老杨是嘉祥县红旗水泥制品有限公司的技术负责人,平时喜欢关注行业新技术、新材料。这几年建筑垃圾资源化利用的话题越来越热,再生骨料作为天然砂石的部分替代品,在普通混凝土中已经有一些应用案例。老杨就在琢磨,水泥电杆这种对强度和耐久性要求较高的混凝土制品,能不能也用再生骨料?如果能行,一来可以降低对天然砂石资源的依赖,二来能消化一部分建筑垃圾,环保意义重大。
再生骨料的主要来源是拆除的混凝土建筑物、道路工程废弃混凝土等,经过破碎、筛分、清洗等工艺处理后,制成不同粒径的再生粗骨料和再生细骨料。理论上,再生骨料的化学成分跟天然骨料差别不大,主要成分都是二氧化硅、氧化钙等。但问题在于,再生骨料表面附着有旧水泥浆体,这些水泥浆体吸水率高、强度低,导致再生骨料的整体性能比天然骨料差一些。
从技术指标来看,再生骨料与天然骨料的主要差异体现在几个方面:一是吸水率,再生骨料吸水率通常比天然骨料高百分之三到五,这意味着混凝土配合比中的用水量需要相应调整,否则会影响工作性;二是压碎指标,再生骨料由于含有旧水泥浆体,压碎值一般偏高,用作粗骨料时对混凝土强度有一定影响;三是表观密度,再生骨料比天然骨料轻一些,生产同样体积的混凝土,需要的重量更多。这些性能差异,决定了再生骨料在电杆混凝土中的应用需要格外谨慎。
老杨查阅了一些研究文献,发现再生骨料在普通结构混凝土中的应用研究比较多,一般建议替代率不超过百分之三十,且主要用于强度等级较低的混凝土。电杆混凝土的强度等级通常在C50以上,预应力电杆甚至要求C60,对骨料质量的要求比普通建筑混凝土高得多。这么高的强度要求下,再生骨料能否满足性能指标,是首先要回答的问题。
为了验证再生骨料在电杆混凝土中的可行性,老杨他们公司做了一组对比试验。用相同配合比,分别采用天然骨料和再生骨料(替代率百分之二十)配制混凝土,测试坍落度、抗压强度、抗折强度、电通量等指标。结果显示,再生骨料混凝土的二十八天抗压强度比天然骨料混凝土低了约百分之八,抗折强度低了约百分之六,电通量(反映耐久性)则高了约百分之十五。这说明再生骨料对电杆混凝土的强度和耐久性都有负面影响,直接替代显然是不行的。
但老杨没有完全放弃这个方向。他觉得,如果通过调整配合比来弥补再生骨料的性能短板,也许还有希望。比如,针对再生骨料吸水率高的问题,可以采用预湿处理,或者在配合比计算中把这部分额外吸水量考虑进去;针对强度下降的问题,可以适当提高水泥用量、降低水胶比,或者掺加硅灰等超细矿物掺合料来改善界面过渡区性能。这些措施虽然会增加一些成本,但如果再生骨料本身价格足够低,综合算下来还是可能划算的。
另一个思路是对再生骨料进行强化处理。比如采用碳化处理,让再生骨料表面的旧水泥浆体与二氧化碳反应生成碳酸钙,提高表面硬度和密度;或者采用化学强化、机械研磨等方法,改善再生骨料的颗粒形状和表面特性。这些强化技术在国外已经有研究,国内也有高校在做相关课题,但大多还处于实验室阶段,距离工业化应用还有一段距离。
从标准和规范的角度看,目前再生骨料的应用主要参照《混凝土用再生粗骨料》和《混凝土和砂浆用再生细骨料》等国家标准。但这些标准主要针对普通混凝土,对电杆这种特种混凝土制品没有专门规定。如果电杆企业要在产品中使用再生骨料,首先需要征得客户的同意,特别是国家电网这类大客户,对产品质量和材料来源有严格要求,接受再生骨料需要时间。
老杨的结论是,再生骨料在水泥电杆生产中的应用,短期内全面推广还不太现实,主要瓶颈在于性能差距和客户接受度。但作为一种技术储备和未来方向,值得关注和持续研究。也许在非承重部位、对强度要求相对较低的电杆产品中,可以先做小范围试验性应用,逐步积累数据和经验,等再生骨料处理技术更成熟、标准更完善、市场接受度更高的时候,再扩大应用范围。
水泥电杆再生骨料应用是一个有前景但充满挑战的课题。技术上需要通过配合比优化、骨料强化等手段弥补性能差距,市场上需要培育客户接受度,政策上需要完善相关标准。短期内可作为技术储备持续研究,中长期有望在某些应用场景中实现突破。