探究建筑垃圾再生微粉基本性能及其應用

李進軍

（山西省建筑材料工業設計研究院有限公司，山西太原 030013）

0 引言

目前，建筑垃圾通常會經過破碎，以加工制備再生骨料，然而在破碎、篩分再生骨料等過程中地會產生約有1/10左右的微粒，這些粒徑小于0.16mm，如果漂浮于大氣中極易造成不同程度的大氣污染，我們將這些顆粒的聚合物稱作再生微粉。國內再生微粉的原材料來源普遍，種類繁多；礦物質成分與粉末成分的差異，導致粉末基本特征信息分散大，周期性弱。

1 再生微粉的來源及制備

與粉煤灰、礦渣等礦物摻合料不同，再生微粉由于其組成的多樣性和復雜性，其組成也比較復雜。建筑垃圾再生微粉的主要有氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁等一些化學成分，在這些化學成分中一般氧化鈣的含量較高。但由磚塊生產的再生微粉中的二氧化硅含量較高，而在混凝土破碎產生的再生微粉中的含量則相反。這是因為水泥的主要原料是石灰質原料，氧化鈣可從混凝土微粉中獲得，二氧化硅和氧化鋁可從磚塊骨料中得到，也能夠由廢混凝土微粉中獲得一部分二氧化硅。因此，原料的種類對粉末化學成分的影響非常大。

通過化學強化或者是物理強化的方法，能夠將再生微粉轉化為再生骨料的副產物儲存起來。增強水泥漿液的化學強化方法主要有聚合物乳液浸泡法、火山灰漿液浸泡法等，其中產生的再生微粉較少。物理法有顆粒成型、內研磨等，再生微粉在引風機的作用下隨氣流進入集塵器收集。再生微粉的制備一般分為以下幾個環節：第一步，使用大型破碎機將形狀較大的建筑垃圾塊進行第一次粉碎，接著采用風選、磁選的方法進一步清除建筑垃圾中的鋼筋、塑料、木塊等不能利用的物質；第二步，使用人工篩選方法，對建筑垃圾中的雜質進行第一次篩選和第二次分選，再通過專用的粉磨設備將建筑垃圾中的碎塊表面的廢泥分離出來；第三步，由二次破碎機進行破碎，再通過篩分系統對不同粒徑的粗骨料進行二次破碎；最后一步，用專用的粉磨設備將篩分后的碎塊粉碎。

2 再生微粉的基本特性

2.1 化學和礦物成分

幾種有代表性的粉體與P.O 42.5級水泥和Ⅱ級粉煤灰主要化學成分的比較見表1。不同種類的微粉中，其化學成分的相應含量不盡相同。將磚塊再生微粉、混凝土塊再生微粉和混合型再生微粉進行比較，可以發現不同的原料對微粉的化學組成有很大影響，再生微粉具有強大的潛在的活性，能夠當作水泥基材的摻合料使用。

2.2 物理特性

可再生微粉的表觀密度的值一般在2600kg/m3左右，但因為制備方式、檢測手段和方法的不同，使得它的各項物理性能指標存在較大不同。從根據一些研究學者的數據（表2）可知，制備方法對各項指標的影響很大。再生微粉的物理性能數據顯示了其具有高于水泥顆粒的比表面積、而且粉塵粒徑小有利于增強再生微粉活性，達到較好的填充效果，但缺點是使用過程中需要消耗大量的水分。

2.3 再生微粉的活性

粉末狀物質主要由水泥顆粒（沒有水化）、水泥塊石（已經水化）、集砂粒和燒制的粘土顆粒。活性主要取決于含水凝膠材料，以及燒結粘土磚中未成型或結晶質量不好的雜質。按照相關的國家標準對活性指標的標準測試，再生微粉的活性率應該在在0.6~0.7之間，其他的性能指標也能夠接近或達到國家規范規定的粉煤灰標準。通常來講，再生微粉的活性也基本能達到作為活性摻合料使用的技術標準，若是在配置過程中能夠進行溫度控制，并且配合活化劑一同使用，還能夠獲得活性更高的再生微粉。

