生活垃圾焚烧发电厂废杂料在轻集料混凝土小型空心砌块产品生产中的应用技术研究

王文刚

(内蒙古恒诺建材有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010106)

1 技术研究背景及目的

随着我国综合国力的逐渐增强，国民物质生活的改善，因此，日常生活中消耗品在逐渐增加，进而生活垃圾数量大幅度增长，给我们的生活居住环境带来了很大的影响，利用焚烧的方式有效地处理日常生活垃圾，同时产生的电能还能带来经济效益，这一处理垃圾的方式应运而生。随之生活垃圾焚烧处理后产生的废杂料的处理和二次利用技术研究，也成为实现变废为宝的国家号召。

恒诺建材公司引进的具有国际先进水平的美国哥伦比亚M1600型混凝土全自动生产线，全年可生产砌块8万m3，在对生活垃圾焚烧发电厂废杂料进行系统研究试验，其可作为生产轻集料混凝土小型空心砌块的骨料，提高固废资源的综合利用率。公司使用的经焚烧处理后产生的废杂料，来自土左旗兵州亥区境内的生活垃圾发电厂，进行了安全、清洁、资源化贮存、处置，不仅实现了污染治理，同时为固废资源的高效利用创造了前提。

内蒙古恒诺建材有限责任公司组织技术力量，将废杂料通过实验室筛分，颗粒级配情况分析，配合比优化试配、生产线实验性生产等系统实验，结合利废节能生产技术管理，各个环节进行技术保障，利用其生产固废利用量大，生产成本低的轻质、高强度、隔热、保温型的轻集料混凝土小型空心砌块产品。

2 研究方法与研究内容

通过对土左旗兵州亥区境内的生活垃圾发电厂焚烧处理后产生的废杂料进行相关系统实验，验证生活垃圾发电厂的废杂料可作为混凝土施工及混凝土制品生产中替代性骨料的可行性；结合美国哥伦比亚M1600型混凝土全自动生产线优势，利用垃圾发电厂废杂料替代石屑、砂子、石子等原材料，优化轻集料混凝土小型空心砌块产品生产配合比，有效降低生产成本，创新产品生产工艺流程。

3 研究试验

3.1 原材料实验

3.1.1 实验材料。水泥：采用内蒙古西卓子山草原水泥厂生产的Po42.5普通硅酸盐水泥，化学成分见表1。砂子：细度模数2.3～4.0，含泥量≤5%。石屑：细度模数2.3～4.0，含泥量≤15%。废杂料：采用左旗兵州亥区境内的生活垃圾发电厂发电后产生的废杂料，含泥量≤1.5%，颗粒级配宜为3.1～3.5之间，最大粒径10mm。石子：碎石，最大粒径10mm，含泥量≤15%。粉煤灰：二级，呼市托克托县电厂。水：饮用水。

3.1.2 实验方法。废杂料相关试验按照GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法 第1部分：轻集料》及JGJ 51-2019《轻骨料混凝土技术规程》相关要求进行；立方体抗压强度按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T510081-2002进行；轻集料混凝土小型空心砌块相关实验按照GB/T15229-2011《轻集料混凝土小型空心砌块》相关质量要求进行；经实验室取样筛分实验，颗粒级配情况结果见表1，含泥量、细度模数、容重数据实验结果见表2。

表1 实验材料颗粒级配

表2 含泥量及细度模数

3.1.3 实验结果。经筛分试验数据可知，废杂料具有良好的颗粒级配，最大粒径不大于10mm，细度模数在2.3～4.0范围之内，堆积密度<1 200kg/m3，符合GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》相关技术要求。

3.2 实验室标准试件试验

3.2.1 实验室配合比设计。根据实验需求，结合JGJ 51-2019《轻骨料混凝土技术规程》的相关要求，进行了实验室配合比设计，见表3。

表3 实验室混凝土配合比

3.2.2 抗压强度试验。实验采用100mm×100mm×100mm的试模，经振捣台振捣成型，带模养护1d后拆模，再放入标准养护箱中进行养护，控制温度20℃±3℃、相对湿度在95%以上。分别测试实验混凝土试件3d、7d、28d抗压强度(见表4)。

