利用廢棄混凝土制備高活性水泥混合材的研究

曲海龍

(武漢理工大學，湖北省武漢市 430000)

利用廢棄混凝土制備高活性水泥混合材的研究

曲海龍

(武漢理工大學，湖北省武漢市 430000)

建筑業(yè)是我國充滿活力的行業(yè)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大量新興建筑出現(xiàn)在城市之中，但大規(guī)模的建筑施工過程遺留下大量的建筑垃圾，不僅污染市容環(huán)境，同時也造成建筑資源的大量浪費。廢棄混凝土作為放錯地方的資源，目前已經(jīng)得到建筑行業(yè)的普遍關注。本文通過對廢棄混凝土進行低溫度篩選工藝的分析，研究廢棄混凝土原料對高活性水泥混合材料的影響，為建筑行業(yè)加強廢棄混凝土回收，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染提供行之有效的解決辦法。

廢棄混凝土；再生材料；高性能水泥；復合材料；建筑技術

前言：隨著我國城市城鎮(zhèn)化的迅速推進，大量不符合城市建筑規(guī)劃的老化建筑物被拆除，同時興建的大量建筑遺留下來很多的建筑垃圾。雖然城市的擴張速度是可喜的，但同時產(chǎn)生的海量混凝土廢料，對城市環(huán)境產(chǎn)生了巨大影響。建筑廢料的直接廢棄，不僅是對砂石水泥資源的大量浪費，更無形之中增加了建筑企業(yè)的生產(chǎn)成本。混凝土廢棄資源回收技術，已經(jīng)成為國際建筑行業(yè)普遍使用的水泥資源回收技術，不僅能夠減少能源損耗，通過先進的技術完成廢料的循環(huán)利用，更是對建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型國家戰(zhàn)略的貫徹。

一、廢棄混凝土資源回收利用現(xiàn)狀

目前世界應用再生混凝土情況較好的國家是日本，因為日本地處島國，土質(zhì)砂石建筑資源短缺，建筑廢料的回收利用程度高。日本的廢棄混凝土一般都進行統(tǒng)一回收，通過將廢棄料粉碎變?yōu)?0mm以下的顆粒狀固體，輔以400℃以上的高溫。在高溫環(huán)境下混凝土顆粒互相碰撞，融合，變成粉末狀固體，可以用于生產(chǎn)水泥或其他建筑物核心材料。混凝土廢棄料經(jīng)過加工變成粉末狀固體，可以達到百分之百的重復利用[1]。

美國、德國和日本等建筑技術相對發(fā)達的國家紛紛通過制定混凝土回收利用法，加強建筑廢棄材料的回收效果。目前這些國家的道路瀝青、建筑物混凝土回收率保持在80%以上，極大的維護了生態(tài)環(huán)境和市容市貌的有序和穩(wěn)定。

我國的混凝土廢料回收工作也受到了相當大的重視，為建設環(huán)境友好型，資源節(jié)約的新興國家，針對建筑行業(yè)的混凝土廢料的回收利用技術，研究力度正在不斷加大[2]。

二、廢棄混凝土資源回收制作水泥材料原理

通過將廢棄混凝土建筑廢棄料進行回收，通過循環(huán)處理技術可以代替砂石成為建筑施工過程中的原料。廢棄混凝土循環(huán)使用技術較為完善，經(jīng)過多年的發(fā)展與理論認證，已經(jīng)廣泛應用于國外先進的建筑制造行業(yè)之中[3]。

混凝土廢棄材料的加工過程是，首先，通過對廢棄混凝土的直接進行高溫處理，在經(jīng)過加熱篩選分離處理之后，混凝土廢料變成粉末狀固體。混凝土廢料通常也可以使用低溫冷處理篩選分離工藝，變成再生粉末，但其中產(chǎn)生的硅酸類鹽分的比例對再生粉末作為建筑基本材料的性能，可能產(chǎn)生變化[4]。

廢棄混凝土收受技術是將建筑廢料通過清理，粉碎，檢測后，加入強化材料混合成為新的水泥骨料。新的水泥骨料可以作為混凝土制作的基本材料，從而實現(xiàn)對廢棄混凝土的重新利用。通常情況下廢棄混凝土材料遭粉碎過程中還原為粗骨料，因為較細的混凝土粉末，可能需要大量的水分，才能與水泥完美融合，容易導致混凝土回收利用成本直線上升，過細的混凝土粉末也會降低重新制作的混凝土材料承受重力的能力，不利于建筑的安全[5]。

混凝土再生材料需要根據(jù)粉碎后的材料性質(zhì)進行合理分類，針對材料性質(zhì)進行重新配比，確保再生材料質(zhì)量和強度達標，從而滿足建筑的安全性。從拆除老化建筑物回收的廢棄混凝土材料中，可能含有其他建筑物結(jié)構(gòu)中使用的木塊、石膏板、金屬、布藝纖維等雜質(zhì)，需要使用專用廢棄混凝土材料的分類機器進行篩選。將分類的廢棄混凝土清洗過后進行粉碎作業(yè)，篩選適合進行混凝土再造的部分，重新根據(jù)得到粉末的性質(zhì)進行配比，得到新的混凝土高活性水泥材料。

