再生塑料輕質(zhì)混凝土在建筑工程中的應(yīng)用探究

1前言

建筑行業(yè)的迅速擴(kuò)張消耗了大量資源，帶來(lái)了許多環(huán)境挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)混凝土的制造依賴(lài)于大量的天然骨料，耗費(fèi)了大量的水泥，對(duì)環(huán)境施加了顯著的壓力。作為固體廢物，再生塑料的處理一直是環(huán)境保護(hù)中的難題。再生塑料輕質(zhì)混凝土通過(guò)將廢棄塑料融入混凝土體系，解決了部分塑料垃圾的處理問(wèn)題，賦予了混凝土輕質(zhì)、保溫等新的性能特征，滿(mǎn)足了建筑行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的需求，在建筑工程中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

2再生塑料輕質(zhì)混凝土的原材料與配合比設(shè)計(jì)

2.1原材料

（1）水泥：通常選擇普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于 42.5MPa ，水泥為混凝土提供基本的膠凝性能，其品質(zhì)作者簡(jiǎn)介：汝浙（1990-），男，漢族，山東濟(jì)南人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：建筑工程。

和用量直接影響混凝土的強(qiáng)度與耐久性。圖1為普通硅酸鹽水泥。

（2）再生塑料：主要來(lái)源于廢棄塑料瓶、塑料管材及塑料板材等，這些塑料需經(jīng)過(guò)清洗、破碎以及篩選等預(yù)處理步驟，制成特定粒徑范圍的顆粒纖維。常見(jiàn)的再生塑料包括聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）。由于不同種類(lèi)再生塑料在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能上存在差異，對(duì)混凝土性能的影響也各不相同。

（3）骨料：可選用普通的天然骨料如河砂，也可使用輕質(zhì)骨料如陶粒。采用輕質(zhì)骨料有助于進(jìn)一步降低混凝王密度，提升保溫隔熱性能，骨料的用量和級(jí)配在再生塑料輕質(zhì)混凝土中需根據(jù)設(shè)計(jì)要求和塑料摻量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

（4）外加劑：為改善再生塑料輕質(zhì)混凝土的工作性能、力學(xué)性能以及耐久性，常添加減水劑、引氣劑、增韌劑等外加劑。減水劑可以減少混凝土的用水量，提高流動(dòng)性；引氣劑能引入微小氣泡，改善混凝土的抗凍性；增韌劑則可以增強(qiáng)塑料與水泥基體間的界面粘結(jié)，提高混凝土的韌性。

2.2配合比設(shè)計(jì)

再生塑料輕質(zhì)混凝土的配合比設(shè)計(jì)需綜合考慮強(qiáng)度、密度、工作性能等多方面因素。以設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為L(zhǎng)C20、目標(biāo)密度為 1600kg/m³ 的再生塑料輕質(zhì)混凝土為例，其參考配合比如表1所示。

在實(shí)際配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化各材料的用量，例如，隨著再生塑料摻量的增加，混凝土的工作性能可能會(huì)下降，這時(shí)需要適當(dāng)增加減水劑的用量以確保其流動(dòng)性。如果塑料摻量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降，此時(shí)需要通過(guò)調(diào)整水泥的用量或采取其他增強(qiáng)措施來(lái)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

3再生塑料輕質(zhì)混凝土的性能特點(diǎn)

3.1輕質(zhì)特性

再生塑料的密度低于傳統(tǒng)骨料，在 0.9g/cm³～1.4 g/cm³ 的范圍內(nèi)，因此，再生塑料輕質(zhì)混凝土的密度明顯小于普通混凝土。普通混凝土的密度一般介于2300kg/m³～2500kg/m³ 之間，而再生塑料輕質(zhì)混凝土的密度可以控制在 1200kg/m³～1800kg/m³ 之間。在一個(gè)高層住宅項(xiàng)目中，使用再生塑料輕質(zhì)混凝土作為內(nèi)隔墻材料，與普通混凝土內(nèi)隔墻相比，每立方米墻體重量減輕了約800kg ，有效減少了建筑物的結(jié)構(gòu)荷載，減輕了基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)，對(duì)于高層以及大跨度建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)具有重要意義。

