水泥摻量與再生廢棄水泥基材料性能的關(guān)系＊

朱 斌

(浙江師范大學(xué)校園建設(shè)管理處，浙江金華 321004)

水泥摻量與再生廢棄水泥基材料性能的關(guān)系＊

朱 斌

(浙江師范大學(xué)校園建設(shè)管理處，浙江金華 321004)

在蒸壓條件下對(duì)廢棄水泥基材料的再生進(jìn)行了研究.測(cè)試了再生廢棄水泥基材料的密度、強(qiáng)度、吸水率等隨水泥摻量的變化.結(jié)果表明：隨著水泥摻量的增加，廢棄水泥凈漿、廢棄水泥膠砂的強(qiáng)度及密度不斷增大，吸水率減少;廢棄混凝土的強(qiáng)度增大，密度無顯著變化，吸水率在水泥摻量為15% ～20%時(shí)達(dá)到最小值后回升.

水泥;蒸壓;廢棄水泥基材料;密度;強(qiáng)度;吸水率

我國對(duì)廢棄混凝土再生性能的研究起步較晚，但也有部分專家學(xué)者取得了一定的成果.其中肖建莊課題組［3］優(yōu)化了再生骨料的生產(chǎn)工藝;杜婷等［4］將再生骨料本身的強(qiáng)度進(jìn)行了進(jìn)一步的提高;柯國軍等［5］研究了再生骨料的替代率與坍落度的聯(lián)系.而利用廢棄混凝土中的未反應(yīng)的硅質(zhì)材料摻加一些其他的材料在蒸壓條件下形成水化硅酸鈣，形成具有一定強(qiáng)度的再生混凝土，是利用廢棄混凝土的新型渠道.本文就水泥作為摻料對(duì)廢棄水泥凈漿、廢棄水泥膠砂、廢棄混凝土這3種廢棄水泥基材料的性能影響提供了部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).研究結(jié)果有助于確定蒸壓再生水泥基材料中合理的水泥摻量，該摻量可用于蒸壓灰砂磚、預(yù)制構(gòu)件、蒸壓高強(qiáng)度混凝土制品等再生產(chǎn)物的制備.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：市售42.5R普通硅酸鹽水泥.

廢棄水泥凈漿：采用水灰比為0.30的42.5R普通水泥凈漿，齡期為180～360 d，經(jīng)烘干、磨細(xì)(0.08 mm 篩，篩余為2.0%)后備用.

廢棄水泥膠砂：采用 m(42.5R 普通水泥)∶m(水)∶m(標(biāo)準(zhǔn)砂)=1 ∶0.5 ∶3.0 的水泥膠砂，齡期為180 ～360 d，經(jīng)烘干、磨細(xì)(0.08 mm 篩，篩余為 2.5%)后備用.

廢棄混凝土：采用 m(42.5R 普通水泥)∶m(水)∶m(石英砂)∶m(石英巖碎石)=1 ∶0.50 ∶1.88 ∶2.62的混凝土，齡期為180 ～360 d，經(jīng)烘干、磨細(xì)(0.08 mm 篩，篩余為2.5%)后備用.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用蒸壓養(yǎng)護(hù)的方法是參考蒸壓灰砂加氣混凝土的生產(chǎn)工藝，其主要原材料在高溫高壓下經(jīng)過10～12 h的養(yǎng)護(hù)，能充分完成水化和水熱合成反應(yīng)，并達(dá)到一定的強(qiáng)度，此后抗壓強(qiáng)度幾乎不再繼續(xù)增長，它不同于一般混凝土在自然養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度增長需要較長的齡期.同時(shí)，蒸壓養(yǎng)護(hù)可以提高水泥與再生水泥基材料的水化作用，使之完全水化，對(duì)其性能的提高有顯著效果［6］.

