城市垃圾熔渣混凝土的干燥收縮試驗(yàn)研究

　　摘要：為了探討城市垃圾熔渣混凝土用骨料循環(huán)利用的可能性,本文將著眼于城市垃圾熔渣混凝土耐久性能，即對(duì)城市垃圾熔渣混凝土抵抗干燥收縮能力方面做了基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)以100 %城市垃圾熔渣骨料替代天然碎石和砂子制備城市垃圾熔渣混凝土試件, 在恒溫(20±2) ℃, 恒濕相對(duì)濕度(60±5) %的試驗(yàn)室內(nèi)使混凝土試件自由干燥收縮180 d，試驗(yàn)結(jié)果, 城市垃圾熔渣混凝土試件與對(duì)比用的普通混凝土試件相比，干燥收縮長(zhǎng)度變化率以及質(zhì)量損失率相差不大。

　　關(guān)鍵詞：城市垃圾熔渣，干燥收縮，質(zhì)量損失

　　0. 引言

　　對(duì)于城市生活垃圾的處理，我國(guó)目前主要以填埋為主，堆肥、焚燒為輔的措施，從短期來(lái)看處理這垃圾方便、快捷，但從長(zhǎng)期角度來(lái)看這將不可避免地占用大量的土地資源。隨著垃圾處理技術(shù)的發(fā)展，日本開(kāi)發(fā)了一種高效熔融飛灰的技術(shù)，使熔融后的殘?jiān)哂休^高的強(qiáng)度，可作為建筑材料使用。垃圾高溫熔融固化處理方法具有高效、占地面積小，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒后的飛灰減容、無(wú)害、環(huán)保、資源化的目的。估計(jì)在一些經(jīng)濟(jì)水平較高，土地資源相對(duì)有限的城市，將會(huì)逐步得到應(yīng)用。

　　作為有效利用城市垃圾熔渣的方法之一，有必要對(duì)用城市垃圾熔渣制備的混凝土的各種性能，包括城市垃圾熔渣再生混凝土的力學(xué)方面以及耐久性能等方面做進(jìn)一步的了解和深化。

　　本文著眼于城市垃圾熔渣混凝土的耐久性能之一，抵抗凍融循環(huán)的能力作了基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究，探討城市垃圾熔渣混凝土在耐久性能穩(wěn)定性方面實(shí)際應(yīng)用的可能性。

　　1 試驗(yàn)概況

　　1.1 試驗(yàn)方法

　　本試驗(yàn)是根據(jù)日本工業(yè)基準(zhǔn)JIS A 1129 規(guī)定的混凝土干燥收縮長(zhǎng)度變化試驗(yàn)方法（千分表法）[1], 把試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)4 周之后，在恒溫(20±2) ℃, 恒濕相對(duì)濕度(60±5) %的試驗(yàn)室內(nèi)靜放, 使其自然干燥收縮，試件從試驗(yàn)開(kāi)始, 齡期分別達(dá)到一定程度之后，分別測(cè)出其干燥收縮長(zhǎng)度變化以及質(zhì)量減少率的方法。圖1 表示干燥收縮長(zhǎng)度變化試驗(yàn)裝置。

　　1.2 試件的形狀,尺寸

　　試件為尺寸100 mm×100 mm×400 mm 的長(zhǎng)方體, 詳細(xì)見(jiàn)圖2, 試件共制成12 組, 城市垃
圾熔渣混凝土試件6 組, 對(duì)比用的普通混凝土試件6 組。

　　1.3 使用材料

　　(1) 城市垃圾熔渣粗骨料與細(xì)骨料

　　城市垃圾（主要指生活垃圾）熔渣粗、細(xì)骨料是采用高溫熔融固化處理方法來(lái)制造。也就是將垃圾焚燒飛灰加熱到1300 ～1400 ℃左右的高溫，使飛灰熔融后粗骨料是在空氣中逐漸冷卻而形成，而細(xì)骨料則是經(jīng)過(guò)水淬法急速冷卻后制成[2]。

　　垃圾熔渣細(xì)骨料外觀類似于玄武巖類火山巖性質(zhì)的玻璃質(zhì)礦渣，表面光澤，呈灰黑色的細(xì)粒狀或砂粒狀玻璃質(zhì)體。熔渣粗骨料外觀類似于玄武巖類碎石，形狀曾100-800mm 大塊，試驗(yàn)時(shí)用鄂式破碎機(jī)將其破碎、篩分組配后用作垃圾熔渣混凝土用粗骨料使用。圖3 為試驗(yàn)用垃圾熔渣骨料的照片。圖4 為垃圾熔渣粗、細(xì)骨料的級(jí)配曲線。

