垃圾焚燒灰渣在土木工程中的應用

盛超

摘要：垃圾焚燒灰渣是垃圾焚燒的產物，包括底渣和飛灰。綜述分析垃圾焚燒灰渣的具體工程性質及其作為建筑材料的性能，主要包括：垃圾焚燒灰渣的基本性質;灰渣在熱拌瀝青混合料中的應用;垃圾焚燒灰渣在水泥和混凝土中的應用;垃圾焚燒灰渣在巖土工程中的應用。

關鍵詞：垃圾焚燒灰渣;建筑材料;土木工程;巖土工程

傳統的垃圾處理方式包括填埋、焚燒、堆肥等。垃圾焚燒具有占地少、效率高、效果顯著、污染?小等特點，所以在國內外被廣泛關注。我國采用焚燒技術處理垃圾的比重逐年遞增。垃圾焚燒灰渣的現場研究表明，底渣在瀝青路面系統中代替細集料具有相當大的應用潛力。底渣作為瀝青混合料的填充材料，能夠可靠地提高瀝青混合料的彈性模量、抗拉強度和抗裂能力。

一、垃圾焚燒灰渣概念與特點

怎樣對焚燒灰渣的處理、處置和再利用技術進行有效運用成為重點研究課題，很多國家都有針對國情制定的灰渣處理處置的技術政策，主要包括尾氣中和碳酸化法、水泥固化法、熔融燒結法、填埋法等。焚燒灰渣的再利用技術主要包括將底灰作為制造瀝青、水泥的原料或熔融化后作為骨材、瓷磚等。由于焚燒時爐膛溫度高于大多數重金屬的氣化溫度，因此，飛灰中的重金屬含量較高，我國已明確將焚燒飛灰列入危險廢物的范疇。對于這樣的焚燒飛灰，在處置前必須經過固化/穩定化處理。焚燒產生的灰渣和飛灰，一般需要經灰渣滑槽收集，在設計時除須避免形成架橋等阻塞問題，還須嚴防空氣漏入。焚燒灰渣一般由爐床尾端排出時溫度可高達400～500℃左右，一般底灰收集后多采用冷卻降溫法，而飛灰若與底灰分開收集，則運出前可用回用水充分潤濕。對底灰進行冷卻多在爐床尾端排出口處進行，冷卻水槽除具有冷卻底灰溫度外，還具有阻斷爐內廢氣及火焰外泄的功能。

二、垃圾焚燒灰渣在工程施工中的具體應用

垃圾焚燒灰渣在工程現場施工中的應用主要是瀝青路面系統，除此以外還將應用于跑道建設、停車場建設當中。在一些具體施工現場中，使用底渣作為熱拌瀝青混合物的替代集料，從短期到長期的監測期內都取得了可靠的性能。在這些情況下，瀝青對底灰和飛灰都進行了有效的包裹。雖然在熱拌瀝青混合料中使用底渣作為粗骨料和細骨料的替代品，總體上取得了相對良好的性能，極個別情況下，其性能表現較差，需重新設計。此外，底渣用于瀝青路面系統的磨耗層，可產生較大的摩擦力。通常，當底渣的替代率達到20%?時，混合物不僅具有良好的骨料結構，能夠抵抗壓縮而且還能增強力學性能。

三、垃圾焚燒灰渣如何應用到混凝土與水泥中

水泥熟料生產中使用垃圾焚燒灰渣作為某些原材料的替代品之前，對其進行清洗，可降低有害成分如氯鹽、堿、硫酸鹽處理和重金屬的含量。對垃圾焚燒灰渣進行化學處理或熱處理以去除潛在的有害元素。在水泥熟料生產過程中使用灰渣的主要原因是其化學成分與水泥熟料原料類似，用灰渣直接替換水泥熟料的原材料。雖然灰渣可能會經過篩分和干燥，但其化學成分不會改變。灰渣的物理和化學性質因焚燒工藝的不同而不同。灰渣作為水泥熟料的原料替代品已被證實，在燒結前可替代高達?100%的原料，從而生成灰渣熟料。由于不同來源灰渣的化學成分不同，目前在水泥生產中使用灰渣作為添加劑的質量控制具有較大難度。但上述對灰渣化學成分的研究表明，灰渣在水泥生產中作為添加劑具有相當大的潛力。灰渣作為水泥或骨料的替代品已用于混凝土生產中。目前混凝土行業已廣泛采用輔助膠凝材料和再生骨料作為水泥和天然骨料的替代品。粉煤灰、硅灰、磨細高爐礦渣和偏高嶺土是常用的輔?助膠凝材料，其中粉煤灰的使用最為普遍。在混凝土中使用灰渣作為水泥或骨料的替代?品方面已經有了大量嘗試。由于細骨料和粗骨料?占混凝土總體積的70%-80%，用灰渣替代部分骨料是可行的。灰渣具有較高的吸水率，因此，為了保證和易性，混凝土的水灰比必須相應提高。但是，與普通混凝土相比，大多數灰渣拌制的混凝土坍落度較小，在采用灰渣拌制的混凝土配合比設計中，水泥的替代率相對較低達到50%，骨料的替代率達到100%。大多數灰渣拌制的混凝土的抗壓強度低于普通混凝土。

結束語

由于來自不同焚燒爐的的垃圾焚燒灰渣的成分不同，分別確定其性質有著很大的難度。垃圾焚燒灰渣可應用于各種民用建筑領域，如道路、路堤、混凝土和巖土工程等。盡管其使用潛力巨大，但垃圾焚燒灰渣的使用量很少，缺乏有效的監?測數據。垃圾焚燒灰渣在土工材料中的應用，如道路底基層/路基和回填材料，具有良好的工程性能，不過需考慮由于直接接觸水而釋放出來滲濾液引起的環境問題。垃圾焚燒灰渣可用于熱拌瀝青混合料，能夠替代小于20%的天然骨料。盡管近年來實際應用的報道很少，但美國過去一個世紀的現場經驗?和短期/長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，這種熱拌瀝青混合料?需要添加更多瀝青，使成本有所增加。因為垃圾焚燒灰渣有一定的水硬性，所以在水泥/混凝土中加入垃圾焚燒灰渣有很好的開發前景，其制品不僅能顯著減少有毒元素的釋放，而且還能保證結構的完整性。從工程性能的觀點來看，垃圾焚燒?灰渣也可以作為水泥熟料、輔助膠凝材料和骨料替代的原材料。為推進垃圾焚燒灰渣的實際應用，建議制定標準化的質量控制規程，以及對來自不同來源的垃圾焚燒灰渣成分進行深入的性質研究。

參考文獻

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