工业废料在混凝土制备中的再利用策略

董保骄     胡亚军  晏庆国  汪寿春

云南建投第四建设有限公司 

云南建投临沧建投有限公司

云南建投绿色高性能混凝土股份有限公司 

云南基础设施投资股份有限公司 

摘要：工业废料在混凝土中的应用是一项重要的可持续发展措施。选择合适的工业废料至关重要，需考虑其化学成分、物理性质及对混凝土性能的影响。合理的处理方法能提高废料的利用率和性能，如研磨、筛分和清洗等。掺量控制是保证混凝土性能稳定的关键，需根据具体配合比和工程要求确定。配合比设计是确保混凝土质量的重要环节，需要充分考虑废料特性和使用环境，并进行充分的试验和验证。

关键词：工业废料；配合比设计；掺量控制

1、引言

随着现代工业的蓬勃发展，混凝土作为建筑行业的基础材料扮演着重要角色。然而，混凝土生产所需的大量原材料不仅对资源环境造成了严重压力，同时也导致了工业废料的大量积累与排放，这些废弃物的产生不仅对环境构成了潜在威胁，也为资源的浪费埋下了隐患。因此，混凝土工业如何有效地利用这些工业废料，成为了当前亟需解决的关键问题之一。

2、工业废料在混凝土中的应用

2.1粉煤灰的应用

粉煤灰是煤炭燃烧后的副产品，是一种常见的工业废料。在混凝土工程中，粉煤灰作为一种重要的掺合料具有重要的应用价值。粉煤灰可以替代部分水泥，从而减少混凝土中水泥的使用量，降低了混凝土的生产成本；粉煤灰中富含活性硅酸盐和铝酸盐等成分，这些成分能够与水泥中的钙水化合物反应，形成胶凝物质，从而提高混凝土的强度和耐久性；粉煤灰的细微颗粒可以填充混凝土中的微观孔隙，增加混凝土的致密性，提高抗渗性和耐久性。

2.2矿渣粉的应用

矿渣粉是冶金工业的常见副产品，也是一种常用的工业废料。在混凝土工程中，矿渣粉经过适当处理后可以作为掺合料使用，发挥重要作用。矿渣粉中富含硅酸盐和铝酸盐等活性成分，这些成分与水泥中的钙水化合物反应，形成硅酸钙和铝酸钙等胶凝物质，从而提高混凝土的强度和耐久性；矿渣粉还具有较高的玻璃体含量，能够填充混凝土中的微观孔隙，提高混凝土的密实性和抗渗性。合理使用矿渣粉可以降低混凝土的水泥用量，减少生产成本，同时降低对自然资源的消耗，符合可持续发展的要求。

2.3废旧塑料的应用

废旧塑料作为一种常见的非金属工业废料，来源广泛，包括日常生活和工业生产等方面。在混凝土工程中，废旧塑料经过适当的处理方法，如破碎、清洗和热压等，可以转化为颗粒状的再生塑料颗粒，用于混凝土的掺合。混凝土中，塑料颗粒可以填充混凝土中的微观孔隙，改善混凝土的致密性和抗渗性，提高混凝土的质量和耐久性；废旧塑料颗粒具有高韧性和耐久性，可以增加混凝土的抗裂性和冻融性，延长混凝土的使用寿命。

4、工业废料在混凝土中的再利用策略

4.1 废料的选择

在选择工业废料用于混凝土中时，需综合考虑其化学成分、物理性质及对混凝土性能的影响。首先，化学成分应与混凝土的配合比相匹配，避免不利影响混凝土硬化过程。其次，物理性质如颗粒大小、形状等需符合混凝土的要求，确保混凝土结构的均匀性和稳定性。最后，必须评估废料对混凝土性能的影响，确保其能满足预期的强度、耐久性等指标。废料的选择是混凝土再利用中至关重要的一环。常见的工业废料包括粉煤灰、矿渣粉、废旧塑料等。粉煤灰是煤炭燃烧后产生的副产品，含有丰富的硅酸盐和铝酸盐等活性物质，适用于提高混凝土的强度和耐久性。矿渣粉则是冶金工业的产物，含有大量的硅酸盐和铝酸盐，具有优良的胶凝性，可用于改善混凝土的工程性能。而废旧塑料经适当处理后，可作为混凝土的掺合料，填充混凝土中的孔隙，提高混凝土的致密性和抗渗性。

