废弃玻璃混凝土水磨石的配合比设计与压制.pdf

新 建巍 粉 中 国 科 技 核 心 期 刊 废弃玻璃混凝士水蓬石的 配合比设计与压素 Ij 王新南 【 上海 国际汽车城 ( 集团) 有限公司， 上海2 0 1 8 0 5 】 摘要 ： 使用回收废弃玻璃作为混凝土骨料， 研究玻璃混凝土水磨石的配合比设计和压制工艺， 并在嘉定新城“ 紫气东来” 景观 工程 中予以应用。结果表 明， 压制工艺使回收玻璃混凝土水磨石既具有水磨石产品抗压、 抗折和 防滑性能好 的特点， 又具有玻璃五 颜六色的装饰性、 回收玻璃的生态特性， 且有广泛应用的价值。 关键词： 废玻璃； 压制水磨石； 生产工艺 中图分类号： T U 5 2 8 3 7 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 0 9 0 0 2 5 0 3 Th e mi x p r o p o r t i o n d e s i g n a n d c o m p r e s s i n g o f r e c y c l i n g wa s t e g l a s s c o n c r e t e t e r r a z z o WAN G Xi n n a n ( S ha n g h a i I n t e r n a t i o n a l Au t o mo b i l e Ci t y Gr o u p Co Lt d ， S h a n g h a i 2 01 8 0 5， Ch i n a ) Abs t r ac t ： I n t h i s p a p e r ， we u s e t h e r e c y c l i n g wa s t e g l a s s a s t h e alt e r n a t i v e ma t e r i a l s o f c o n c r e t e a g g r e g a t e t o r e s e a r c h t h e mi x p mp o i o n d e s i g n a n d c o m p r e s s i n g p r o c e s s o f t h e g l a s s c o n c r e t e t e r r a z z o We u s e t h i s p roc e s s i n t h e l a n d s c a p e p m j e e t o f Zi q i d o n g l a i ， i n J i a d i n g Ne w C i t y Th e r e s u h s h o ws t h a t i t s e a s y t o r e c y c l e a n d r e u s e t he wa s t e g l a s s ， a n d t h e c o mp r e s s i n g p r o c e s s h a s ma d e t h e r e c y c l i n g wa s t e g l a s s c o n c r e t e t e r r a z z o h a v e t h e c hara c t e r s o f p r e s s u r e r e s i s t a n c e ， f r a c t u r e r e s i s t a n c e a n d s k i d r e s i s t a n c e Be s i d e s ， i t n o t o n l y h a s t h e c o l o r f u l a e s t h e t i c s ， e c o l o g y o f t h e r e c y c l i n g g l a s s ， b u t a l s o h a s wi d e l y a p p l i c a t i o n v alu e Ke y wor ds ： Wast e g l ass ； c o mp r e s s i n g t e r r a z z o： p r o d u c t i o n p roc e s s 我国每年产生大量的废弃玻璃，在以往的废弃玻璃回收 利用中， 主要处理方法是回收冲洗以后进行加热融化处理， 制 成其它材料， 在国内很少把废弃玻璃回收直接利用【】 1 。