回收廢棄混凝土骨料硫酸處理與粉煤灰的性能及可行性研究

王正一 吳真鐘 劉浩薔 蘇子章 冉光花

（西北民族大學土木工程學院， 甘肅 蘭州 730000）

0 前言

近些年來我國每年因新建、換修和報廢等產生的建筑垃圾已經達到上億噸，其中廢棄混凝土骨料占建筑垃圾的比重相對較大。廢棄建筑垃圾堆放面積需求很大，處理方式比較單一，代價較大，費用也十分昂貴。

歐美、日本等部分國家的建筑垃圾資源化利用已達到較高水平，我國建筑垃圾資源化利用意識薄弱，利用率不足 10%。隨著時代的進步和社會的發展，回收并利用廢棄混凝土已經刻不容緩，以求達到資源合理化利用、合理化分配。

該研究正是針對這一問題提出一個相對較科學合理的解決方案，回收廢棄混凝土骨料經濃硫酸處理制備礦物添加劑混凝土。將廢棄混凝土骨料篩分出粒徑在 4.75mm—20mm的顆粒，用濃度為1mol/L的濃硫酸完全浸泡不同時間，在相對濕度90%，溫度20℃左右環境下標準養護28天，之后研究其性能和細微結構并分析可行性。

1 實驗

1.1 原材料

（1）普通硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料，5%—20%的混合材料及適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，強度為42.5MPa。

（2）廢棄混凝土骨料：混凝土骨料來源于C30強度的廢棄混凝土梁，先后經過人工、機器破碎，之后進行篩分4.75mm—20mm的骨料顆粒以作骨料原材料。

（3）砂：河砂，細度模數介于2.2—3.1之間的中砂。

（4）Ⅱ級粉煤灰：燒失量<8%，SO3含量<3%。

（5）水：未經處理的自來水，PH=7.2左右的水。

（6）濃硫酸：濃度為1mol/L的濃硫酸。

1.2 實驗方法

（1）廢棄混凝土骨料處理

以強度為30MPa廢棄混凝土梁為原料，先由人工破碎，后經破碎機破碎。篩分并保留所需粒徑大小的骨料，均分為A、B、C三組，用濃度為1mol/L的濃硫酸浸泡3d、7d和14d。

（2）再生粉煤灰添加劑混凝土的制備

按照標準C30強度的混凝土的配合比經行制備，加入適量粉煤灰，將制好的混凝土編號，放在標準養護室24h，脫模后在相對濕度90%，溫度20℃左右環境下標準養護28天。

2 實驗結果與分析

表1 不同浸泡天數混凝土28d抗壓抗折強度表

表1是廢棄混凝土骨料濃硫酸處理不同天數后28d抗壓抗折強度實驗結果表，圖1是電鏡下的表觀結構圖，對以上實驗結果進行原因分析，原因如下：

1、再生骨料孔孔隙率較大，在單軸抗壓和抗折時容易形成應力集中現象；2、由于再生骨料與新舊砂漿之間存在較為薄弱的粘結區域；3、再生骨料的強度本身較天然骨料低。4、粉煤灰的摻入，提高了再生混凝土的強度，摻入骨料中的效果明顯。在水膠比0.46的試驗中，摻入粉煤灰再生混凝土立方體強度和軸心抗壓強度加均提高了 6%。5、骨料和膠凝材料接觸處的孔洞數目較多，裂縫逐漸形成和發展。正常情況下骨料與漿體界面粘結得較好，表面密實、完整，僅有毛細管孔和少量的毛細裂縫存在，見圖1。6、在養護28d后骨料與膠凝材料接觸面區由于水化作用和礦物的脫水，致使漿體收縮產生許多大小不一的孔洞，導致骨料與膠凝材料接觸面粘結比較薄弱,7、由于骨料的膨脹和漿體的收縮,在膠凝材料接觸面區產生應力,使骨料與膠凝材料接觸面區產生裂縫。8、抗壓與抗折實驗時，收到外力作用的骨料與膠凝材料接觸面粘結進一步弱化，骨料與漿體間的裂縫迅速擴展,骨料破壞比較嚴重，抗壓與抗折性能下降。

圖1 B組電鏡500倍下的表觀結構

3 可行性分析

該實驗制備的混凝土強度較標準混凝土地，適用性較廣，可用于力學強度較低的環境，節約成本，實現資源的可回收利用，提高資源化利用率，為我國大量建筑垃圾分擔壓力，該項目具有一定的可行性。

4 結論

廢棄混凝土回收制備再生混凝土有著較好的前景和優勢，但是在其力學性能方面，仍然還存在著一些缺陷。再生混凝土對實現混凝土的循環利用和保護環境有著非常重要的意義。再生混凝土的強度有所下降，粘結作用較低，強度較標準強度下降了7—8MPa，但也有其自身的優勢，該方面的研究將會大力進行。

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