三、廢棄混凝土回收利用材料性能指標

（一）混凝土粉末的吸水率

天然混凝土制作原材料，制作的混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，密度大，很難出現(xiàn)空洞。廢棄混凝土經(jīng)過再生的得到的粉末，重新制成的混凝土材料，由于粉末表面粗糙，包含很多的不平整的部分，粉末的表面包裹水泥等其他雜質(zhì)，可能導致循環(huán)利用的混凝土材料吸水速度快，吸水率高[6]。

不同的再生循環(huán)利用的混凝土測試表明，廢棄混凝土材料粉碎的程度直接影響再生混凝土材料的吸水率，吸水率成先上升而后下降的趨勢。在較短的時間內(nèi)，通常在15分鐘左右再生混凝土吸水飽和程度就能達到80%，經(jīng)過20分鐘左右能夠達到98.8%。同一批次的建筑混凝土廢料，粉碎后顆粒表面越粗糙，吸水率越高。當建筑混凝土廢料粉末粒徑達到1.5mm時，對再生混凝土的吸水率開始沒有影響。

再生混凝土吸水量大的原因是，再生材料中往往含有25%以上的水泥或雜質(zhì)，這些雜質(zhì)導致混凝土強度降低，內(nèi)部出現(xiàn)多個孔洞，直接導致材料容易吸收大量的水分[7]。

（二）混凝土粉末的強度

混凝土粉末對重新制作的混凝土材料強度會產(chǎn)生較大影響。為保證新生成的建筑材料在硬化能力，抗壓力性能上達到建筑的使用標準，廢棄混凝土粉碎后的粉末應該達到強度要求。通常再生材料需要保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生裂縫和氣泡，需要通過大量的實驗檢測的再生混凝土才能重新投入建筑的建造過程中。（三）混凝土粉末的耐磨性

從原始廢棄混凝土材料經(jīng)過加工的得到的顆粒直徑在15-35mm之間的顆粒，在耐磨性試驗中材料的損失率在45%左右，將同種廢棄混凝土加工得到的直徑在5-10mm的材料顆粒，損失率在21.5%左右。再生混凝土材料中，使用的來自于廢棄混凝土材料的顆粒粒徑越小，再生材料的耐磨程度越高，二者呈現(xiàn)正比的趨勢[8]。

混凝土粉末形成的耐磨性往往較差，在一定壓強環(huán)境下的再生混凝土磨損損失率往往高于20%，只有通過改變再生混凝土的水灰比，才能進一步提升再生混凝土的穩(wěn)定性。

結(jié)論：混凝土材料在建筑過程中，是不可或缺的重要原料。提升混凝土材料的循環(huán)利用率，不僅能夠降低建筑企業(yè)的原材料成本，更能夠保護環(huán)境，為建設良好的市容市貌貢獻一份力量。在混凝土廢棄材料的重新利用過程中，再生材料應該盡量利用在非承重結(jié)構(gòu)上，同時更具技術指標嚴格控制再生材料的配方比例，通過加強混凝土再生材料的強度和耐磨性，提高再生材料在重新利用過程中的穩(wěn)定性，保證建筑設施經(jīng)久耐用。國家應該大力推廣混凝土廢棄材料回收技術，以促進建筑行業(yè)的資源回收利用率的提升，同時保證將建筑作業(yè)對環(huán)境資源的影響降到最低，推進人與自然和諧共處社會的建設進程與發(fā)展。

[1]馮琪.廢棄混凝土再生細粉對普通硅酸鹽水泥水化的影響[J].混凝土世界，2015:78-81.

[2]周衛(wèi)兵，朱教群，朱惠英，等.利用廢棄加氣混凝土制備陶粒加氣混凝土砌塊的研究[J].磚瓦，2014:36-39.

[3]楊秀麗，崔崇，崔曉昱，等.粉煤灰加氣混凝土的煅燒活化及早強性能研究[J].混凝土與水泥制品，2014:1-5.

[4]孫慶合，魏永起，孟云芳.煅燒硅藻土改性高性能再生混凝土的制備及性能[J].混凝土，2012:129-133.

[5]陳夢成，丁小蒙，王凱，等.廢建筑陶瓷再生混凝土研究現(xiàn)狀與熱點問題分析.材料導報，2012:303-306+316.

[6]沈大欽.再生骨料混凝土性能的研究.北京交通大學，2006:24-26.

[7]蘆靜夫.再生混凝土基本力學性能及微觀機理研究.廣西大學碩士學位論文，2013

[8]劉強.超高強高耐磨混凝土材料研究.湖南大學碩士學位論文，2009:39-42

TQ172

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1007-6344（2016）02-0015-01

曲海龍，1994年4月出生，男，籍貫：山東青島， 學歷：本科，研究方向：材料科學與工程。