因此， 把废弃玻璃回收， 不经过高温加热融化处理， 通过机械压制的 工艺制成混凝土水磨石， 符合固体废弃物回收利用低碳环保 的理念圄 。 1 工程概况 上海市嘉定新城“ 紫气东来 城市景观轴线是贯穿嘉定新 城中心区东西向的城市开放空间，对整个新城中心区的空间 形态起着举足轻重的作用。该城市景观轴线南北宽3 0 0 3 5 0 m ， 东西长2 4 k m ， 东与远香湖相连， 形成嘉定新城中心区东 西向城市公共景观体系； 南至天祝路， 西至温泉路， 北至塔秀 路。该项目由美国S A s A K I 设计咨询公司围绕生态宜居和低 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 3 2 5 作 者简介 ： 王新南 ， 男， 1 9 7 2年生 ， 安徽 岳西人 ， 高级工 程师 ， 博 士研 究生。地址： 上海市嘉定区墨玉南路8 8 8号2 0 楼。 碳生态走廊的理 念进行规划和设 计， 在项目 中设计了1 条3 3 0 m宽窄不一、 由回收紫色废弃玻璃的混凝土制品铺装的动 感走廊步行道路和广场， 表面达到水磨石光度， 由于玻璃具有 折射、 反 射、 成像等良 好的 光学特性， 而且本身有 颜色， 在反 射 和折射等光学作用下， 白天阳光照射或夜晚灯光照射， 玻璃水 磨石会反射出不同的色彩，增加水磨石的美观和色彩变换的 效果， 体现出紫气东来的色彩和动感效果。 S A S A K I 设计咨询 公司从美国带来 1 0 0 m m x l O 0 m in x 8 0 m m样品，样品通体掺 和回收玻璃材料， 基于生态理念， 业主采纳该水磨石的使用， 但是， 由于 进口 材料价格高昂， 业主牵 头组织课题小组进行配 合比设计研究和生产工艺研究。 2 技术难点及解决方案 2 1 水磨石的强度 回收 紫色废弃玻璃的混 凝土制品 铺装的动 感走廊步行道 路和广场 供游客 和市民 步 行使用， 而 产品 直 接掺杂回收 废弃玻 璃材料替代骨料。 由 于玻璃的特性， 紫色废弃玻璃的混凝土制 品的强度至少要达到混凝土路面砖的要求，即抗压强度达到 NE W B UI L D N G MAT E R I A L S 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王新 南： 废弃玻璃混凝土水磨石的配合 比设计 与压制 C o 4 0强度等级( 平均值I 4 0 M P a ， 单块最小值3 5 M P a ) ， 抗 折强度达到c I4 0 强度等级( 平均值 4 0 M P a ， 单块最小值 1 3 2 M P a ) ， 这对配合比设计和生产工艺提出较高的要求。 预制块边长与厚度L t , J , 于5时，预制块强度以抗压强度 控制； 边长与厚度比大于等于5 时， 预制块强度以抗折强度控 制。 2 2 水磨石的防滑性 回收紫色废弃玻璃的混凝土制品铺装的动感走廊步行道 路和广场， 对防 滑性有一定的要求， 但是回收玻璃表面光滑， 回收玻璃颗粒的大小和表面分布比例是配合比 设计和压制工 艺需要解决的问题。 2 3 玻璃颗粒大小 回收废弃玻璃作为骨料，通过常温压制的方式制成玻璃 混凝土水磨石。由于玻璃属于非晶体， 在压制工艺条件下， 玻 璃颗粒会再次破碎， 导致表面不平 整， 而且影响 制品的 抗压和 抗折强度。 2 4 生产工艺选择 在设计初期， 有2 种生产工艺 可供选择， 一 是人工或者机 械拌和， 预制方式进行生产； 二是采用机械真空压制工艺， 通 过真空振动压制， 使产品外观和强度等质量指标达到要求。 2 5 技术难点在本工程中的解决方案 为了使水磨石达到强度、 防滑性、 美观性、 经济性的要求， 在本工程实践中， 采用了以 下一些 技术措施。 一 是用机械破碎 回收废弃玻璃， 按照设计要求进行筛分； 二是在结构设计方面 采用基层、 面层复合结构， 分次摊铺、 分次振动， 一次成型； 三 是生产工艺选择机 械真空 压制工艺， 严格控制压力， 防止回收 玻璃进一步压碎； 四是控制振动的频率， 防止振动带来的回收 玻璃级配分布不均 匀， 影响美 观和强度： 五是 在施工过程中采 用金刚石刀片切割机切割， ， 防止切割带来的玻璃破碎引起掉 边和掉角， 确保水磨石切割面的平整和边缘的完整。 