废弃混凝土粉体活化试验研究

王盘龙 杨 光

(1.机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043； 2.西安欧亚学院人居环境学院，陕西 西安 710065)

废弃混凝土粉体活化试验研究

王盘龙1杨 光2

(1.机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043； 2.西安欧亚学院人居环境学院，陕西 西安 710065)

通过试验，从粉磨时间、煅烧温度、激发剂三方面，分析了影响废弃混凝土粉体活化的因素，得到了一些有意义的结论，有利于合理使用废弃混凝土再生粉体，实现建筑垃圾零排放目标。

废弃混凝土，再生粉体，煅烧温度，抗压强度

0 引言

随着建筑行业的飞速发展，对建筑材料的需求量不断增加，建筑业可持续发展与建筑材料短缺的矛盾也日益突出。建筑垃圾再生利用已成为国内外的普遍共识。利用建筑垃圾制成粗细骨料，代替部分天然骨料来配制成混凝土或制成混凝土制品，就可以永久节省自然资源，同时减轻固体废物对环境的污染，这对解决砂石资源的短缺、降低骨料成本、缓解运输压力、打击非法采砂、解决建筑垃圾的处理、保护土地和环境、减少空气污染、发展循环经济都有积极的作用和显著的效果。目前，对废弃混凝土的利用主要集中在再生骨料方面的研究，而对废弃混凝土再生粉体的研究较少。但是废弃混凝土再生粉体的量非常大，约占到废弃混凝土总量的20%以上，如何利用好废弃混凝土再生粉体是建筑垃圾综合利用、实现零排放的瓶颈。对废弃混凝土再生粉体通过化学、物理激发手段来激发其潜在活性后，作为活性掺合料用于干混砂浆，将解决废弃混凝土再生粉体的二次污染问题，为真正实现废弃混凝土零排放提供了技术保障。

1 试验用原材料和试验仪器

1)试验用原材料。废弃混凝土破碎筛分出再生粗骨料和再生细骨料后剩余的小于0.15 mm的粉体，水泥为陕西秦岭P.O42.5水泥，砂为ISO砂，熟石灰，自配激发剂。

2)试验仪器。YX-305型水泥原料易磨性试验小磨，JJ-5型水泥胶砂搅拌机，BT-2001激光粒度分布仪。

2 结果与分析

2.1 粉磨时间对粉体潜在活性的影响

对建筑垃圾废弃混凝土破碎筛分出再生粗骨料和再生细骨料后剩余的小于0.15 mm的粉体，利用YX-305型水泥原料易磨性试验小磨一次性粉磨质量为1 kg，分别进行10 min，13 min，15 min，18 min和20 min定量机械粉磨处理。粉磨处理的粉体样品过筛处理后，取样测试进行水泥胶砂强度和粒度分析(胶砂配比为水泥315 g，建筑垃圾粉体135 g，水225 g，砂1 350 g)，试验方法参照GB/T 17671—1999水泥胶砂强度检验方法相关规定进行。试验结果如表1所示。

表1 不同粉磨时间对粒度分布和抗压强度的影响

从表1可以看出，随着粉磨时间的延长，平均粒径D50和粒度分布等效最大颗粒等效粒径D95数据随之减小，比表面积和(3～32)μm粒径范围内百分含量随之增大，而28 d抗压强度先增大后降低。这是因为随着粉磨时间的延长，球磨机内钢球继续冲击碾压粉体，使得未水化的水泥颗粒粉磨出新鲜的水泥面，有效地使粉体颗粒粒径变小，比表面积增大，表面自由能随之增大，粉体活性得到一定程度的提高，粉体水化进程加快反应程度提高。当粉磨时间为15 min时，28 d抗压强度达到一个峰值，随着粉磨时间的延长，28 d抗压强度先降低后升高，但波动幅度很小，从经济性节能角度来分析，15 min为再生混凝土粉体的最佳粉磨时间。

2.2 煅烧温度对粉体潜在活性的影响

采用粉磨15 min的废弃混凝土粉体进行煅烧，在设定温度下煅烧1 h后自然冷却。取代30%水泥进行胶砂试验，测试其抗压强度和28 d活性提高指数，胶砂配比和试验方法同2.1。试验结果如表2和图1，图2所示。

表2 煅烧温度对粉体潜在活性的影响结果

从表2及图1，图2可以看出，随着煅烧温度的提高，3 d和28 d抗压强度及其活性指数先升高后降低，在600 ℃废弃混凝土粉体掺合料胶砂抗压强度最好。这是因为废弃混凝土粉体(烧失量为23.16%)中含有有机质及其他碳组分，随着温度的升高逐步燃烧消耗掉，同时破坏了碳质惰性矿物的晶格使其分解形成CaO等活性组分，一定程度上起到热激发粉体的潜在活性作用，继续升高温度，致使部分活性组分吉布斯自由能升高，与其他组分成键形成活性较差组分，宏观体现在废弃混凝土粉体掺合料胶砂抗压强度的降低。

2.3 激发剂对再生粉体潜在活性的试验研究

掺合料取代40%水泥的水泥胶砂试验，测试其抗压强度和28 d活性提高指数，胶砂配比为：水泥270 g，再生粉体和碱性激发剂总计180 g，水225 g，砂1 350 g。再生粉体中内掺3%，6%，8%和10%的自制激发剂，熟石灰分别取9%，10%和11%内掺量，试验方法同2.1，试验结果如表3和图3所示。

表3 激发剂掺量对抗压强度/活性指数影响结果

由表3和图3可以看出，当熟石灰掺量为9%时，随着自制激发剂掺量的增加，28 d再生粉体胶砂抗压强度先升高后降低，在自制激发剂8%掺量达到峰值；当熟石灰掺量为10%时，随着自制激发剂掺量的增加，28 d再生粉体胶砂抗压强度先升高后降低，在自制激发剂6%掺量达到峰值；当熟石灰掺量为11%时，随着自制激发剂掺量的增加，28 d再生粉体胶砂抗压强度先升高后降低，在自制激发剂6%掺量达到峰值。自制激发剂为强碱弱酸盐，熟石灰主要成分为Ca(OH)2，熟石灰和自制激发剂为再生粉体胶砂体系拌合物中提供了一个碱性环境，一定程度上激发了再生粉体中惰性SiO2的活性。当熟石灰掺量为10%，自制激发剂掺量为6%时，再生粉体的活性得到了最大程度地激发。

3 结论与建议

1)粉磨时间为15 min时，28 d抗压强度最高，在600 ℃废弃混凝土粉体掺合料胶砂抗压强度最好，熟石灰掺量为10%，自制激发剂掺量为6%时，再生粉体的活性得到了最大程度地激发。

2)由于各地废弃混凝土差异较大，建议在实际使用过程中一定要做好前期试验验证工作，以免出现质量事故。

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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

王盘龙(1982- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2016)15-0114-03

TU528

A