我国是全球最大的大理石生产与消费国,每年大理石加工产生的废料高达数千万吨。在福建南安等石材产业集中地,漫山遍野的白色废料堆成独特“景观”。这些废料大多未经处理便露天堆放或填埋,不仅侵占大量土地资源,还带来了严重的环境隐患。
大理石废料可以分为大理石废渣和大理石粉两类,其主要成分为碳酸钙。废料遇水溶解后会使土壤的pH值升高,破坏土壤微生物群落,影响农作物生长,而废料中的粉尘在大风天气下容易四处飘散,加重空气污染。据相关统计,我国大理石废料的资源化利用率不足30%,大量资源被白白浪费。所以,如何有效地处理和利用这些大理石废料,成为亟待解决的问题,如果能将废弃的大理石合理利用起来,这不仅契合了“变废为宝”的理念,更顺应了建筑行业的资源需求以及当下“双碳”政策的导向。面对大理石废料处理的难题,我们可将目光投向建筑材料领域。混凝土作为建筑行业的“主力军”,对骨料和水泥的需求量巨大。
大理石废渣经过适当加工后,其颗粒形状、硬度等物理性能与天然砂石相近,具备了替代部分砂石用于混凝土生产的潜力。大理石渣的强度因大理石的品种和开采条件而异,一般来说,其抗压强度在50-100MPa之间,有一定的强度。在作为骨料替代物时,其强度能满足混凝土的部分力学性能要求。从作为骨料替代物的可行性来看,大理石渣具备一定优势,其主要成分碳酸钙能与水泥水化产物发生反应,生成碳酸钙凝胶,这些凝胶能填充混凝土内部的孔隙,让混凝土结构更为致密,有助于提升混凝土的强度与耐久性。不过,大理石渣也存在一些限制因素,像颗粒形状不够规则、杂质含量较高等。因此,在使用前需要对其进行预处理,例如筛选、清洗等操作,以此去除杂质和不合格的颗粒,确保它在混凝土中能达到良好的使用效果。
从作为水泥替代物的可行性来看,大理石粉同样具备一定优势,大理石粉的密度与水泥的相近,一般在2.5-2.8g/cm3,相近的密度保证了大理石粉在替代水泥的过程中不会对混凝土的密度产生过大的影响。且大理石粉的颗粒直径一半是在几微米到几百微米之间,较小的颗粒直径使大理石粉的表面活性较强,可以在混凝土中充分发挥填充和分散的作用。所以,大理石粉不仅可填充水泥颗粒间的空隙,优化混凝土配比,还可使自身更好地分散在水泥浆体里,从而改善混凝土的工作性能。不过,大理石粉也会产生一些不利影响,过大的比表面积可能导致混凝土需要更多的水分,从而影响水灰比,对混凝土产生一定的不利影响。
实验数据显示,当大理石骨料替代率在50%-100%,大理石粉替代率在5%-20%时,混凝土的工作性能和力学性能表现优异。在流动性方面,大理石粉能改善混凝土拌合物的和易性,使混凝土的流动性提升约5%-10%,使其在施工时更易于浇筑。在强度方面,废料中的碳酸钙能与水泥水化产物发生二次反应,增强混凝土的密实度,28天抗压强度较普通混凝土提升约10%。
尽管大理石废料在混凝土中的应用前景广阔,但在推广过程中仍面临诸多挑战。我们首先应该考虑的是成本问题,由于废料预处理需要增加破碎、筛分、清洗等设备,会导致生产成本有所上升。其次是标准缺失,目前我国尚未出台大理石废料混凝土的专用标准,影响了其在大型工程中的应用。再次,部分建筑企业对这种新型材料的性能和安全性存在疑虑,推广难度较大。针对以上问题,我们认为,政府可以出台相关扶持政策,对使用大理石废料的混凝土企业给予税收优惠和财政补贴,加快制定行业标准,规范产品质量,同时加强宣传推广,通过示范工程展示新型混凝土的优异性能,消除企业顾虑。
随着“双碳”目标的推进和建筑行业绿色转型的加速,大理石废料在混凝土中的应用迎来前所未有的发展机遇。据行业预测,到2030年,我国混凝土行业对大理石废料的年需求量有望突破5000万吨,市场规模超百亿元。更令人期待的是,科研人员正在探索大理石废料混凝土的更多可能性。通过添加功能性材料,赋予混凝土自修复、智能传感的特性,利用废料的天然纹理,开发出具有装饰效果的清水混凝土产品。相信,在未来,大理石废料不仅能“变废为宝”,还可能进一步成为推动建筑行业创新发展的“绿色引擎”。
从污染环境的废料到绿色环保的建材,大理石废料的涅槃重生之路,不仅为石材产业破解了固废堆积的发展困局,更以循环经济的创新模式为建筑行业的绿色转型提供了系统性解决方案。在石材加工集中区,那些曾因碳酸钙含量高、颗粒形态不规则而被视为“工业负担”的大理石废料,正通过破碎筛分、杂质清洗、级配优化等精细化预处理工艺,蜕变为混凝土生产中的优质骨料替代物,不仅为石材产业找到了可持续发展之路,更为建筑行业的绿色转型提供了新方案。当越来越多的大理石废料走进混凝土搅拌站,我们相信,绿色建筑的未来将更加可期。
