廢棄混凝土粉體活化試驗研究

王盤龍 楊 光

(1.機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710043； 2.西安歐亞學院人居環(huán)境學院，陜西 西安 710065)

廢棄混凝土粉體活化試驗研究

王盤龍1楊 光2

(1.機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710043； 2.西安歐亞學院人居環(huán)境學院，陜西 西安 710065)

通過試驗，從粉磨時間、煅燒溫度、激發(fā)劑三方面，分析了影響廢棄混凝土粉體活化的因素，得到了一些有意義的結(jié)論，有利于合理使用廢棄混凝土再生粉體，實現(xiàn)建筑垃圾零排放目標。

廢棄混凝土，再生粉體，煅燒溫度，抗壓強度

0 引言

隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，對建筑材料的需求量不斷增加，建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展與建筑材料短缺的矛盾也日益突出。建筑垃圾再生利用已成為國內(nèi)外的普遍共識。利用建筑垃圾制成粗細骨料，代替部分天然骨料來配制成混凝土或制成混凝土制品，就可以永久節(jié)省自然資源，同時減輕固體廢物對環(huán)境的污染，這對解決砂石資源的短缺、降低骨料成本、緩解運輸壓力、打擊非法采砂、解決建筑垃圾的處理、保護土地和環(huán)境、減少空氣污染、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟都有積極的作用和顯著的效果。目前，對廢棄混凝土的利用主要集中在再生骨料方面的研究，而對廢棄混凝土再生粉體的研究較少。但是廢棄混凝土再生粉體的量非常大，約占到廢棄混凝土總量的20%以上，如何利用好廢棄混凝土再生粉體是建筑垃圾綜合利用、實現(xiàn)零排放的瓶頸。對廢棄混凝土再生粉體通過化學、物理激發(fā)手段來激發(fā)其潛在活性后，作為活性摻合料用于干混砂漿，將解決廢棄混凝土再生粉體的二次污染問題，為真正實現(xiàn)廢棄混凝土零排放提供了技術(shù)保障。

1 試驗用原材料和試驗儀器

1)試驗用原材料。廢棄混凝土破碎篩分出再生粗骨料和再生細骨料后剩余的小于0.15 mm的粉體，水泥為陜西秦嶺P.O42.5水泥，砂為ISO砂，熟石灰，自配激發(fā)劑。

2)試驗儀器。YX-305型水泥原料易磨性試驗小磨，JJ-5型水泥膠砂攪拌機，BT-2001激光粒度分布儀。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉磨時間對粉體潛在活性的影響

對建筑垃圾廢棄混凝土破碎篩分出再生粗骨料和再生細骨料后剩余的小于0.15 mm的粉體，利用YX-305型水泥原料易磨性試驗小磨一次性粉磨質(zhì)量為1 kg，分別進行10 min，13 min，15 min，18 min和20 min定量機械粉磨處理。粉磨處理的粉體樣品過篩處理后，取樣測試進行水泥膠砂強度和粒度分析(膠砂配比為水泥315 g，建筑垃圾粉體135 g，水225 g，砂1 350 g)，試驗方法參照GB/T 17671—1999水泥膠砂強度檢驗方法相關(guān)規(guī)定進行。試驗結(jié)果如表1所示。

表1 不同粉磨時間對粒度分布和抗壓強度的影響

從表1可以看出，隨著粉磨時間的延長，平均粒徑D50和粒度分布等效最大顆粒等效粒徑D95數(shù)據(jù)隨之減小，比表面積和(3～32)μm粒徑范圍內(nèi)百分含量隨之增大，而28 d抗壓強度先增大后降低。這是因為隨著粉磨時間的延長，球磨機內(nèi)鋼球繼續(xù)沖擊碾壓粉體，使得未水化的水泥顆粒粉磨出新鮮的水泥面，有效地使粉體顆粒粒徑變小，比表面積增大，表面自由能隨之增大，粉體活性得到一定程度的提高，粉體水化進程加快反應(yīng)程度提高。當粉磨時間為15 min時，28 d抗壓強度達到一個峰值，隨著粉磨時間的延長，28 d抗壓強度先降低后升高，但波動幅度很小，從經(jīng)濟性節(jié)能角度來分析，15 min為再生混凝土粉體的最佳粉磨時間。