3 水磨石的制备 3 1 原材料选择 ( 1 ) 废弃玻璃： 从玻璃的物理性质可以看出， 废弃玻璃和 玻璃一样， 同样具有硬度大、 延展性不好的特点， 对光的折射 率在1 5 左右， 玻 璃的 硬度和强 度都比 普通砂石骨料高， 玻璃 的 质地坚硬、 耐 磨性强， 化学 成分稳定， 可与氢氟酸反应， 不会 产生挥发性物质。如果在加工过程中， 不采用高温融化技术， 玻璃的稳定性极强， 不会和混凝土中其它骨料产生化学反应。 本产品采用回收的各色玻璃， 包括深色和浅色玻璃， 主要 来 源是 建筑用废弃玻璃、 玻璃厂的 废弃 玻璃、 废品回 收站回收 的 各色玻璃。 玻璃回收以后， 人工 进行颜色分类， 机械进行清 2 6 新型建筑材料 2 0 1 4 9 洗、 破碎和筛分加工， ； n - F 的最大粒径按照预制块厚度的一半 ( 2 - 1 0 ra m ) 控制。并要求玻璃骨料应为有尖角的不规则形状。 ( 2 ) 水泥： 根据水磨石强度要求设计， 采用 4 2 5 级普通硅 酸盐水泥和4 2 5 级白水泥。 ( 3 ) 粗骨料： 选用黑色和浅自然色石子， 粒径2 - 6 m m 。 ( 4 ) 细骨料： 根据水磨石设计级配， 基层结构层和面层结 构层的细骨料分别为0 1 5 4 7 5 m m、 0 1 0 5 m m的细砂。 ( 5 ) 水： 自 来水。 3 2 水磨石的配合比设计 ( 1 ) 结构设计： 考虑到材料节约和美观实用的因素， 在满 足强度等质量指标的情况下， 尽量减小产品的厚度， 通过多次 试验，最终决定水磨石产品设计尺寸为3 0 0 m m x 3 0 0 m m x 4 0 m m ， 分为基层结构 层和面层玻璃骨 料层复 合性双层结构。 基 层结构层设计厚度约2 0 m m， 没有掺入玻璃骨料， 主要是增加 水磨石的强度： 面层设计厚度约2 0 m m， 其中采用回收玻璃骨 料代替骨料。 产品生产是采用二次摊铺一次成型的工艺， 整体 水磨石设计强度达到路面砖的要求。 ( 2 ) 外观设计： 设计要求产品质地致密， 不能有空洞现象， 水磨石外观表面平整， 玻璃骨料分布均匀， 玻璃骨料粒径大小 分布均匀， 产品表面边缘不能缺角破损。 尺寸偏差小于3 m m 。 ( 3 ) 基层结构层配合比设计： 基层结构层不掺入回收玻璃 骨料， 基层的原料按m( 水泥) ：m( 粗骨料) ： m( 细骨料) = ( 0 3 5 0 5 5 ) ： ( 0 4 0 5 ) ： ( 0 1 0 0 2 5 ) 配合比配制， 用水量为水泥质量 的2 0 一 3 0 。 ( 4 ) 面层配合比设计： 根据项目设计对水磨石色彩深浅程 度和玻璃颜色不同而设计， 分为深色、 中色、 浅色3 种规格。 色 彩深浅 程度主要是调节白 水泥和普通硅酸盐水泥掺和比 例， 深色规格到浅色规格设计好以后， 通过多次试制， 确定白水泥 和普通硅酸盐水泥的混合比例( 见表 1 ) 。玻璃骨料配合比根 据水磨石铺设效果和工程设计要求，按照颜色深浅和品种不 同而进行设计。面层材料配合比见表2 。 表 1 不同颜色产品水泥配比 表 2 面层材料配合比 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王新 南： 废弃玻璃混凝土水磨石 的配合比设计与压制 3 3 制备工艺 ( 1 ) 原材料的破碎筛选 根据设计配合比要求筛选相应的废弃玻璃、 石子并破碎， 破碎采用锤击机械破碎， 然后筛分成相应规格的颗粒原料。 ( 2 ) 材料称重 根据 配合比 设计所需 级配， 对破 碎好的 原材 料进行称 重。 ( 3 ) 搅拌 将按照一定比例所需的所有材料称重后提升至搅拌机， 通过计量泵加入适量的水后进行混合搅拌。 ( 4 ) 压制 采用六工位转盘式振动压制工艺压机生产。第一工序是 面层布料，将搅拌均匀的混合材料用体积称量法称量后下落 至模具内， 采用钢制模具、 模板， 以确保产品表面平整和压制 过程不发生变形。 