4.2 处理方法

在混凝土工程中，工业废料经过适当的处理方法可以提高其在混凝土中的利用率和性能。研磨是一种常见的废料处理方法，通过机械力作用将废料颗粒研磨成所需的粒径，可以提高废料的表面积和活性，促进其与水泥胶凝物质的反应，从而提高混凝土的强度和耐久性；筛分是将废料按照不同粒径进行分类的过程，可以获得符合混凝土配合比要求的废料颗粒。清洗则是通过水洗等方法去除废料表面的污染物，提高其纯度和稳定性。除了常规的处理方法外，针对不同类型的废料，还可以采用特殊的处理技术，如煅烧、活化等。煅烧是将废料加热至一定温度，以改变其物化性质和结构，增强其活性；活化则是利用化学或物理方法，改变废料的结构和表面性质，增加其与水泥的胶凝作用。这些特殊的处理技术可以有效地改善废料的活性和胶凝性能，提高其在混凝土中的应用效果。

4.3 掺量控制

掺料量的选择需要根据具体的混凝土配合比和工程要求来确定。过高的掺料量可能会导致混凝土的强度下降，过多的废料掺入会影响水泥的作用，降低了混凝土的胶凝能力；过高的掺料量还可能导致混凝土的工作性能受到影响，例如流动性和易性等方面的问题。另一方面，过低的掺料量也会影响混凝土的性能。废料作为混凝土中的替代材料，其作用主要是通过填充和胶凝作用来改善混凝土的性能，如果掺料量过低，就无法发挥废料的效应，导致混凝土性能达不到预期的水平。

在混凝土工程中，粉煤灰作为煤炭燃烧后的副产品，含有丰富的硅酸盐和铝酸盐等活性物质，适用于提高混凝土的强度和耐久性。粉煤灰的掺入量一般控制在混凝土总重量的10%左右，可以显著提高混凝土的抗压强度和抗渗性能，同时降低混凝土的收缩率。矿渣粉是冶金工业的常见副产品，含有丰富的硅酸盐和铝酸盐等活性成分，具有良好的胶凝性能。矿渣粉在混凝土中的掺入量通常在5%~20%之间，可有效改善混凝土的工程性能，提高其抗压强度和耐久性，同时还可以降低混凝土的温度应力和收缩裂缝的产生。废旧塑料作为一种非金属工业废料，经过适当处理后可作为混凝土的掺合料使用。废旧塑料的掺入量一般控制在混凝土总重量的0.5%~2%之间，可以有效填充混凝土中的微观孔隙，提高混凝土的致密性和抗渗性。

4.4 配合比设计

一个合理的配合比方案可以确保混凝土在强度、耐久性等方面达到设计要求，从而保障工程的质量和可持续性。在进行配合比设计时，首先需要综合考虑废料的类型和性质。不同类型的工业废料具有不同的化学成分和物理性质，因此对混凝土的影响也不同。在设计配合比时，需要充分了解废料的特点，选择适合的混合比例和方式，以充分发挥其在混凝土中的作用。粉煤灰作为一种常见的工业废料，在混凝土中的应用可以显著提高混凝土的性能，当粉煤灰的掺量为混凝土总重量的20%时，混凝土的抗压强度可以提高约15%。其次，需要考虑混凝土的使用环境。不同的工程项目对混凝土的性能要求不同，例如抗压强度、耐久性、抗渗性等。在设计配合比时，需要根据具体的使用环境来确定混凝土的配合比，以保证其满足项目的要求。例如，在某一高速公路桥梁工程中，需要混凝土具有较高的抗渗性能，以应对长期受潮的环境。通过优化配合比，将粉煤灰掺量适当提高至25%，可以有效提高混凝土的抗渗性，减少渗水问题的发生。最后，配合比设计过程中需要进行充分的试验和验证。通过实验数据的收集和分析，可以验证设计的配合比是否符合预期的要求，进一步优化配合比方案，确保其有效性和稳定性。

5、结语

工业废料在混凝土中的再利用是一项有益于环境保护和资源节约的重要举措。通过选择合适的废料、合理的处理方法以及科学的配合比设计，可以充分发挥工业废料在混凝土中的作用，提高混凝土的性能和质量，实现可持续发展目标的同时，也为工程建设提供了经济、环保的解决方案。

参考文献：

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