　　從調(diào)配好的城市熔渣粗骨料與細(xì)骨料中抽出試料，根據(jù)材料試驗(yàn)有關(guān)規(guī)范測(cè)出其基本物理性質(zhì)，及粗、細(xì)骨料的表觀密度、吸水率、單位容積質(zhì)量以及細(xì)度模數(shù)。城市熔渣粗、細(xì)骨料以及天然骨料的材料基本物理性質(zhì)如下表1。

　　(2) 垃圾熔渣混凝土

　　本試驗(yàn)以100%垃圾熔渣粗骨料與細(xì)骨料來(lái)替代天然的石子和砂子，以水灰比0.45、0.55為變動(dòng)因素。 因垃圾熔渣混凝土（簡(jiǎn)稱SS 混凝土）的配合比設(shè)計(jì)在規(guī)范上沒(méi)有明確的規(guī)定，本試驗(yàn)經(jīng)多次試配，在滿足混凝土和易性的基礎(chǔ)上最后確定了垃圾熔渣混凝土的配合比。 表2 所示水灰比0.45、0.55 時(shí)垃圾熔渣混凝土以及對(duì)比用普通混凝土的配合比， 表3 所示水灰比0.45、0.55 時(shí)各混凝土的力學(xué)性能。 [Page]

　　水泥選用早強(qiáng)硅酸鹽水泥，添加劑為高性能ＡＥ減水劑（多羧酸系化合物Polycarboxylate　compound) 標(biāo)準(zhǔn)形Ⅰ種，氣泡調(diào)整劑(Micro air 404)，水為普通自來(lái)水。試件經(jīng)24 h 拆模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)4 周。

　　2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

　　2.1 試驗(yàn)結(jié)果

　　各系列混凝土試件經(jīng)180 d 干燥收縮后的齡期與干燥收縮長(zhǎng)度變化率以及齡期與質(zhì)量減少率關(guān)系表示在圖5。

　　水灰比為0.45 時(shí)垃圾熔渣SS 混凝土以及對(duì)比用的普通NN 混凝土試件在干燥收縮齡期為180 d 后，干燥收縮長(zhǎng)度變化率分別為4.6×10-4 和5.1×10-4，質(zhì)量減少率分別為1.4 %和2.4 %。

　　當(dāng)水灰比為0.55 時(shí)垃圾熔渣混凝土以及對(duì)比用的NN 混凝土試件在干燥收縮齡期為180d后的干燥收縮長(zhǎng)度變化率分別為6.0×10-4 和6.6×10-4，質(zhì)量減少率分別為2.8 %和3.6 %。當(dāng)齡期超過(guò)120 d 之后，干燥收縮長(zhǎng)度變化逐漸趨于穩(wěn)定。

　　2.2 分析

　　(1) 100 % 垃圾熔渣混凝土與對(duì)比用的普通混凝土試件相比，試件干燥收縮長(zhǎng)度變化率小，干燥收縮后的質(zhì)量減少率也小。其原因是垃圾熔渣混凝土比對(duì)比用的普通混凝土粗、細(xì)骨料的吸水率小,混凝土硬化后粗、細(xì)骨料因水分蒸發(fā)而引起相對(duì)較小的干燥收縮。

　　(2) 隨著水灰比的增大，100 % 垃圾熔渣混凝土與對(duì)比用的普通混凝土試件的干燥收縮長(zhǎng)度變化率以及干燥收縮后的質(zhì)量減少率也相應(yīng)變大，這是由于在單位用水量不變的條件下，水灰比變大時(shí)水泥用量就相對(duì)減少，這就給混凝土試件提供了水泥水化反映后較多的自由水分，隨著混凝土試件的干燥，混凝土中由于自由水分的蒸發(fā)引起相對(duì)較大的干燥收縮。

　　3 結(jié)論

　　(1) 在相同水灰比的情況下，垃圾熔渣混凝土以及對(duì)比用的普通混凝土的干燥收縮長(zhǎng)度變化率相差不大。

　　(2) 隨著水灰比增大, 垃圾熔渣混凝土與對(duì)比用的普通混凝土試件的干燥收縮長(zhǎng)度變化率以及干燥收縮后的質(zhì)量減少率也相應(yīng)變大。

　　參考文獻(xiàn)

　　1 日本規(guī)格協(xié)會(huì). 建築関係ＪＩＳ要覧（試験方法等）, 東京：日本規(guī)格協(xié)會(huì)出版社，平成12 年(財(cái))日本コンクリート工學(xué)協(xié)會(huì)

　　2. 廃棄物のコンクリート材料への再資源化研究委員會(huì)報(bào)告書(shū) ， 東京：(株)報(bào)光社出版,平成15年