第二工序是面层自动摊平， 通过气缸的摆动 将面层材料铺平， 同时进行振动， 把模具内的材料通过高频振 动振实。 振动的频率不能过高或过低， 振动频率过高会导致玻 璃骨料分布不均， 大颗粒均分布在中间， 面层都是细小颗粒， 导致产品不符合外观要求； 振动频率过低， 表面颗粒不平整。 第三工序基层摊铺布料，将搅拌均匀的基层混合材料用体积 称量 法称量后下落至模具内 。 第四 工序是振动刮平， 通过压机 气缸的摆动进行振动密实， 人工刮平。第五工序是压制， 通过 1 0 0 0 t 压机将磨具内的混合料压实，同时通过真空抽水将物 料内的水分排出。 第六工序是出板， 油缸把压实的板向下压到 接板托盘上， 由吸盘自 动把板吸到养护托盘上， 每个养护托盘 上放 2 片压好的板材，板材规格为6 0 0 m mx 6 0 0 m m或 8 0 0 m m x 8 0 0 m m ，托盘自动提升把下一个托盘送入接板位置， 继 续接板并自 动叠高， 当托盘叠至 2 0 层后， 由铲车把托盘连同 板材铲入养护房间。 ( 5 ) 养护 将压制好的板材放满养护室后进行加热、 加湿养护， 由锅 炉产生的蒸汽进入密闭的养护室，门口的仪器与探头控制房 间的温度与湿度。经过6 5 高温、 9 5 以上湿度的蒸汽养护 1 2 h 后，铲车把养护好的板材铲出养护室放到自动上板机上 进行定厚。 ( 6 ) 定厚 反面定厚： 将经过养护的板材送入 2 头定厚机， 通过定 厚机的金刚磨头把板材的底层定到平整。 正面定厚： 将经过反 面定厚的 板材通过翻板机旋转1 8 0 o 后送入4 头定厚机， 通过4头定厚机的金刚磨头把板材定到 需要的设计厚度。 ( 7 ) 打磨 、 将经过定厚的板材送入 1 2头磨机， 在磨头上依次装上 3 、 7 、 1 2 0 I 、 3 、 6 、 8 、 1 2 0 1 Y 、 1 5 、 2 0 、 3 0 0 0等磨 料， 板材打磨后， 应达到需要的表面效果和防滑要求。 ( 8 ) 检验包装 将打磨好的产品根据客户要求进行检验、 包装。 4 检测数据分析 废弃玻璃混凝土水磨石压制养护完成后， 按G B 2 8 6 3 5 2 0 1 2 混凝土路面砖 对其3 个批次3 O 块样品的力学性能和 防滑性进行测试， 结果如表3 所示。 表 3 废弃玻璃混凝土水磨石的力学性能和防滑性 从表3 可以 看出 ， 水 磨石的2 8 d 平 均抗压强 度最 低为 6 2 - 3 M P a ， 比C 4 0 强度等级( 平均值i4 0 M P a ) 要求的高5 5 7 ， 2 8 d 平均抗折强度最低为6 0 M P a ， 比C 4 0强度等级( 平均值 4 O M P a ) 要求的高5 o ：o ， 完全满足设计要求。防滑性符合 G B 2 8 6 3 5 -2 0 1 2 规定的16 5 B P N的要求。 5 结论 废弃玻璃混凝土水磨石是利用废弃玻璃代替碎石骨料， 通过配合比的设计， 采用常温下搅拌、 震动、 压制、 养护、 水磨 等处理工艺预制而成的路面砖， 该产品2 8 d 抗压强度平均值 最低为6 2 3 M P a ， 2 8 d 抗折强度平均值最低为6 0 M P a ， 完全 满足设计要求。 防滑性符合G B 2 8 6 3 5 -2 0 1 2 规定的6 5 B P N 的要求。 该水磨石不仅达到路面砖的强度要求，而且可以 根据回 收玻璃的颜色不同， 设计和压制成不同颜色效果的铺装材料， 在视觉上有美观的效果。水磨石产品为工厂压制产品，在生 产、 运输、 使用等环节具有规模化生产的条件， 市场推广潜力 巨 大， 具 有良 好的 社会效益 和经 济效益。 参考文献： 【 1 朱惠英 ， E w a n B y a L 利用废 弃玻璃研制高 附加值 预制混凝土 产 品叨 混凝土， 2 0 0 5( 8 ) ： 3 3 3 9 【 2 】 徐美君废弃玻璃的回收与利用【 c y 中国硅酸盐学会玻璃分会 2 0 0 7 年中国浮法玻璃及玻璃新技术发展研讨会论文集 洛阳， 2 0 0 7： 1 6 3 1 7 5 A NE W BUI L DI NG MATE RI AL S 2 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m