生活垃圾焚燒發電廠廢雜料在輕集料混凝土小型空心砌塊產品生產中的應用技術研究

王文剛

(內蒙古恒諾建材有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010106)

1 技術研究背景及目的

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，進而生活垃圾數量大幅度增長，給我們的生活居住環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，同時產生的電能還能帶來經濟效益，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生的廢雜料的處理和二次利用技術研究，也成為實現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線，全年可生產砌塊8萬m3，在對生活垃圾焚燒發電廠廢雜料進行系統研究試驗，其可作為生產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。公司使用的經焚燒處理后產生的廢雜料，來自土左旗兵州亥區境內的生活垃圾發電廠，進行了安全、清潔、資源化貯存、處置，不僅實現了污染治理，同時為固廢資源的高效利用創造了前提。

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，配合比優化試配、生產線實驗性生產等系統實驗，結合利廢節能生產技術管理，各個環節進行技術保障，利用其生產固廢利用量大，生產成本低的輕質、高強度、隔熱、保溫型的輕集料混凝土小型空心砌塊產品。

2 研究方法與研究內容

通過對土左旗兵州亥區境內的生活垃圾發電廠焚燒處理后產生的廢雜料進行相關系統實驗，驗證生活垃圾發電廠的廢雜料可作為混凝土施工及混凝土制品生產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線優勢，利用垃圾發電廠廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料，優化輕集料混凝土小型空心砌塊產品生產配合比，有效降低生產成本，創新產品生產工藝流程。

3 研究試驗

3.1 原材料實驗

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的Po42.5普通硅酸鹽水泥，化學成分見表1。砂子：細度模數2.3～4.0，含泥量≤5%。石屑：細度模數2.3～4.0，含泥量≤15%。廢雜料：采用左旗兵州亥區境內的生活垃圾發電廠發電后產生的廢雜料，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、容重數據實驗結果見表2。

表1 實驗材料顆粒級配

表2 含泥量及細度模數

3.1.3 實驗結果。經篩分試驗數據可知，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 實驗室標準試件試驗

3.2.1 實驗室配合比設計。根據實驗需求，結合JGJ 51-2019《輕骨料混凝土技術規程》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，經振搗臺振搗成型，帶模養護1d后拆模，再放入標準養護箱中進行養護，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%，可達到最佳經濟效果。

3.3 輕集料混凝土小型空心砌塊試生產

3.3.1 配合比試驗。根據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原材料，且較為經濟。通過美國哥倫比亞M1600型混凝土全自動生產線配套的配料程序指導，結合生產線實際生產成型及脫模情況進行了生產配合比最終確定。

根據配料程序計算，理想的輕質混凝土細度模數為3.84，但由于原材料所限，一般適配結果接近理想模數為佳。經配料程序試配，結合生產線成型情況，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。此時骨料細度模數為3.49，按照配料模數曲線圖接近理想細度模數，配料模數曲線生產成型脫模情況較好。

3.3.2 抗壓強度試驗。生產線使用常用砌塊尺寸390mm×190mm×190mm模具進行試生產，按照標準生產流程，經電腦計量配料、攪拌、主機振搗擠壓成型后，窯車送入養護窯進行蒸汽養護。養護窯通蒸汽1h后，砌塊進行靜養。3d后出窯，進行自然養護。檢驗3d、7d、28d抗壓強度。

表5 混凝土試件抗壓強度實驗結果

4 研究創新成果

通過輕集料混凝土小型空心砌塊生產線試生產，混凝土試件3d、7d、28d抗壓強度檢驗，實驗產品達到設計強度，生產環節中，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，優化輕集料混凝土小型空心砌塊產品生產配合比，有效降低生產成本，創新產品生產工藝流程。

內蒙古自治區建材產品質量檢驗院依據《2020年內蒙古自治區輕集料混凝土小型空心砌塊質量監督抽查方案》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的18系列以及30系列輕集料混凝土小型空心砌塊產品進行抽樣檢測。經檢驗，產品符合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》的相關規定。

5 經濟效益及社會效益

5.1 經濟效益

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化，產成品綜合節約生產成本近15元/m3。按照生產線年產量達到6萬m3時，每年可節約原材料成本約90萬元。

5.2 社會效益

通過研究土左旗兵州亥區境內生活垃圾發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領域；內蒙古恒諾建材有限責任公司利用垃圾發電廠廢雜料替代石屑、砂子、石子等原材料，優化輕集料混凝土小型空心砌塊產品生產配合比，有效降低生產成本，創新產品生產工藝流程。通過活垃圾焚燒處理后產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，實現國家變廢為寶的號召，對綠色可持續發展有積極的促進作用，隨著該應用技術不斷推廣，其帶來的經濟效益和社會效益是巨大的。