建筑废弃物再生原料生产发泡混凝土砌块的技术研究①

□□ 张磊蕾，吴春丽，王爱军，廖礼平，王武祥

(1.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024；2.绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024)

试验研究

建筑废弃物再生原料生产发泡混凝土砌块的技术研究①

□□ 张磊蕾1,2，吴春丽1,2，王爱军1，廖礼平1，王武祥1,2

(1.中国建筑材料科学研究总院，北京 100024；2.绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024)

利用建筑废弃物中的废混凝土和废砖等主要无机硬质组分，通过资源化再生加工成废混凝土再生原料、废砖再生原料，以此为原料生产符合行业标准的发泡混凝土砌块。从发展循环经济和可持续发展的角度而言，具有显著的社会效益和环境效益。介绍了利用建筑废弃物再生原料生产发泡混凝土砌块的产品性能及其生产技术。研究表明，建筑废弃物再生原料利用率可达40%以上，且生产的B07级、B08级再生原料发泡混凝土砌块强度等级可分别达到JC/T 1062—2007《泡沫混凝土砌块》规定的A3.5级、A5.0级，其他性能均能满足该标准的规定。

建筑废弃物；再生原料；发泡混凝土砌块

引言

作为节能与结构一体化结构体系的主要墙体砌筑材料，近年来自保温混凝土砌块发展很快[1]，研制和推广应用自保温砌块将会大大推进我国建筑节能工作的进程，具有显著的社会效益和经济效益。水泥基发泡混凝土保温砌块是以水泥为主要胶凝材料，通过化学发泡工艺制成的保温型墙体砌筑材料，具有轻质、保温隔热性能好、比强度高等特点，同时还具有防火性能好、可大量利用固体废弃物等优点。因此，是一种具有良好推广应用前景的节能型墙体砌筑材料，应大力开发和推广应用[2]。

建筑物拆除和新建建筑产生的建筑废弃物，其组分非常复杂，组成变化较大，国内在实施建筑废弃物资源化再生利用时，通常采取选择性回收技术。废混凝土、废砖等无机硬质组分，通过加工可再生成为生产发泡混凝土砌块的主要原料。试验研究表明，利用建筑废弃物再生原料生产发泡混凝土砌块，通过配合比优化设计和添加活性混合材，可有效控制发泡混凝土质量的稳定性，在技术上是可行的。本文主要介绍利用建筑废弃物再生原料生产的发泡混凝土砌块的性能及生产技术。

1 生产用原材料

1.1 建筑废弃物再生原料

在建筑工地或建筑垃圾处理过程中产生的粒径<5 mm的微小粉末被称作粉状建筑废弃物微粉[3]。在建筑垃圾的清运和堆放以及对砖石和混凝土块的破碎等过程中产生的粉状建筑废弃物，形成的粉尘和灰砂等会造成严重的环境污染和资源浪费，对其进行改性和综合利用具有现实意义。研究表明，当建筑废弃物再生原料粒径>5 mm时，若用于生产发泡混凝土砌块，发泡高度达60 cm时，再生原料易下沉，分布不均。因此，本研究所用再生原料分别由废混凝土和废砖使用颚式破碎机破碎而成，最大粒度控制在5 mm以内。

1.2 水泥

硅酸盐系列水泥来源广泛，而且质量稳定、经济、耐久性好，因而被发泡混凝土砌块行业广泛使用。本研究选用唐山冀东水泥股份有限公司生产的P·O 42.5R普通硅酸盐水泥，作为生产发泡混凝土砌块的主要胶凝材料。

1.3 活性混合材

外掺料品种通常有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣、短切纤维、重钙、高岭土等。粉煤灰、硅灰、磨细矿渣等活性掺合料均具有较高的活性，有助于提高发泡混凝土的物理力学性能，改善其耐久性。我国对粉煤灰的综合利用给予了高度重视，并制定了优惠政策，因此，在生产发泡混凝土时掺加粉煤灰，可显著降低成本。此外，粉煤灰应用于发泡混凝土中可以在物理、化学两方面对发泡混凝土性能进行改善。粉煤灰的物理作用是指粉煤灰的微集料效应及形态效应，即将粉煤灰掺入到发泡混凝土中可以增强浆体的流动性，同时还可以增加发泡混凝土的密实性，改善发泡混凝土的性能。而粉煤灰的化学作用是指粉煤灰的火山灰效应，即粉煤灰加入到发泡混凝土中后，可以把对发泡混凝土不利的Ca(OH)2转变为对发泡混凝土有利的C-S-H组分[3]。粉煤灰在我国量大面广，对水泥基制品后期强度的增长贡献率大，故现阶段采用的外掺料主要是粉煤灰。

本研究选用的粉煤灰为北京石景山发电厂的Ⅲ级干排粉煤灰。

1.4 改性剂

发泡混凝土中含有大量封闭的气泡，在赋予其良好的物理力学性能和热工性能的同时，也给生产和使用带来了困难，某些缺陷甚至会影响其应用。因此，必须采取一定的措施，来提高浆体结构的稳定性，加速结构的形成过程和强度发展，降低硬化体的吸水性和收缩性，这些需要通过掺加改性剂来实现。改善发泡混凝土性能所采用的改性剂主要有：早强剂、速凝剂、防水稳泡剂、纤维等。

本研究选用的早强剂由中国建筑材料科学研究总院研制，型号为AC014；防水稳泡剂由中国建筑材料科学研究总院研制，型号为WPF012的褐色液体；速凝剂为浓度为50%的无铁硫酸铝溶液；减水剂为高效聚羧酸减水剂，白色粉末，型号为101A；纤维为北京中纺纤建科技有限公司生产的长度5 mm的PP纤维或河北宏科伟利海泡石厂生产的水镁石纤维。

