑不同，導(dǎo)致制備的再生回填混凝土的坍落度和抗壓強(qiáng)度的差別較大，證明只有特定粒徑的各種原料級(jí)配才能得到力學(xué)性能較好的再生回填混凝土。與對(duì)比例4相比，制備的再生回填混凝土與自攪拌混凝土相比，兩者坍落度差距較小，證明制備的再生回填混凝土的流動(dòng)性較好；本發(fā)明實(shí)施例制備的再生回填混凝土的抗壓強(qiáng)度比對(duì)比例4制備的自拌混凝土的抗壓強(qiáng)度稍大，符合相關(guān)規(guī)范中回填混凝土的要求。
經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明成功制備高固廢含量的，以生活垃圾焚燒殘?jiān)徒ㄖ鵀橹饕橇希尤胨?、石灰石粉、脫硫石膏?或粉煤灰和有關(guān)混凝土外加劑，不同粒徑的物質(zhì)形成最佳級(jí)配，制備過程中各組分的特定粒徑的選擇使得混合過程中較小粒徑的物質(zhì)填充到上一級(jí)粒徑的空隙中。由于生活垃圾焚燒殘?jiān)?、粉煤灰、石灰石粉和水泥都具有活性，加水?dāng)嚢钑r(shí)，四者同時(shí)作用，增強(qiáng)各級(jí)粒徑之間的粘接性，減少了混凝土中的空隙，大大提高混凝土抗壓強(qiáng)度和耐久性。
所舉的實(shí)驗(yàn)僅是本發(fā)明的較佳的實(shí)例，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。