在建筑節(jié)能領域,外墻外保溫技術作為建筑節(jié)能外圍護結(jié)構(gòu)保溫的主要技術已成為共識,但是此系統(tǒng)產(chǎn)品需消耗大量的能源和資源,它所采用的保溫材料 主要是聚苯板和聚氨酯,根據(jù)計算,每生產(chǎn)1噸聚苯板需要消耗約2噸的原油,每生產(chǎn)1噸合成聚氨酯的主要原料異氰酸酯,所消耗的石油化工原料約為2噸。同 時,外墻外保溫系統(tǒng)配套的干拌砂漿產(chǎn)品也需要消耗大量的水泥和天然砂石,水泥生產(chǎn)消耗大量資源和能源,2005年全國水泥產(chǎn)量10.38億噸,消耗8億多 噸石灰石和4億噸標準煤。2005年,全國生產(chǎn)混凝土和砂漿使用天然砂有20多億噸,采掘天然砂,破壞河道,影響河堤的防洪,危害生態(tài)環(huán)境。與此同時,我 國又存在大量的廢聚苯乙烯塑料、廢聚酯塑料、廢橡膠輪胎、廢紙、粉煤灰、尾礦砂、鋼渣和高爐礦渣等固體廢棄物,占用大量土地,嚴重污染環(huán)境,僅2004年 全國工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量就為12億噸。因此,以固體廢棄物為原料開發(fā)外墻外保溫系統(tǒng),生產(chǎn)能耗低,利用大量的固體廢棄物,符合循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的要求,是外 墻外保溫技術的發(fā)展方向。
北京振利高新技術有限公司以“減少垃圾生成量,減少能源消耗量”為企業(yè)使命,致力于固體廢棄物在外墻外保溫產(chǎn)品體系中的綜合利用技術研究,對廢 聚苯板、廢聚酯塑料、粉煤灰、尾礦砂、廢橡膠輪胎和廢紙進行了深入的研究。在保溫材料方面,開發(fā)了大量利用粉煤灰和廢聚苯顆粒的“ZL膠粉聚苯顆粒外墻外 保溫材料”和利用廢聚酯塑料的“再生聚氨酯外墻外保溫材料”。其中“ZL膠粉聚苯顆粒外墻外保溫材料”在2002年被國家科技部認定為國家火炬計劃項目和 國家重點推廣新產(chǎn)品,“再生聚氨酯外墻外保溫材料”在2004年榮獲國家重點新產(chǎn)品證書。在配套干拌砂漿產(chǎn)品方面,開發(fā)了大量利用粉煤灰、尾礦砂、廢橡膠 顆粒和廢紙纖維的外墻外保溫體系干拌砂漿產(chǎn)品,每種干拌砂漿產(chǎn)品中固體廢棄物的利用率都在30%以上(最高達81%),每種外墻外保溫系統(tǒng)中固體廢棄物的 利用率都在50%以上。
一、廢聚苯顆粒
廢聚苯顆粒是由廢棄聚苯乙烯泡沫塑料粉碎而成。聚苯乙烯泡沫塑料具有優(yōu)良的耐沖擊緩沖性質(zhì)、強度韌性、絕熱性質(zhì)、抗酸堿能力,以及質(zhì)輕、防水、 防細菌等功能,其外觀清潔易著色、易分辨、易成型,因而被廣泛用于儀表電子、建筑等行業(yè)的隔熱、保溫、防震、包裝等方面。但是,聚苯乙烯泡沫塑料又因為難 以降解,廢棄后會造成“白色污染”。如果對其回收利用,控制好廢聚苯顆粒的粒度和容重,使其符合JG158-2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)》中對 聚苯顆粒性能指標的要求,可以替代原發(fā)聚苯顆粒作為膠粉聚苯顆粒外墻外保溫材料的輕骨料,占膠粉聚苯顆粒保溫材料體積的80%以上。廢聚苯顆粒作為膠粉聚 苯顆粒外墻外保溫材料的輕骨料,不僅可以消除“白色污染”,而且具有顆粒級配好、多棱角易于被漿料包裹、施工性好、價格低廉等原發(fā)聚苯顆粒所不具備的優(yōu) 點。
二、廢聚酯塑料
聚酯塑料是一種通用的高分子材料,主要用來制造纖維、薄膜和玻璃瓶。若以聚酯生產(chǎn)及加工過程中產(chǎn)生3%%~5%%的廢料計算,全國每年產(chǎn)生聚酯 廢料可達3.5~5.9萬噸。特別是聚酯用作包裝材料后,幾乎全部成為垃圾廢料,這些廢棄聚酯塑料若不進行有效處理,會對環(huán)境造成污染。通過回收利用可用 來生產(chǎn)硬泡聚氨酯白料。
三、粉煤灰