2.2 煅燒溫度對粉體潛在活性的影響

采用粉磨15 min的廢棄混凝土粉體進行煅燒，在設(shè)定溫度下煅燒1 h后自然冷卻。取代30%水泥進行膠砂試驗，測試其抗壓強度和28 d活性提高指數(shù)，膠砂配比和試驗方法同2.1。試驗結(jié)果如表2和圖1，圖2所示。

表2 煅燒溫度對粉體潛在活性的影響結(jié)果

從表2及圖1，圖2可以看出，隨著煅燒溫度的提高，3 d和28 d抗壓強度及其活性指數(shù)先升高后降低，在600 ℃廢棄混凝土粉體摻合料膠砂抗壓強度最好。這是因為廢棄混凝土粉體(燒失量為23.16%)中含有有機質(zhì)及其他碳組分，隨著溫度的升高逐步燃燒消耗掉，同時破壞了碳質(zhì)惰性礦物的晶格使其分解形成CaO等活性組分，一定程度上起到熱激發(fā)粉體的潛在活性作用，繼續(xù)升高溫度，致使部分活性組分吉布斯自由能升高，與其他組分成鍵形成活性較差組分，宏觀體現(xiàn)在廢棄混凝土粉體摻合料膠砂抗壓強度的降低。

2.3 激發(fā)劑對再生粉體潛在活性的試驗研究

摻合料取代40%水泥的水泥膠砂試驗，測試其抗壓強度和28 d活性提高指數(shù)，膠砂配比為：水泥270 g，再生粉體和堿性激發(fā)劑總計180 g，水225 g，砂1 350 g。再生粉體中內(nèi)摻3%，6%，8%和10%的自制激發(fā)劑，熟石灰分別取9%，10%和11%內(nèi)摻量，試驗方法同2.1，試驗結(jié)果如表3和圖3所示。

表3 激發(fā)劑摻量對抗壓強度/活性指數(shù)影響結(jié)果

由表3和圖3可以看出，當熟石灰摻量為9%時，隨著自制激發(fā)劑摻量的增加，28 d再生粉體膠砂抗壓強度先升高后降低，在自制激發(fā)劑8%摻量達到峰值；當熟石灰摻量為10%時，隨著自制激發(fā)劑摻量的增加，28 d再生粉體膠砂抗壓強度先升高后降低，在自制激發(fā)劑6%摻量達到峰值；當熟石灰摻量為11%時，隨著自制激發(fā)劑摻量的增加，28 d再生粉體膠砂抗壓強度先升高后降低，在自制激發(fā)劑6%摻量達到峰值。自制激發(fā)劑為強堿弱酸鹽，熟石灰主要成分為Ca(OH)2，熟石灰和自制激發(fā)劑為再生粉體膠砂體系拌合物中提供了一個堿性環(huán)境，一定程度上激發(fā)了再生粉體中惰性SiO2的活性。當熟石灰摻量為10%，自制激發(fā)劑摻量為6%時，再生粉體的活性得到了最大程度地激發(fā)。

3 結(jié)論與建議

1)粉磨時間為15 min時，28 d抗壓強度最高，在600 ℃廢棄混凝土粉體摻合料膠砂抗壓強度最好，熟石灰摻量為10%，自制激發(fā)劑摻量為6%時，再生粉體的活性得到了最大程度地激發(fā)。

2)由于各地廢棄混凝土差異較大，建議在實際使用過程中一定要做好前期試驗驗證工作，以免出現(xiàn)質(zhì)量事故。

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Abstract: According to the tests, the paper analyzes the factors influencing the activation of the waste concrete powder from the grinding time, calcinations temperature, and activator, and achieves come meaningful conclusion, so as to apply the recycled powder of the waste concrete reasonably, and realize the zero-emission of architectural rubbish.

Key words: waste concrete, recycled powder, calcinations temperature, compressive strength

On activation test of waste concrete powder

Wang Panlong1Yang Guang2

(1.ChinaJikanResearchInstituteofEngineeringInvestigationsandDesignCo.,Ltd,Xi’an710043,China; 2.CollegeofHabitat,Xi’anOuyaCollege,Xi’an710065,China)

2016-03-15

王盤龍(1982- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2016)15-0114-03

TU528

A