廢棄混凝土的再利用研究.pdf

1、廢棄混凝土作為拆除舊建筑產(chǎn)生的廢料，棄置不用會(huì)造成環(huán)境污染和巨大的資源浪費(fèi)。多年來，人們對(duì)廢棄混凝土的再利用進(jìn)行了大量研究，并取得了許多研究成果。迄今為止，廢棄混凝土的再利用研究大多是再生骨料混凝土的研究，但廢棄混凝土中的硬化水泥漿體(HCP)用于再生混凝土存在著許多問題，HCP的再利用也鮮有報(bào)道。將廢棄混凝土骨料分離后形成的以HCP為主要組成的細(xì)廢棄混凝土部分(MCC)用作為水泥混合材料、水泥原料或者免燒磚原料，可使它們得到科學(xué)、有效

2、的合理利用，并節(jié)省天然原料資源，實(shí)現(xiàn)廢棄物料資源化。這對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)的長期可持續(xù)發(fā)展無疑具有重要的社會(huì)意義。 本文進(jìn)行了廢棄混凝土骨料分離方法、分離后的基質(zhì)膠凝組分(MCC)作為水泥混合材料制備水泥、作為水泥原料煅燒水泥熟料和免燒磚原料的試驗(yàn)研究，分析和探討了MCC在熟料煅燒、水泥粉磨、水泥水化過程中的作用機(jī)理和免燒磚強(qiáng)度來源，為MCC在水泥生產(chǎn)中的再利用和作為免燒磚原料提供理論和實(shí)踐依據(jù)。 廢棄混凝土骨料與硬化水泥漿體的

3、有效分離是二部分材料合理再利用的關(guān)鍵。采用了表面活性劑處理和熱處理二種方法結(jié)合機(jī)械粉碎進(jìn)行了廢棄混凝土骨料與硬化水泥漿體的分離試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，摻加適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┛擅黠@提高廢棄混凝土骨料與硬化水泥漿體的分離效率。摻加0.05％TEA時(shí)，分離效果最好，原因是它們?cè)诠橇吓c基質(zhì)界面上的定向吸附更有效地降低了界面結(jié)合能，因而明顯降低了界面結(jié)合強(qiáng)度。熱處理溫度對(duì)骨料和基質(zhì)的分離效率有顯著影響。熱處理方式中，500℃熱處理效果較好，其原因是

4、熱膨脹和水化產(chǎn)物的脫水導(dǎo)致的界面結(jié)合強(qiáng)度和彈性顯著降低。 MCC可以作為做煅燒水泥熟料的原料。燒成的熟料的f-CaO含量、結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明：MCC配合比為20％時(shí)，0.05％TEA處理和500℃熱處理的MCC配合生料所得熟料可以生成水泥熟料礦物，其強(qiáng)度與常規(guī)生料煅燒所得的熟料強(qiáng)度相差不大。與常規(guī)原料配合的生料相比，MCC配制的生料的易燒性稍差，并且隨MCC配合比的增大，生料的易燒性相應(yīng)變差，其主要原因是MCC中含有較多

5、的惰性SiO2。MCC中含有一定量的未水化水泥顆粒，在生料粉磨過程中其表面的水化物包裹層被剝離并進(jìn)一步細(xì)化成為微細(xì)顆粒，這些微細(xì)微粒在熟料煅燒過程中起到了“晶種”作用，為C3S的晶體長大和發(fā)育提供了有利條件。MCC中水泥水化產(chǎn)物發(fā)生脫水反應(yīng)，脫水相作為結(jié)構(gòu)缺陷較多、熱力學(xué)介穩(wěn)的新生態(tài)物質(zhì)，具有較高的反應(yīng)活性，對(duì)于降低固相反應(yīng)溫度、提高固相反應(yīng)速率有促進(jìn)作用。 MCC作水泥混合材料時(shí)，水泥的粉磨效率明顯提高，表現(xiàn)在比表面積的增大以

6、及微細(xì)顆粒含量的增多。MCC的易磨性優(yōu)于水泥熟料，其中0.05％TEA處理及500℃熱處理的易磨性相對(duì)更好。其原因是：表面活性劑的助磨作用減少了用于破壞顆粒團(tuán)聚體的無用功耗；高溫?zé)崽幚砗驧CC的結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度降低。MCC的摻入量增大時(shí)，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量有所增大，膠砂流動(dòng)度相應(yīng)減小，凝結(jié)時(shí)間相對(duì)延長，各齡期強(qiáng)度也相應(yīng)降低，但是降低幅度小于摻加量的增加幅度。原因是MCC易磨性的改善使水泥中細(xì)顆粒增多，提高了水化速率；高溫?zé)崽幚磉^程和粉磨

7、過程中的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)引發(fā)的水化物脫水從結(jié)構(gòu)本質(zhì)上提高了其水化活性。同時(shí)，較多的細(xì)顆粒不但自身水化速度快，還均勻地分散填充于硬化漿體中，使硬化漿體中大孔數(shù)量顯著減少，保證了硬化漿體的結(jié)構(gòu)均勻性和致密性。MCC具有較強(qiáng)的水化能力和較好的膠凝性，可以作為一種水泥混合材料。 以MCC、粘土、礦渣、生石灰、水泥和石膏為原料可以生產(chǎn)出性能優(yōu)良的免燒轉(zhuǎn)。其最佳配比為MCC25％，粘土25％，礦渣31％，生石灰10％，水泥5％，石膏4％。原料

8、中含有的大量活性氧化硅和活性氧化鋁在外加劑的作用下與氫氧化鈣發(fā)生水化反應(yīng)，生成水泥水化產(chǎn)物；而且MCC中所含的未水化水泥顆粒具有自發(fā)水化硬化的潛力。MCC粉磨過程中加入的適量外加劑，促使快速生成足夠量的CSH、CAH水化產(chǎn)物，且其中的細(xì)砂和磨細(xì)骨料在免燒磚中起骨料作用，可提高磚的強(qiáng)度，防止分層，減少收縮，改善成型時(shí)磚坯的排氣性能，增加密實(shí)度。生產(chǎn)免燒磚由于不需要燒結(jié)也不需要蒸壓，因而成本大大降低。 研究結(jié)果證明，MCC作為水泥生