水泥基固體廢棄物的再生資源化研究.pdf

1、急劇增多的水泥基固體廢棄物造成的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境問題日益明顯,對其再生資源化技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。論文針對目前水泥基固體廢棄物局限于簡單填埋、填充路基等低層次水平利用,以及利用廢棄混凝土中骨料配制再生骨料混凝土的低附加值利用狀況,首次從利用廢棄混凝土制備再生膠凝材料用于配制混凝土,以及利用水泥基固體廢棄物經(jīng)水熱處理生產(chǎn)高強(qiáng)鈣硅材料兩條研究思路出發(fā),開展了水泥基固體廢棄物高附加值再生資源化的系統(tǒng)研究,探明了低溫?zé)崽幚韺?/p>

2、再生膠凝材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的影響,揭示了水泥基固體廢棄物高效再生利用中的水化硬化機(jī)理、硬化體結(jié)構(gòu)及其與性能的關(guān)系。
　　 本文進(jìn)行的主要工作和取得的重要成果有:
　　 首次提出低溫?zé)崽幚怼⒎勰ズ惋L(fēng)力選粉相結(jié)合的廢棄混凝土組分分離技術(shù)。利用骨料與水泥石熱膨脹系數(shù)的差異,通過加熱處理使骨料-水泥石界面由于熱應(yīng)力集中而產(chǎn)生微裂紋并使原有微裂紋擴(kuò)展;通過粉磨循環(huán)加載進(jìn)一步使界面區(qū)微裂紋失穩(wěn)發(fā)展,使骨料與水泥石相脫離,通過篩分

3、實(shí)現(xiàn)粗骨料與砂漿的分離;利用細(xì)骨料與水泥石粉體易磨性和密度差異,通過風(fēng)力選粉將兩者分離。
　　 提出再生膠凝材料的概念,并用低溫煅燒的方法對分離得到的水泥石進(jìn)行處理制備出再生膠凝材料,通過SEM、XRD、IR、DSC-TG、29Si-NMR、MIP、結(jié)合水、堿度、抗壓強(qiáng)度測試等手段對再生膠凝材料組成、結(jié)構(gòu)、水化行為,以及在混合水泥水化體系中它對硅酸鹽水泥水化的影響進(jìn)行了研究,揭示了再生膠凝材料具有再次水化膠凝能力的本質(zhì)原因,闡釋

4、了它的水化硬化機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明,不同煅燒溫度下制備得到的再生膠凝材料礦物相組成不同,水化行為各異,硬化體性能也存在差別;將再生膠凝材料摻入到硅酸鹽水泥水化體系當(dāng)中可以促進(jìn)水泥的水化,但對漿體工作性能產(chǎn)生一定影響,通過調(diào)整化學(xué)外加劑品種和用量可以解決這一問題。
　　 將再生膠凝材料與磨細(xì)礦渣、粉煤灰等活性火山灰物質(zhì)復(fù)合,制備出再生膠凝材料-火山灰物質(zhì)復(fù)合膠凝材料。在此體系當(dāng)中,充分發(fā)揮了再生膠凝材料與活性火山灰材料的超疊加效應(yīng),一方

5、面再生膠凝材料充分激發(fā)了磨細(xì)礦渣、粉煤灰的火山灰活性,另一方面火山灰材料的稀釋效應(yīng)改善了再生膠凝材料工作性能,火山灰反應(yīng)降低了f-CaO含量,有利于再生膠凝材料耐久性能的提高。利用研制的再生膠凝材料-火山灰物質(zhì)復(fù)合膠凝材料,配制出具有優(yōu)良工作性能、物理力學(xué)性能和耐久性能的C40～C50高性能混凝土。只用再生膠凝材料-火山灰物質(zhì)復(fù)合膠凝材料作為膠結(jié)材,可以制備出中低強(qiáng)度等級混凝土。
　　 開辟了利用水泥基固體廢棄物經(jīng)水熱處理制備高

6、強(qiáng)鈣硅材料的技術(shù)途徑。對制備的鈣硅材料物理力學(xué)性能、體積變形性能影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,探明決定這些性能的本質(zhì)原因在于產(chǎn)物中礦物相的組成、數(shù)量及其結(jié)晶狀態(tài)。對鈣硅材料的抗碳化、抗鋼筋銹蝕性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明這兩種性能與材料孔溶液堿度密切相關(guān)。將磨細(xì)砂漿經(jīng)低溫煅燒之后再與石灰進(jìn)行水熱處理可以提高材料強(qiáng)度,原因在于水泥石脫水相對鈣硅反應(yīng)產(chǎn)物的誘導(dǎo)成核作用,以及它本身水熱反應(yīng)產(chǎn)物與鈣硅反應(yīng)產(chǎn)物形成了較好的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。將一定組成的磨細(xì)砂漿