【作者单位:云南大学建筑与规划学院。本文系云南大学省级大学生创新训练计划项目(S202410673257)】
大理石废料可以分为大理石废渣和大理石粉两类,其主要成分为碳酸钙。废料遇水溶解后会使土壤的pH值升高,破坏土壤微生物群落,影响农作物生长,而废料中的粉尘在大风天气下容易四处飘散,加重空气污染。据相关统计,我国大理石废料的资源化利用率不足30%,大量资源被白白浪费。所以,如何有效地处理和利用这些大理石废料,成为亟待解决的问题,如果能将废弃的大理石合理利用起来,这不仅契合了“变废为宝”的理念,更顺应了建筑行业的资源需求以及当下“双碳”政策的导向。面对大理石废料处理的难题,我们可将目光投向建筑材料领域。混凝土作为建筑行业的“主力军”,对骨料和水泥的需求量巨大。
大理石废渣经过适当加工后,其颗粒形状、硬度等物理性能与天然砂石相近,具备了替代部分砂石用于混凝土生产的潜力。大理石渣的强度因大理石的品种和开采条件而异,一般来说,其抗压强度在50-100MPa之间,有一定的强度。在作为骨料替代物时,其强度能满足混凝土的部分力学性能要求。从作为骨料替代物的可行性来看,大理石渣具备一定优势,其主要成分碳酸钙能与水泥水化产物发生反应,生成碳酸钙凝胶,这些凝胶能填充混凝土内部的孔隙,让混凝土结构更为致密,有助于提升混凝土的强度与耐久性。不过,大理石渣也存在一些限制因素,像颗粒形状不够规则、杂质含量较高等。因此,在使用前需要对其进行预处理,例如筛选、清洗等操作,以此去除杂质和不合格的颗粒,确保它在混凝土中能达到良好的使用效果。
从作为水泥替代物的可行性来看,大理石粉同样具备一定优势,大理石粉的密度与水泥的相近,一般在2.5-2.8g/cm3,相近的密度保证了大理石粉在替代水泥的过程中不会对混凝土的密度产生过大的影响。且大理石粉的颗粒直径一半是在几微米到几百微米之间,较小的颗粒直径使大理石粉的表面活性较强,可以在混凝土中充分发挥填充和分散的作用。所以,大理石粉不仅可填充水泥颗粒间的空隙,优化混凝土配比,还可使自身更好地分散在水泥浆体里,从而改善混凝土的工作性能。不过,大理石粉也会产生一些不利影响,过大的比表面积可能导致混凝土需要更多的水分,从而影响水灰比,对混凝土产生一定的不利影响。
实验数据显示,当大理石骨料替代率在50%-100%,大理石粉替代率在5%-20%时,混凝土的工作性能和力学性能表现优异。在流动性方面,大理石粉能改善混凝土拌合物的和易性,使混凝土的流动性提升约5%-10%,使其在施工时更易于浇筑。在强度方面,废料中的碳酸钙能与水泥水化产物发生二次反应,增强混凝土的密实度,28天抗压强度较普通混凝土提升约10%。
尽管大理石废料在混凝土中的应用前景广阔,但在推广过程中仍面临诸多挑战。我们首先应该考虑的是成本问题,由于废料预处理需要增加破碎、筛分、清洗等设备,会导致生产成本有所上升。其次是标准缺失,目前我国尚未出台大理石废料混凝土的专用标准,影响了其在大型工程中的应用。再次,部分建筑企业对这种新型材料的性能和安全性存在疑虑,推广难度较大。针对以上问题,我们认为,政府可以出台相关扶持政策,对使用大理石废料的混凝土企业给予税收优惠和财政补贴,加快制定行业标准,规范产品质量,同时加强宣传推广,通过示范工程展示新型混凝土的优异性能,消除企业顾虑。
随着“双碳”目标的推进和建筑行业绿色转型的加速,大理石废料在混凝土中的应用迎来前所未有的发展机遇。据行业预测,到2030年,我国混凝土行业对大理石废料的年需求量有望突破5000万吨,市场规模超百亿元。更令人期待的是,科研人员正在探索大理石废料混凝土的更多可能性。通过添加功能性材料,赋予混凝土自修复、智能传感的特性,利用废料的天然纹理,开发出具有装饰效果的清水混凝土产品。相信,在未来,大理石废料不仅能“变废为宝”,还可能进一步成为推动建筑行业创新发展的“绿色引擎”。
从污染环境的废料到绿色环保的建材,大理石废料的涅槃重生之路,不仅为石材产业破解了固废堆积的发展困局,更以循环经济的创新模式为建筑行业的绿色转型提供了系统性解决方案。在石材加工集中区,那些曾因碳酸钙含量高、颗粒形态不规则而被视为“工业负担”的大理石废料,正通过破碎筛分、杂质清洗、级配优化等精细化预处理工艺,蜕变为混凝土生产中的优质骨料替代物,不仅为石材产业找到了可持续发展之路,更为建筑行业的绿色转型提供了新方案。当越来越多的大理石废料走进混凝土搅拌站,我们相信,绿色建筑的未来将更加可期。
【作者单位:云南大学建筑与规划学院。本文系云南大学省级大学生创新训练计划项目(S202410673257)】