垃圾焚烧灰渣在土木工程中的应用

盛超

摘要：垃圾焚烧灰渣是垃圾焚烧的产物，包括底渣和飞灰。综述分析垃圾焚烧灰渣的具体工程性质及其作为建筑材料的性能，主要包括：垃圾焚烧灰渣的基本性质;灰渣在热拌沥青混合料中的应用;垃圾焚烧灰渣在水泥和混凝土中的应用;垃圾焚烧灰渣在岩土工程中的应用。

关键词：垃圾焚烧灰渣;建筑材料;土木工程;岩土工程

传统的垃圾处理方式包括填埋、焚烧、堆肥等。垃圾焚烧具有占地少、效率高、效果显著、污染 小等特点，所以在国内外被广泛关注。我国采用焚烧技术处理垃圾的比重逐年递增。垃圾焚烧灰渣的现场研究表明，底渣在沥青路面系统中代替细集料具有相当大的应用潜力。底渣作为沥青混合料的填充材料，能够可靠地提高沥青混合料的弹性模量、抗拉强度和抗裂能力。

一、垃圾焚烧灰渣概念与特点

怎样对焚烧灰渣的处理、处置和再利用技术进行有效运用成为重点研究课题，很多国家都有针对国情制定的灰渣处理处置的技术政策，主要包括尾气中和碳酸化法、水泥固化法、熔融烧结法、填埋法等。焚烧灰渣的再利用技术主要包括将底灰作为制造沥青、水泥的原料或熔融化后作为骨材、瓷砖等。由于焚烧时炉膛温度高于大多数重金属的气化温度，因此，飞灰中的重金属含量较高，我国已明确将焚烧飞灰列入危险废物的范畴。对于这样的焚烧飞灰，在处置前必须经过固化/稳定化处理。焚烧产生的灰渣和飞灰，一般需要经灰渣滑槽收集，在设计时除须避免形成架桥等阻塞问题，还须严防空气漏入。焚烧灰渣一般由炉床尾端排出时温度可高达400～500℃左右，一般底灰收集后多采用冷却降温法，而飞灰若与底灰分开收集，则运出前可用回用水充分润湿。对底灰进行冷却多在炉床尾端排出口处进行，冷却水槽除具有冷却底灰温度外，还具有阻断炉内废气及火焰外泄的功能。

二、垃圾焚烧灰渣在工程施工中的具体应用

垃圾焚烧灰渣在工程现场施工中的应用主要是沥青路面系统，除此以外还将应用于跑道建设、停车场建设当中。在一些具体施工现场中，使用底渣作为热拌沥青混合物的替代集料，从短期到长期的监测期内都取得了可靠的性能。在这些情况下，沥青对底灰和飞灰都进行了有效的包裹。虽然在热拌沥青混合料中使用底渣作为粗骨料和细骨料的替代品，总体上取得了相对良好的性能，极个别情况下，其性能表现较差，需重新设计。此外，底渣用于沥青路面系统的磨耗层，可产生较大的摩擦力。通常，当底渣的替代率达到20% 时，混合物不仅具有良好的骨料结构，能够抵抗压缩而且还能增强力学性能。

三、垃圾焚烧灰渣如何应用到混凝土与水泥中

水泥熟料生产中使用垃圾焚烧灰渣作为某些原材料的替代品之前，对其进行清洗，可降低有害成分如氯盐、碱、硫酸盐处理和重金属的含量。对垃圾焚烧灰渣进行化学处理或热处理以去除潜在的有害元素。在水泥熟料生产过程中使用灰渣的主要原因是其化学成分与水泥熟料原料类似，用灰渣直接替换水泥熟料的原材料。虽然灰渣可能会经过筛分和干燥，但其化学成分不会改变。灰渣的物理和化学性质因焚烧工艺的不同而不同。灰渣作为水泥熟料的原料替代品已被证实，在烧结前可替代高达 100%的原料，从而生成灰渣熟料。由于不同来源灰渣的化学成分不同，目前在水泥生产中使用灰渣作为添加剂的质量控制具有较大难度。但上述对灰渣化学成分的研究表明，灰渣在水泥生产中作为添加剂具有相当大的潜力。灰渣作为水泥或骨料的替代品已用于混凝土生产中。目前混凝土行业已广泛采用辅助胶凝材料和再生骨料作为水泥和天然骨料的替代品。粉煤灰、硅灰、磨细高炉矿渣和偏高岭土是常用的辅 助胶凝材料，其中粉煤灰的使用最为普遍。在混凝土中使用灰渣作为水泥或骨料的替代 品方面已经有了大量尝试。由于细骨料和粗骨料 占混凝土总体积的70%-80%，用灰渣替代部分骨料是可行的。灰渣具有较高的吸水率，因此，为了保证和易性，混凝土的水灰比必须相应提高。但是，与普通混凝土相比，大多数灰渣拌制的混凝土坍落度较小，在采用灰渣拌制的混凝土配合比设计中，水泥的替代率相对较低达到50%，骨料的替代率达到100%。大多数灰渣拌制的混凝土的抗压强度低于普通混凝土。

结束语

由于来自不同焚烧炉的的垃圾焚烧灰渣的成分不同，分别确定其性质有着很大的难度。垃圾焚烧灰渣可应用于各种民用建筑领域，如道路、路堤、混凝土和岩土工程等。尽管其使用潜力巨大，但垃圾焚烧灰渣的使用量很少，缺乏有效的监 测数据。垃圾焚烧灰渣在土工材料中的应用，如道路底基层/路基和回填材料，具有良好的工程性能，不过需考虑由于直接接触水而释放出来渗滤液引起的环境问题。垃圾焚烧灰渣可用于热拌沥青混合料，能够替代小于20%的天然骨料。尽管近年来实际应用的报道很少，但美国过去一个世纪的现场经验 和短期/长期性能表明其具有一定的耐久性。但是，由于灰渣的高吸收特性，这种热拌沥青混合料 需要添加更多沥青，使成本有所增加。因为垃圾焚烧灰渣有一定的水硬性，所以在水泥/混凝土中加入垃圾焚烧灰渣有很好的开发前景，其制品不仅能显著减少有毒元素的释放，而且还能保证结构的完整性。从工程性能的观点来看，垃圾焚烧 灰渣也可以作为水泥熟料、辅助胶凝材料和骨料替代的原材料。为推进垃圾焚烧灰渣的实际应用，建议制定标准化的质量控制规程，以及对来自不同来源的垃圾焚烧灰渣成分进行深入的性质研究。

参考文献

[1]郭振忠.发展钢结构建筑前景探析[J].建筑工程技术与设计，2017（27）：967.

[2]宋日范.垃圾焚烧灰渣处理现状及资源化利用技术[J].再生资源与循环经济，2017（9）：40-41.

[3]張海霞，李爱民，杨继文.垃圾焚烧发电技术在我国的应用前景及存在问题初探[J].化工进展，2010，29（S1）：91-95.

[4]方源圆，周守航，阎丽娟.中国城市垃圾焚烧技术与应用[J].节能技术，2010，28（01）：76-80.