廢棄混凝土在多孔陶瓷中的應用研究

羅 飛

摘 要：隨著我國城鎮化建的迅猛發展，建筑廢棄物的產量與日俱增。建筑廢棄混凝土處理比較困難，堆放與填埋造成土地資源的浪費，同時也給社會帶來嚴重的環境問題。本文對廢棄混凝土的組成、燒結特性進行了分析，并對其在多孔陶瓷中的應用進行了探討。

關鍵詞：廢棄混凝土;多孔陶瓷;燒結特性

1 前 言

隨著我國城鎮化建的迅猛發展，建筑廢棄物的產量與日俱增。據簡單估算，每萬平方米的建筑施工產生500 ～ 600噸建筑廢棄物，每萬平方米的建筑拆遷產生7000 ～ 12000噸建筑廢棄物[1-3]。因此，未來十年，我國還將新增建筑廢棄物近20億噸[4，5]。建筑廢棄物的礦物和化學組成比較復雜，這就加大了建筑廢棄物的處理難度。建筑施工廢棄物主要包括有施工過程中散落的砂漿和混凝土、碎磚塊、截下的各類樁頭、廢金屬料、木材和各種廢棄包裝材料，約占建筑施工廢棄物總量的80%。建筑拆除廢棄物主要組成部分為石頭、混凝土、泥土、磚、木材、沙子和金屬等，其中混凝土、石頭和泥土三者所占的比例超過60%[6-8]。建筑廢棄物里面金屬和木材等相對來說是比較容易處理的資源，這些材料可以直接收集回去或者通過簡單的加工回收就能夠重新得到使用，但是建筑廢棄物存在的混凝土處理比較困難，這些廢棄物目前只能堆放與填埋，這樣不僅造成土地資源的浪費，同時也給社會帶來嚴重的環境問題。本文對廢棄混凝土的組成、燒結特性進行了分析，并對其在多孔陶瓷中的應用進行了探討。

2 實驗部分

2.1 實驗原料

實驗所用的主要原料包括：廢棄混凝土塊（取自某工地）、陶瓷坯粉料（佛山歐神諾陶瓷有限公司）。

2.2 試樣的制備與表征

將廢棄混凝土濕法破碎、球磨，過200目篩，隨后烘干研磨待用。將廢棄混凝土粉按一定的比例加入陶瓷坯粉料中，經過球磨、過篩、干燥、過篩、壓制成型、干燥燒成等工序，制備陶瓷磚樣品。

采用硅酸鹽成分快速測定儀（GKF-IV型，湘潭湘儀儀器有限公司）對廢棄混凝土粉體試樣的成分進行檢測;采用同步熱分析儀（STA449C/3/MFC/G，德國耐馳儀器制造有限公司）對廢棄混凝土粉體試樣熱處理過程中的物理化學變化進行分析;采用X射線衍射分析儀（X Pert Pro，荷蘭PAN Alytical公司）對試樣的物相進行分析;采用體視顯微鏡（SZX10，上海光學儀器六廠）對陶瓷試樣的微觀結構進行表征。

3 結果與討論

3.1 廢棄混凝土特性

表1為試驗所用廢棄混凝土的組成。由表可知，廢棄混凝土組成元素與陶瓷用原料類似，但廢棄混凝凝土中Fe2O3含量較高，因此在常規陶瓷磚中應用會受到限制。同時堿土金屬氧化物和堿金屬氧化物含量較高，因此可以為高溫的助熔劑原料。

表2為實驗用廢棄混凝土從室溫到1280℃加熱過程中的失重和吸放熱反應。由表可知，室溫到300℃，主要是殘余水分的排除，其失重率為2.78%;300℃到550℃，主要是有機物揮發，及部分產物的分解，其失重率為2.23%;550℃到最高溫，主要為產物分解，玻璃相及新相的生成，其失重率為3.21%。

表3為試驗用廢棄混凝土不同熱處理條件下晶相組成。由表可知，廢棄混凝土試樣未熱處理時，主要包括石英、水化硅酸三鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣等，石英主要來源于混凝土中的砂石，其余為水泥水化相關產物。隨著熱處理溫度的增加，試樣的晶相組成發生變化。當熱處理溫度在1100℃到1250℃，主晶相為硅酸鈣，同時有少量的鐵鋁硅化合物。當熱處理溫度到到1280℃，試樣中的晶相為硅酸三鈣，且無其他晶相。

3.2 廢棄混凝土在多孔陶瓷中的應用

選擇多孔陶瓷磚坯體粉料，外加10%的廢棄混凝土，經過球磨、過篩、干燥、過篩、壓制成型、干燥，1200℃燒成，制備陶瓷磚樣品。圖1為添加混凝土的多孔陶瓷磚的XRD圖。由圖可知，試樣的晶相主要包括鈣長石和石英，且鈣長石的含量較多，主要是混凝土中的Ca含量較高。圖2為為添加混凝土的多孔陶瓷磚的微觀結構圖。由圖可知，試樣的孔結構不均勻，且高溫熔蝕較為嚴重，主要是配方中Ca含量較高，堿土金屬Ca熔體高溫粘度較低，容易腐蝕多孔骨架。

4 結 論

（1）廢棄混凝土組成元素與陶瓷用原料類似，但廢棄混凝凝土中Fe2O3含量較高，因此在常規陶瓷磚中應用會受到限制。同時堿土金屬氧化物和堿金屬氧化物含量較高，因此可以為高溫的助熔劑原料。

（2）廢棄混凝土中的高Ca組成，使得添加廢棄混凝土陶瓷磚試樣中含有較多鈣長石晶相。同時也因為Ca含量較高，試樣的孔結構不均勻，且高溫熔蝕較為嚴重。

參考文獻

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