表1 不同材料來源和加工方式制備的微粉的主要化學成分

表2 再生微粉的物理性能

3 再生微粉的應用

3.1 再生微粉物理性能的應用

由于再生微粉的使用會對原有混凝土造成一定的影響，兩者混合后，其物理性能必然會發生變化，所以有相當一部分學者對再生微粉進行了深入的研究。試驗再次結果說明：在混凝土中加入再生微粉，對提高混凝土的早期抗裂性效果明顯。混凝土的裂縫的第一次開裂的時間出現延遲，裂縫的寬度最大值與長度的最大值都發生了明顯的縮小，側面再次證明了再生微粉能夠有效混凝土早期抗裂性。對再生微粉與膠砂混合后的抗折強度、抗壓強度進行研究分析，再將微粉作為礦物摻合料參與配制，采用不同含量的膠砂取代水泥，從而研究再生微粉配制混凝土試件的力學性能，試驗結果說明：混凝土試件中摻入再生微粉不僅改善了試件的凝聚成形時間，而且對試件的內部成分和力學性能產生了有利影響。也有學者用再生微粉研究保溫型砂漿的性能，以及再生微粉的含量對不同絕熱砂漿取代率下抗壓能力、軟化程度、物理機械性能和熱導率的影響。還有學者將再生粉末加入混凝土中，對混凝土試件進行力學性能研究，表明只要通過一定的方法對參入量調整配合比，混凝土便會具有良好的保塑性、粘聚性以及保水性。

3.2 化學性能對再生微粉的應用

對再生性微粉本身的研究，也有可能對其性能有一定的影響，當它與原始微粉混合后，很有可能改變其內部結構，產生有利的效果。再生砂漿的粒徑、密度和親水性系數均高于石灰巖礦粉，滿足我國標準的規范對瀝青混合料礦粉的要求。基于此，部分研究人員利用了這一狀況，進行了研究，測定了試驗配制的可再生水泥砂瀝青膠漿的塑性、軟化點、針入度和粘度等性能指標，試驗表明：針入度指數與溫度敏感性指數呈反比關系，但針入度相對較小，溫度敏感性線較高；微粉劑的加入，有利于提高瀝青膠漿等效軟化點；溫度的改變較大，瀝青粘度的變化不大，表明加入再生水泥砂漿的成分后，提高了瀝青膠漿的穩定性；此外，遼寧建筑科學研究院相關的研究人員通過研究混凝土再生微粉，使用再生微粉以用不同的摻入量取代相應的水泥成分，并分階段對不同試塊進行試驗，研究其力學性能，分析發現：再生微粉的含量越高，水泥的摻量越大，制備的混凝土再生微粉具的可用性和可靠性越好。另外，有學者研究了經過廢棄的混凝土巨石塊與廢磚塊等混合加工成的再生砂，進一步研究了其再生砂取代率和水膠比等因素對砂漿性能造成的影響。研究表明，再生砂取代率以及水膠比對再生砂漿抗壓強度和抗折強度有重要影響。

3.3 關于再生微粉應用的建議

（1）就目前的研究趨勢而言，仍然存在一些問題，即在廢混凝材料和廢磚的早期收集過程中，并沒有檢查混凝土和磚塊的質量，而是進行了全面的回收，這可能會對研究產生某些影響。

（2）關于再生微粉的儲存問題，由于天氣原因，空氣中摻有水蒸氣或其他物質，因此不能做到完全密封，而天氣原因會影響再生微粉的純度。

（3）關于再生微粉的性能研究范圍偏小，現階段只是研究了微粉含量對再生產品機械性能的影響，缺乏其他性能方面的研究。

（4）近年來再生混凝土試塊的加工成品相比于普通混凝土試塊重量較輕，如果將水泥、外加部分保溫材料和硅質材料與再生微粉配置使用可以加工成具有保溫、隔熱功能的輕質再生混凝土制品。

4 結束語

基于目前再生微粉基本性能的研究，有必要對再生微粉代替部分水泥、摻和料等加工成新型混凝土、磚塊制品的應用進行研究，這一前景光闊，會成為之后相當長一段時間內學術界研究的熱點課題；再生微粉的使用一番方面能改善了混凝土等制品的抗壓性能，增強了其早期抗劈裂性，而且能夠有效節約天然砂資源，減少建筑垃圾對環境的污染，并能充分利用能源。