粉煤灰是火力發(fā)電廠燃煤粉鍋爐排出的工業(yè)廢渣,它是一種大宗工業(yè)廢料,目前已累計堆存10億噸以上,不僅占用了大量的土地,而且污染空氣和堆積 處的地下水源,對環(huán)境的危害很大,但是粉煤灰又是一種具有潛在火山灰活性的物質(zhì),顆粒很細,能為建材工業(yè)所用。粉煤灰通常70%以上是由氧化硅、氧化鋁和 氧化鐵組成,典型的粉煤灰中還有鈣、鎂、鈦、硫、鉀、鈉和磷的氧化物。粉煤灰中另一重要的化學組成為未燃碳份,這些未燃碳份對粉煤灰的應用影響非常大。用 于干拌砂漿的粉煤灰應符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的有關指標要求,并應嚴格控制燒失量指標。水泥—粉煤灰體系的實驗 研究表明,隨著粉煤灰摻量的增加,體系的需水量降低,硬化砂漿的抗壓強度降低,抗折強度在粉煤灰摻量小于60%時提高,大于60%后降低,壓折比降低。對 硬化砂漿X射線粉晶衍射分析和掃描電子顯微鏡觀察表明,粉煤灰中莫來石、石英和磁鐵礦等晶體相沒有發(fā)生反應,只是玻璃球體與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣在界面 處發(fā)生反應,提高了體系的抗折強度,粉煤灰在砂漿中主要起細填料的作用。干拌砂漿中細填料主要為重鈣粉,占10%~40%。重鈣粉是由優(yōu)質(zhì)的石灰石經(jīng)過粉 磨而成,生產(chǎn)過程中需要耗費大量的電能,并帶來粉塵污染。隨著石灰石資源的日益短缺和能源的緊張,重鈣粉的制造成本不斷增加,粉煤灰作為干拌砂漿的細填料 替代重鈣粉,不僅可以消除粉煤灰堆積帶來的環(huán)境污染,減少生產(chǎn)重鈣粉的資源和能源消耗,而且粉煤灰具有火山灰活性,可以替代部分水泥,并能提高砂漿的抗開 裂能力。
四、尾礦砂
尾礦是采礦企業(yè)在一定技術經(jīng)濟條件下排出的廢棄物。據(jù)統(tǒng)計,2000年以前,我國礦山產(chǎn)出的尾礦總量為50.26億噸,其中鐵礦尾礦量為 26.14億噸。尾礦占全國固體廢料的1/3左右,但尾礦綜合利用率僅為8.2%%左右,尾礦排入河道、溝谷、低地,污染水土大氣,破壞環(huán)境,乃至造成災 害。礦山尾礦堆存場所還占用了大量農(nóng)田、林地,對環(huán)境也有一定污染。隨著國家加強環(huán)境保護和土地管理,尾礦的治理和利用已成為必須解決的迫切問題,但是只 回收有價值尾礦仍然處理不了剩下的大量尾礦,只有將尾礦作為建筑材料利用才是最根本的出路。通過對鐵礦尾礦砂進行尾礦砂的顆粒級配、含泥量和泥塊含量、松 散堆積密度和壓實堆積密度、堅固性、集料堿活性等性能指標的測試,表明鐵礦尾礦砂化學性質(zhì)穩(wěn)定,顆粒級配合理,完全符合GB/T14684—2001《建 筑用砂》規(guī)定各項指標,可以作為干拌砂漿用砂。
五、廢橡膠顆粒
廢橡膠顆粒是由廢舊汽車輪胎粉碎而成的。廢舊輪胎由于難以降解,容易燃燒,堆積占用大量土地,形成安全隱患,造成嚴重的環(huán)境污染。2005年, 我國廢舊輪胎達到了1.2億條,并以每年12%的速度增加,如何有效利用廢舊輪胎,防止污染,目前已成為一個世界性難題。研究表明,由廢舊輪胎粉碎得到廢 橡膠顆粒,用其代替粗砂骨料應用于水泥基材料后,工作性、變形性能、抗裂性、抗凍性能均能得到改善,同時還具有防滑、消聲、隔熱等一系列優(yōu)異性能。外墻外 保溫面磚飾面系統(tǒng)的面層防護砂漿要求施工性好,粘結(jié)強度高,耐水性好,收縮率小,厚抹灰無裂紋。其中為了解決其要求的厚抹灰無裂紋指標,需要添加具有柔韌 性的輕骨料,以提高砂漿的柔韌性。采用廢橡膠顆粒替代面層防護砂漿的部分骨料進行試驗結(jié)果表明:隨著廢橡膠顆粒摻量的增加,砂漿的壓折比降低,柔韌性提 高,但是同時砂漿的粘結(jié)強度也降低,因此,面層防護砂漿中摻加適量的廢橡膠顆??梢蕴岣呖归_裂性能。
六、廢紙纖維
廢紙纖維是由廢舊報紙、書刊、包裝用紙等廢紙破碎而成,廢紙是一種產(chǎn)量很大的固體廢棄物資源,采用填埋處理浪費大量的人力、物力,而且還污染環(huán) 境。同時廢紙纖維因具有吸水性,可以起保水作用,在非裝飾面層砂漿中,可以替代木質(zhì)纖維。試驗表明,等量的廢紙纖維替代木質(zhì)纖維后,保溫膠粉施工性沒有變 化,濕表觀密度、干表觀密度、抗壓強度和導熱系數(shù)均有適量增大,廢紙纖維可以替代砂漿中的價格昂貴的木質(zhì)纖維。
北京振利高新技術有限公司開發(fā)的大量利用固體廢棄物的外墻外保溫系統(tǒng),至今已累計在全國2000萬平方米的外墻保溫工程中得到應用,其中僅 2006年1~10月,就利用固體廢棄物粉煤灰9365.38噸,尾礦砂8388.81噸,廢聚苯顆粒23432.4立方米,廢橡膠顆粒524.98噸, 廢紙纖維173.00噸。在外墻外保溫和干拌砂漿行業(yè)中大量利用固體廢棄物,完全符合發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求,具有廣闊的推廣應用前景。