3.2力學(xué)性能

3.2.1抗壓強(qiáng)度

再生塑料的添加會(huì)在一定程度上削弱混凝土的抗壓強(qiáng)度，當(dāng)再生塑料摻量處于 5%～15% 區(qū)間，強(qiáng)度下降幅度在 10%～30% 之間，例如，在一項(xiàng)試驗(yàn)中，普通混凝土28天的抗壓強(qiáng)度為 30MPa ，當(dāng)再生塑料顆粒摻量達(dá)到 10% ，28天的抗壓強(qiáng)度降低至 21MPa 。通過(guò)優(yōu)化配合比，如增加水泥用量以及改善界面粘結(jié)等方法，可以在一定程度上彌補(bǔ)這種強(qiáng)度損失。

3.2.2抗拉強(qiáng)度和韌性

再生塑料具備良好的柔韌性，有助于提升混凝土的抗拉強(qiáng)度，相較于普通混凝土，添加再生塑料制成的輕質(zhì)混凝土的拉伸應(yīng)變能力可增強(qiáng) 20%～50% ，在受到?jīng)_擊荷載時(shí)，表現(xiàn)出更優(yōu)異的抗裂性能及變形能力，能夠有效減少裂縫的發(fā)生與擴(kuò)展，提高結(jié)構(gòu)的安全性

3.3保溫隔熱性能

再生塑料自身是優(yōu)質(zhì)的隔熱材料，與混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)相結(jié)合，共同賦予再生塑料輕質(zhì)混凝土出色的保溫隔熱性能。再生塑料輕質(zhì)混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)通常在0.3W/（m?K）～0.6W/（m?K） 之間，低于普通混凝土的1.5W/（m?K）～2.5W/（m?K）， 。在北方某地區(qū)的建筑項(xiàng)目中，使用再生塑料輕質(zhì)混凝土作為外墻保溫層，在冬季室內(nèi)取暖能耗方面比普通混凝土外墻減少了約 30% ，大幅提升了建筑物的能源利用效率。

3.4耐久性

3.4.1抗?jié)B性

再生塑料具備的防水特性以及混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使再生塑料輕質(zhì)混凝土在抗?jié)B性能方面表現(xiàn)得比普通混凝土更為出色。在相同的水灰比條件下，抗?jié)B等級(jí)能夠提升1＼～2級(jí)，有效地防止水分和有害物質(zhì)的侵入，保護(hù)鋼筋免受腐蝕，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。

3.4.2抗凍性

通過(guò)合理的引氣劑添加量以及優(yōu)化的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，再生塑料輕質(zhì)混凝土展現(xiàn)出優(yōu)異的抗凍性能，經(jīng)過(guò)300次凍融循環(huán)測(cè)試后，質(zhì)量損失率低于 5% ，強(qiáng)度損失率不超過(guò) 25% ，完全符合寒冷地區(qū)建筑工程的要求。

4再生塑料輕質(zhì)混凝土在建筑工程中的應(yīng)用

4.1墻體材料

4.1.1自保溫砌塊

再生塑料輕質(zhì)混凝土自保溫砌塊結(jié)合了保溫、隔熱以及承重功能，適用于建筑物的外墻與內(nèi)隔墻。在一個(gè)綠色建筑示范項(xiàng)目中，使用規(guī)格為 390mm×190mm× 190mm 的砌塊作為外墻材料，墻體傳熱系數(shù)為 0.55W/ （m²?K） ，符合當(dāng)?shù)?65% 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，相比傳統(tǒng)的外墻保溫系統(tǒng)減少了保溫層施工步驟，降低了成本以及后期維護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)。

4.1.2輕質(zhì)隔墻板

再生塑料輕質(zhì)混凝土制成的輕質(zhì)隔墻板具有重量輕、安裝便捷、隔音效果佳等特點(diǎn)，在建筑物的內(nèi)隔墻施工中得到了廣泛的應(yīng)用。在一個(gè)商業(yè)綜合體項(xiàng)目中，厚度為 100mm 的輕質(zhì)隔墻板每平方米僅重 50kg ，安裝效率比傳統(tǒng)磚砌隔墻提高了約 60% 。此外，其隔音量可在40dB以上，充分滿(mǎn)足了商業(yè)空間對(duì)隔音的需求。