1.5 发泡剂

发泡剂一般采用过氧化氢(H2O2)，其水溶液俗称双氧水，在常温下可以发生分解反应生成氧气和水(缓慢分解)，加热或者加入催化剂后能加快反应速度。通过改变发泡剂的添加量，可制成不同浆体密度和干表观密度的发泡混凝土，发泡混凝土的强度也将因发泡剂掺加量的不同而发生显著变化。确

定最佳发泡剂掺量是制备高性能发泡混凝土的必要条件。

本研究选用的发泡剂为市售浓度为27.5%的双氧水。

2 利用再生原料生产发泡混凝土砌块

2.1 生产工艺流程

利用建筑废弃物再生原料生产发泡混凝土砌块的工艺流程为：发泡混凝土料浆制备→浇注入模→化学发泡→预养护→脱模→养护窑养护→切割→堆场养护→干燥→检验→包装→成品。

由于在浇注成型和制品加工部分存在两种生产方式，因此发泡混凝土砌块的生产工艺可分为模制成型和坯体切割成型两种方式。即采用“一模一块”或“大模切割”方式生产，通过控制关键工序和技术参数来保证产品质量和成品率。图1为利用建筑废弃物再生原料生产的发泡混凝土砌块。

图1 利用建筑废弃物再生原料生产的发泡混凝土砌块

2.2 生产配合比

在大量试验室试验研究的基础上，确定采用废混凝土、废砖两种有代表性的建筑废弃物再生原料制备B07级(640～730 kg/m3)和B08级(740～830 kg/m3)两个密度等级的发泡混凝土砌块。发泡混凝土砌块的生产配合比见表1。

表1 建筑废弃物再生原料生产发泡混凝土砌块配合比

3 再生原料发泡混凝土砌块的性能

按表1的配合比，在生产线实际生产再生原料发泡混凝土砌块，按随机抽样的规定，对再生原料发泡混凝土密实砌块进行性能检验，主要测试项目包括再生原料发泡混凝土砌块的干表观密度、抗压强度、导热系数、软化系数、碳化系数、干燥收缩值和抗冻性。①干表观密度、抗压强度、抗冻性检测：试件尺寸100 mm×100 mm×100 mm，依据JC/T 1062—2007《泡沫混凝土砌块》的规定进行。②软化系数检测：试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，按JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》的规定进行。③干燥收缩值检测：试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm，按JC/T 1062—2007《泡沫混凝土砌块》的规定进行。④导热系数检测：试件尺寸为300 mm×300 mm×30 mm，按GB 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》的规定进行。砌块性能测试结果见表2。

表2 再生原料发泡混凝土砌块性能测试结果

用表1的4个配合比生产的再生原料发泡混凝土砌块，再生原料利用率均达到40%以上，且B07级、B08级再生原料发泡混凝土砌块强度等级可分别达到JC/T 1062—2007《泡沫混凝土砌块》中规定的A3.5级、A5.0级，其导热系数、抗冻性、收缩值、软化系数和碳化系数，均能满足JC/T 1062—2007《泡沫混凝土砌块》的规定。

4 结论

4.1 利用建筑废弃物中的废混凝土和废砖等主要无机硬质组分，通过资源化再生加工成为废混凝土再生原料、废砖再生原料，可以生产符合行业标准的发泡混凝土砌块。从发展循环经济和可持续发展的角度而言，具有显著的社会效益和环境效益。

4.2 对于B07级和B08级再生原料发泡混凝土砌块，建筑废弃物再生原料利用率达40%或45%时，掺加25%的粉煤灰，发泡混凝土砌块的强度等级可分别达到JC/T 1062—2007《泡沫混凝土砌块》规定的A3.5级和A5.0级，其他性能均满足该标准的技术要求。

[1] 张磊蕾.我国自保温混凝土砌块的发展现状及研究方向[A].房建材料与绿色建筑[C].北京:中国建材工业出版社，2009:528-535.

[2] 王武祥，张磊蕾，王爱军，等.水泥基发泡混凝土保温砌块的性能与生产[J].建筑砌块与砌块建筑，2012(6):5-10.

[3] CJJ 134—2009，建筑垃圾处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

(编辑 盛晋生)

Technology of Producing Foamed Concrete Block with Recycled Materials from Construction Waste

ZHANG Lei-lei1，2，WU Chun-li1，2，WANG Ai-jun1，LIAO Li-ping1，WANG Wu-xiang1，2

(1.China Building Materials Academy，Beijing，100024，China；2.State Key Laboratory of Green Building Materials，Beijing，100024，China)

By recycling，the main component of construction waste，such as waste concrete and waste bricks can be processed into recycled materials，which can be used to produce foamed concrete blocks.This technology has significant social and environmental benefits from the perspective of recycling economy and sustainable development.This paper introduces the technology and the products.It shows that the utilization rate of recycled materials can reach more than 40%，and the strength of the produced B07，B08 foamed concrete blocks can reach A3.5，A5.0 regulated in the standard JC/T 1062-2007foamedconcreteblock，and other properties can also meet the requirements of the standard.

construction waste；recycled material；foamed concrete block

国家科技支撑计划课题(2014BAL03B01)。

1009-9441(2015)05-0001-03

X 799.1；TU 522.3

A

张磊蕾(1986-)，女，山东潍坊人，硕士，主要从事新型墙体材料和保温材料的研究。

2015-09-07