表4 混凝土试件抗压强度实验结果

3.2.3 实验室配合比实验结果。通过混凝土试件3d、7d、28d抗压强度检验，均达到了设计强度，废杂料替代骨料的最佳比例为20%～40%，可达到最佳经济效果。

3.3 轻集料混凝土小型空心砌块试生产

3.3.1 配合比试验。根据GB/T15229-2011《轻集料混凝土小型空心砌块》相关技术指标，结合原材料实际情况，石屑、废杂料符合轻集料混凝土小型空心砌块生产原材料，且较为经济。通过美国哥伦比亚M1600型混凝土全自动生产线配套的配料程序指导，结合生产线实际生产成型及脱模情况进行了生产配合比最终确定。

根据配料程序计算，理想的轻质混凝土细度模数为3.84，但由于原材料所限，一般适配结果接近理想模数为佳。经配料程序试配，结合生产线成型情况，最终确定每立方米预拌料中废杂料掺量骨料占比为79%，即1 161kg/m3；石屑掺量为骨料占比为21%，即309kg/m3；泥掺量为130kg/ m3；粉煤灰50kg/m3；饮用水掺量150kg/m3。此时骨料细度模数为3.49，按照配料模数曲线图接近理想细度模数，配料模数曲线生产成型脱模情况较好。

3.3.2 抗压强度试验。生产线使用常用砌块尺寸390mm×190mm×190mm模具进行试生产，按照标准生产流程，经电脑计量配料、搅拌、主机振捣挤压成型后，窑车送入养护窑进行蒸汽养护。养护窑通蒸汽1h后，砌块进行静养。3d后出窑，进行自然养护。检验3d、7d、28d抗压强度。

表5 混凝土试件抗压强度实验结果

4 研究创新成果

通过轻集料混凝土小型空心砌块生产线试生产，混凝土试件3d、7d、28d抗压强度检验，实验产品达到设计强度，生产环节中，脱模成型情况良好，可利用该废杂料替代石屑、砂子、石子等原材料进行生产，优化轻集料混凝土小型空心砌块产品生产配合比，有效降低生产成本，创新产品生产工艺流程。

内蒙古自治区建材产品质量检验院依据《2020年内蒙古自治区轻集料混凝土小型空心砌块质量监督抽查方案》相关要求，于2020年8月5日对内蒙古恒诺建材有限责任公司生产的18系列以及30系列轻集料混凝土小型空心砌块产品进行抽样检测。经检验，产品符合GB/T4111-2013《混凝土小型空心砌块试验方法》、GB/T15229-2011《轻集料混凝土小型空心砌块》相关质量要求；其放射性核素限量符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的相关规定。

5 经济效益及社会效益

5.1 经济效益

废杂料价格为37元/m3，石屑市场价格为60元/m3，水洗砂市场价格为110元/m3，通过骨料替换及配合比优化，产成品综合节约生产成本近15元/m3。按照生产线年产量达到6万m3时，每年可节约原材料成本约90万元。

5.2 社会效益

通过研究土左旗兵州亥区境内生活垃圾发电厂废杂料的材料属性，将其作为替代性骨料，推广应用于混凝土工程施工及混凝土制品的生产领域；内蒙古恒诺建材有限责任公司利用垃圾发电厂废杂料替代石屑、砂子、石子等原材料，优化轻集料混凝土小型空心砌块产品生产配合比，有效降低生产成本，创新产品生产工艺流程。通过活垃圾焚烧处理后产生的废杂料的处理和二次利用技术研究，有效促进固废资源综合利用，实现国家变废为宝的号召，对绿色可持续发展有积极的促进作用，随着该应用技术不断推广，其带来的经济效益和社会效益是巨大的。