4.2屋面保溫隔熱層

再生塑料輕質(zhì)混凝土用于屋面保溫隔熱層時(shí)，不僅能提供保溫和隔熱效果，還能實(shí)現(xiàn)找坡功能。在一個(gè)工業(yè)廠(chǎng)房項(xiàng)目中，采用了厚度為 100mm 的該材料，夏季室內(nèi)溫度較之前下降了約 4^°C ，減少了空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和能耗，同時(shí)，由于其優(yōu)良的流動(dòng)性，在屋面找坡施工中可自流平成型，降低了找坡層的施工難度與材料用

量，使得平均厚度比傳統(tǒng)水泥砂槳找坡層減少了約30% 。

4.3道路工程基層材料

在道路建設(shè)中，再生塑料輕質(zhì)混凝土因其輕質(zhì)特性被用于道路基層，減輕了結(jié)構(gòu)自重，并降低了地基承載力要求，特別適合軟土地基地區(qū)的道路建設(shè)。在一個(gè)城市道路改造項(xiàng)目中，以該材料替代傳統(tǒng)基層材料后，道路結(jié)構(gòu)層厚度減少了 10%～20% ，增強(qiáng)了道路的抗變形能力，降低了后期維護(hù)成本。

5再生塑料輕質(zhì)混凝土應(yīng)用案例分析

5.1工程概況

以一個(gè)總面積為 20000m² 的綜合性教學(xué)樓項(xiàng)目為例，該建筑包含地上6層，地下1層。為了實(shí)現(xiàn)綠色建筑的目標(biāo)，廣泛使用了再生塑料輕質(zhì)混凝土材料：外墻選用了再生塑料輕質(zhì)混凝土自保溫砌塊；內(nèi)隔墻采用了輕質(zhì)隔墻板；屋面鋪設(shè)了再生塑料輕質(zhì)混凝土保溫隔熱層。

5.2應(yīng)用效果分析

5.2.1節(jié)能效果

通過(guò)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，與采用普通建筑材料的同類(lèi)建筑相比，該教學(xué)樓每年的建筑能耗降低了約30% ，其中冬季供暖能耗降低了 35% ，夏季空調(diào)制冷能耗降低了 25% 。具體數(shù)據(jù)如表2所示。

5.2.2經(jīng)濟(jì)效益

再生塑料輕質(zhì)混凝土材料的初始采購(gòu)成本較普通材料略高，從長(zhǎng)期運(yùn)行角度來(lái)看，顯著的節(jié)能效果使得額外成本可在5～7年內(nèi)得到回收。在施工階段，輕質(zhì)特性降低了運(yùn)輸和施工難度，提高了施工效率，縮短了施工周期約 10% ，節(jié)省了一部分施工費(fèi)用。由于減少了后期維護(hù)需求，也進(jìn)一步降低了建筑物在整個(gè)生命周期內(nèi)的總成本。

5.2.3環(huán)境效益

該項(xiàng)目采用了再生塑料輕質(zhì)混凝土，大量消耗了廢棄塑料，有效減少了塑料廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目中共使用了大約500t廢棄塑料，相當(dāng)于節(jié)省了約 1000m³ 的垃圾填埋空間。通過(guò)減少傳統(tǒng)建筑材料的生產(chǎn)需求，降低了相應(yīng)的碳排放量，顯示了顯著的環(huán)境效益。

6結(jié)論

再生塑料輕質(zhì)混凝土作為一種新興的環(huán)保建材，具備重量輕、保溫隔熱性能優(yōu)越、力學(xué)特性可調(diào)節(jié)、耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程如墻體構(gòu)造、屋面鋪設(shè)、道路基礎(chǔ)等領(lǐng)域中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。通過(guò)精心挑選原材料、優(yōu)化配比設(shè)計(jì)以及嚴(yán)格控制施工工藝，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，助力實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。實(shí)際工程實(shí)例證明，這種材料能有效減少建筑能耗，提升室內(nèi)舒適度，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。當(dāng)前，再生塑料輕質(zhì)混凝土的應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，如塑料與水泥基體之間的粘結(jié)性問(wèn)題、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不完善以及市場(chǎng)認(rèn)知不足等，未來(lái)需要進(jìn)一步深化基礎(chǔ)研究，改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程，健全相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，加大市場(chǎng)推廣力度，促進(jìn)再生塑料輕質(zhì)混凝土在建筑工程中的廣泛應(yīng)用，從而推動(dòng)建筑行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。

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