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(fā)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(huán)境下標準養(yǎng)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(shù)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(yǎng)護室24h，脫模后在相對濕度90%，溫度20℃左右環(huán)境下標準養(yǎng)護28天。

2 實驗結果與分析

表1 不同浸泡天數(shù)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(shù)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(xiàn)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(qū)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(shù)目較多，裂縫逐漸形成和發(fā)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(yǎng)護28d后骨料與膠凝材料接觸面區(qū)由于水化作用和礦物的脫水，致使?jié){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(qū)產生應力,使骨料與膠凝材料接觸面區(qū)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(huán)境，節(jié)約成本，實現(xiàn)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(yōu)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(xiàn)混凝土的循環(huán)利用和保護環(huán)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(yōu)勢，該方面的研究將會大力進行。

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