將廢棄水泥凈漿、廢棄水泥膠砂、廢棄混凝土分別用球磨機(jī)球磨90 min后備用，按不同的水泥摻量干混均勻，再加拌合用水充分?jǐn)嚢璩赡?三聯(lián)試模31.6 mm×31.6 mm×50.0 mm).成型后靜置12 h，入蒸壓釜內(nèi)，在203℃，1.5 MPa的高溫高壓蒸汽環(huán)境中養(yǎng)護(hù)12 h，完成后冷卻12 h，至室溫出釜［7］.

出釜后稱量并計(jì)算得到試塊的蒸后密度即濕表觀密度;隨后放入105℃的烘箱中干燥6 h，冷卻后稱量，計(jì)算得到試塊的烘后密度即干表觀密度;再放入養(yǎng)護(hù)室20℃的水中48 h后，在飽和面干狀態(tài)下稱量，由此計(jì)算吸水率;最后，在自然條件下干燥72 h后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn).

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1 水泥摻入對(duì)廢棄水泥凈漿的密度、強(qiáng)度、吸水率的影響

在用水量不變的情況下，逐漸增加水泥摻量，其試塊的制備見表1，水泥摻量對(duì)廢棄水泥凈漿的密度、強(qiáng)度、吸水率的影響見圖1～圖3.

表1 凈漿摻和水泥的試塊配備g

圖1 水泥摻量對(duì)廢棄水泥凈漿密度的影響

圖2 水泥摻量對(duì)廢棄水泥凈漿強(qiáng)度的影響

圖3 水泥摻量對(duì)廢棄水泥凈漿吸水率的影響

由圖1～圖3可以看出，在蒸壓作用下，伴隨著水泥摻入量從0增加至25%，廢棄水泥凈漿的密度、強(qiáng)度不斷增大，吸水率減小，其密度在水泥摻量至10%以后顯著增加，吸水率在水泥摻量至10%后顯著減少.

2.2 水泥摻入對(duì)廢棄水泥膠砂的密度、強(qiáng)度、吸水率的影響

在用水量不變的情況下，逐漸增加水泥摻量，其試塊的制備見表2，水泥摻量對(duì)廢棄水泥膠砂的密度、強(qiáng)度、吸水率的影響見圖4～圖6.

表2 膠砂摻和水泥的試塊配備 g

圖4 水泥摻量對(duì)廢棄水泥膠砂密度的影響

圖5 水泥摻量對(duì)廢棄水泥膠砂強(qiáng)度的影響

由圖4～圖6可以看出，在蒸壓作用下，伴隨著水泥摻入量從0增加至25%，廢棄水泥膠砂的密度、強(qiáng)度不斷增大，吸水率減小，其密度與強(qiáng)度在水泥摻量至20%以后顯著增加.

2.3 水泥摻入對(duì)廢棄混凝土的密度、強(qiáng)度、吸水率的影響

廢棄混凝土試塊的配合比配備見表3，水泥摻量對(duì)廢棄混凝土的密度、強(qiáng)度、吸水率的影響見圖7～圖9.

圖6 水泥摻量對(duì)廢棄水泥膠砂吸水率的影響

表3 廢棄混凝土摻和水泥的試塊配備 g

圖7 水泥摻量對(duì)廢棄混凝土密度的影響

圖8 水泥摻量對(duì)廢棄混凝土強(qiáng)度的影響

圖9 水泥摻量對(duì)廢棄混凝土吸水率的影響

由圖7～圖9可以看出，在蒸壓作用下，伴隨著水泥摻入量從0增加至25%，廢棄混凝土的密度變化不明顯，強(qiáng)度在摻量為20%左右最高，吸水率在摻量15%～20%時(shí)到達(dá)最小值后回升.

