所谓三废是指工业生产、农业加工和日常生活所产生的废气、废水、废物。其中固体废弃物的综合利用是主要内容。
轻质隔墙条板,其形状为条形,有一定的厚度,内部一般空洞率为30—70%不等。它能促进工业化水平,实现建筑装配化。用于非承重的具有保温、隔热、防火、隔声的轻质墙材。其规格尺寸为:2400—3600×600×90,100,120,200mm。
三废材料生产的轻质隔墙条板,替代以粘土为原料的隔墙材料,对节约能源、节约资源、化解污染、减少运输量,增加使用面积以及使各建筑业降低物化劳动都有着巨大战略意义。
1.三废材料及其性能
1.1工业固体废弃物
用于轻质隔墙条板的工业固体废弃物主要是粉煤灰、矿渣、硅灰、冶炼渣、石粉、炉渣、加气混凝土碎屑,经煅烧或自然煤矸石、电石泥等。为确保固体废弃物对产品的质量影响,行业公布了有关执行标准:如表1所示:
材料执行标准 表1
材料名称
粉煤灰
炉渣矿渣
经锻烧或自然煤矸石
硅 灰
高炉重矿渣
水
执行标准
GB/T1596
GB6763
GB6763
GB6566
JC/T541
GB6763
YBJ20584—1984
JGJ63—1989
粉煤灰是量大面广,应用普遍的工业固体废料,它是从煤粉炉排出的烃气中收集到的细颗粒粉末,粒径30μm左右(相当于水泥的细度),它在轻质隔墙条板中是应用较为普遍的材料,它除了价格便宜,使用方便,消除污染的作用外,还具有如下的功能:
①含活性SiO2,有火山灰作用,具有潜在水硬性,能水化生成水化硅酸钙凝胶,可减少胶凝材料的用量。
②提高以水泥和氯氧镁水泥为胶凝材料的制品后期强度和抑制碱—骨料反应,对用玻璃纤维作为增强材料是极为有利的。
③降低水化热,减少受热体积变化,减少干燥收缩。
④减少泌水和离析现象,能改善和易性,具有增加制品的抗压、抗弯、抗拉强度,提高条板的工程质量。
⑤粉煤灰的松散容重通常为600—700kg/m3,使用粉煤灰可减轻条板的重量。
粉煤灰多出于电厂煤粉炉中,由于电厂用电负荷有峰,有谷,以及原煤煤种的差异,因此粉煤灰的质量是有波动的。粉煤灰的品质和分类,见表2。
粉煤灰的品质和分类 表2
序号
指 标
Ⅰ 级
Ⅱ 级
Ⅲ 级
1
细度(45μm筛余%)≤
12
20
45
2
烧失量 (%) ≤
5
8
15
3
需水量比(%)≤
95
105
115
4
SO3含量(%)≤
3
3
3
5
含水率(%)≤
1
1
—
6
f28抗压强度比(%)≤
75
62
—
作为用于条板的粉煤灰,要求烧失量应小于10%,活性SiO2>50%,含泥量应小于1%,因为烧失量大于10%,会至使未与胶凝材料发生结合的残余碳浮于条板的表层,影响条板的二次粉刷加工,同时也影响条板的强度。
粉煤灰的化学成份,随原煤种而异,一般的化学成份组成如下表3:
粉煤的化学组成 表3
化学成份
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
烧失量
组成含量%
40—70
16—40
2—9
0.5—8
0.4—2
0.1—2
1—20
作为条板原料一般要求粉煤灰的化学成份SiO2 + Al2O3≥70%其活性效果更好。
粉煤灰在条板中的用量,一般占胶凝材料的15%,学术界提出了超量取代法,在粉煤灰的总掺量中,一部份作为取代相同重量的胶凝材料,超量部份的粉煤灰可取代同体积的其它填料,诸如:砂、石粉、渣等,取代的粉煤灰所获得的强度增加效应,可以补偿非活性砂,石粉等填料的强度损失,因此粉煤灰的加量可大于15%,一般超量系数可在1.3—2.0,具体掺量多少,生产者还需对制品掺入粉煤灰后进行强度和稳定性的测定,一般在生产原料掺30%的粉煤灰是不具难度的。
工业固体废弃物应用在条板中较为普遍的还有矿渣,硅灰和炉渣。矿渣是冶金高炉的水淬矿渣,矿渣的成份如表4所示:
矿渣成份 表4
组成成份
CaO
SiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
全S
成份含量%
37—40
34—36
13—16
10—5
0.54
0.70
硅灰,又名微硅粉,为浅灰色粉末,属高活性,无定性SiO2微小颗粒,它是冶金电炉排放的粉尘,是钛金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时,从烃尘中收集的一种飞灰,粒径为0.1μm左右,其化学成份如表5所示:
硅灰的化学成份 表5
组成成份
Na2O
ZrO2
Al2O3
K2O
Fe2O3
SiO2
TiO2
成份含量%
≤0.05
6—10
≤0.5
≤0.02
≤0.4
80—87
≤0.05
炉渣是各类锅炉燃煤时所产生的炉渣,在锅炉中1吨煤将产生21%的渣,因此炉渣也是一个较大量的废弃物。其化学组成如表6所示:
炉渣的化学成份 表6
组成成份
SiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
CaO
烧失量
成份含量%
60—70
20—30
0.16—2
2—9
0.5—6
2—8
从矿渣、硅灰、炉渣的化学组成中都富有活性SiO2,其中以硅灰含量最高。它们都具有潜在水硬性。自身能水化成水化硅酸钙凝胶,掺入到条板组成中均有减少胶凝材料用量,提高各项力学性能,减少干燥收缩等作用。是极好的活性填充料。它们的形态有的是粉状。其中硅灰的粒径为0.1μm,有的是块状如炉渣,有的颗粒状如矿渣。一般经过粉磨,达到和水泥的细度相当。能发挥更好的活化作用。若用做条板的粗骨料时,一般要求见表7所示:
骨料颗粒细度要求 表7
隔墙条板厚度
60mm
90mm
120mm
最大粒径mm
6
8
10
属于活性填料的还有电石泥和经煅烧的煤矸石以及焚烧垃圾的灰渣焚烧垃圾的灰渣组成成份,如(表8)所示:
焚烧垃圾的灰渣成份 表8
组成成份
IL烧失量
SiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
CaO
其它
灰渣组成含量%
17.02
57.92
9.31
14.40
4.36
1.01
3.30
摘自宁波垃圾焚烧工程开发利用公司报告。
属于非活性的条板填充料有石粉,破碎瓷粉,加气混凝土碎屑,建筑垃圾,砖瓦碎屑等,它们的性能均较稳定,价格均较便宜,还具有减轻条板重量的作用。特别是建筑垃圾应迅速实行3R原则(即减量化,资源化,再循环利用)。日本科技厅把垃圾处理利用技术列为未来30年10大新兴技术之一。所谓建筑垃圾是指新建和拆旧产生的渣土,碎混凝土,碎砖,瓦砾等。建筑垃圾产生量为年人均400公斤左右。有关方面统计每新建设1万平米建筑,产生500—600公斤建筑垃圾。每拆除1平米旧建筑物,产生0.5—1吨建筑垃圾,这是不可忽视的污染源。建筑垃圾作为轻混凝土集料,用于条板生产,是再循环使用,是资源化的有效途径之一。
我国工矿固体废弃物,每年大约产生6亿吨左右。资源的综合利用,利废化,节能化将是绿色建材的必要条件,更何况上述的工业固体废弃物在轻质条板的生产中有益于性能的改善。因此对它们的应用刻不容缓。