3 結(jié)論

在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下，采用先干混后拌合的方法，在水泥摻入量為0～25%時(shí)，廢棄水泥凈漿試塊和廢棄水泥膠砂試塊隨著水泥摻量的增加，強(qiáng)度和密度不斷增大，吸水率減少，凈漿試塊在水泥摻量達(dá)到10%以后其變化特征更為顯著，膠砂試塊的密度與強(qiáng)度在水泥摻量至20%以后明顯增加;廢棄混凝土試塊的密度不明顯增大，強(qiáng)度在摻量為20%左右最高，吸水率在摻量15%～20%到達(dá)最小值后回升.

以上數(shù)據(jù)可為廢棄水泥基材料中的剩余膠凝材料和硅質(zhì)材料的再生利用提供參考，便于在滿足密度、強(qiáng)度、吸水率的基礎(chǔ)上，尋求最佳水泥摻量的再生制品.

［1］王金成.淺談再生混凝土的研究現(xiàn)狀與展望［J］.山西建筑，2009(15)：141-142.

［2］林翔，苗英豪，張金喜，等.廢棄水泥混凝土再生利用發(fā)展現(xiàn)狀［J］.市政技術(shù)，2009(5)：36-38.

［3］肖建莊.再生混凝土材料與結(jié)構(gòu)研究新進(jìn)展［J］.世界科學(xué)，2006(12)：29-31.

［4］杜婷，李惠強(qiáng)，吳賢國.混凝土再生骨料強(qiáng)化試驗(yàn)研究［J］.新型建筑材料，2002(3)：6-8.

［5］柯國軍，張育霖，賀濤，等.再生混凝土的實(shí)用性研究［J］.混凝土，2002(4)：47-48.

［6］程蓬.影響蒸壓灰砂加氣混凝土抗壓強(qiáng)度的因素研究［J］.新型墻體材料與施工，2004(5)：1-3.

［7］葉青，馬成暢，李燕.由干混蒸汽法制得的水泥硬化漿體及其性能［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2010，13(5)：654-658.

A study on the relationship between cement content and performance of recycled cement-based materials

ZHU Bin

(Department of Campus Construction and Management，Zhejiang Normal University，Jinhua Zhejiang 321004，China)

The regeneration of waster of cement-based materials was studied under autoclave conditions.The variation of properties of recycled cement-based materials，such as density，strength and water absorption，with cement content was tested.The results showed that for waste cement hardened paste and waste cement mortar，the density and the strength increased with increased cement content，the water absorption reduced with increased cement content;and for waste concrete，the strength increased with increased cement content，the increase of its density was not obviously changed，the minimum water absorption reached when the cement content ratio was 15%to 20%，with cement content of more than 20%，it increased.

cement;aotoclaved;waster of cement-based materials;density;strength;water absorption

X799.1

A

0 引言

2012-04-25

浙江省金華市科技局科學(xué)技術(shù)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2011-1-089)

朱 斌(1979－)，男，浙江金華人，工程師，碩士.研究方向：土木工程.

1001-5051(2012)03-0357-04

(責(zé)任編輯 杜利民)

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，新建項(xiàng)目、拆除改造等項(xiàng)目日益增多，由此產(chǎn)生的建筑垃圾也空前增加.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國每年產(chǎn)生的建筑垃圾達(dá)2億噸以上，其中廢棄混凝土約占建筑垃圾的30% ～40%［1］.廢棄混凝土占用了大量的土地，污染環(huán)境，而且隨著建筑業(yè)和公路交通業(yè)的迅猛發(fā)展，廢棄混凝土的產(chǎn)生量將呈逐年上升的趨勢(shì)，到2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到20億噸［2］.面對(duì)自然資源日益短缺，建筑廢棄物日漸增加的嚴(yán)峻形勢(shì)，廢棄混凝土的再生利用已引起許多國家的重視，各國政府和研究機(jī)構(gòu)紛紛制定政策、發(fā)展新技術(shù)，以促進(jìn)建筑廢棄物尤其是廢棄混凝土的再生利用.對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行回收利用對(duì)于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、發(fā)展生態(tài)建筑具有重要意義，其研究和應(yīng)用將成為我國未來混凝土發(fā)展的趨勢(shì).