人造骨料可循環(huán)混凝土的循環(huán)過程與原理.pdf

1、混凝土是當(dāng)今用量最大的人造建筑材料，為人類生活帶來便利的同時，也給環(huán)境帶來了巨大的負(fù)面影響?；炷恋膽?yīng)用消耗大量砂石資源。而且作為混凝土重要組分的水泥，它的生產(chǎn)會消耗大量石灰石資源。每年的建筑及道路工程的拆除產(chǎn)生大量的廢棄混凝土，它們的排放，不僅侵占了土地面積，破壞了人們的生活環(huán)境，同時也造成了巨大盼資源浪費(fèi)。
　　 針對這些問題，本文利用石灰石和部分工業(yè)廢渣制備組成類似水泥熟料的人造骨料，配制可以循環(huán)利用的混凝土。這種可循環(huán)混

2、凝土減少了對天然骨科的依賴，而且還可以利用工業(yè)廢料，并且在混凝土建筑廢棄以后，可以重新制成水泥熟料。
　　 可循環(huán)混凝土養(yǎng)護(hù)一定齡期后，經(jīng)過破碎、粉磨，摻加少量或不摻加校正原料，制得再生水泥生料。通過熱重-差示掃描量熱(TG-DSC)分析與不同溫度煅燒樣品的XRD分析，研究再生熟料在煅燒過程中不同溫度段發(fā)生的物理化學(xué)變化。測定一定溫度再生熟料的燒失量和游離氧化鈣，計算形成反應(yīng)速率常數(shù)K和表觀活化能Ea，輔以XRD、SEM分析，研

3、究再生熟料煅燒過程的形成動力學(xué)。制備再生水泥，并研究其性能。實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)果如下:
　　 (1)利用廢棄的類熟料骨料可循環(huán)混凝土煅燒再生熟料過程中發(fā)生的物相變化。主要的物相變化為:150℃左右，鈣礬石發(fā)生脫水反應(yīng);500℃左右，Ca(OH)2分解;800℃左右，CaCO3發(fā)生分解;低溫階段(300℃-800℃)，水化硅酸鈣凝膠發(fā)生脫水反應(yīng)，并在800℃開始生成C2S;在1000℃附近，C4AF開始生成;1300℃左右，C3S開始生

4、成，C3S的形成溫度較傳統(tǒng)熟料要低;1450℃時，主要的礦物為C2S、C3S和C4AF，并且C3S的結(jié)晶最好。
　　 (2)利用廢棄的廢棄物基骨料可循環(huán)混凝土煅燒再生熟料過程中發(fā)生的物相變化。廢棄物基骨料可循環(huán)混凝土都不能滿足煅燒熟料的率值要求，需加入石灰石，黏土等校正原料。煅燒過程中的主要物相變化為:800℃左右，可循環(huán)混凝土和石灰石中的CaCO3發(fā)生分解;低溫階段(300℃-800℃)，水化硅酸鈣凝膠發(fā)生脫水反應(yīng)，并在800

5、℃附近開始生成C2S;1000℃左右，C4AF開始生成;1200℃左右，可循環(huán)混凝土中一直未水化的Ca3Al10O18和CF2消失，推測在此溫度附近Ca3Al10O18和CF2反應(yīng)生成C3A、C4AF等礦物;1300℃左右，C3S開始生成，C3S的形成溫度較傳統(tǒng)熟料要低;1400℃時，主要的礦物為C2S、C3S和C4AF，并且C3S的結(jié)晶最好。
　　 (3)再生水泥熟料的動力學(xué)研究。利用類熟料組成骨料可循環(huán)混凝土微粉煅燒再生水泥

6、熟料的反應(yīng)表觀活化能Ea分別為258 kJ/mol和333 kJ/mol，分別比傳統(tǒng)水泥熟料的反應(yīng)表觀活化能Ea下降50.2％和36.71％。利用廢棄物基骨料可循環(huán)混凝土微粉煅燒再生水泥熟料的反應(yīng)表觀活化能Ea分別為199 kJ/mol、146 kJ/mol，分別比傳統(tǒng)水泥熟料的反應(yīng)表觀活化能Ea下降61.58％和71.81％。再生熟料燒成的優(yōu)勢作用歸結(jié)為水泥水化產(chǎn)物脫水相的促進(jìn)作用、水化產(chǎn)物獨(dú)特的高溫?zé)崽匦砸约翱裳h(huán)混凝土微粉中未水化

7、顆粒的晶種作用，促進(jìn)了熟料的燒結(jié)，減小了煅燒難度。
　　 (4)再生水泥的性能研究。配制可循環(huán)混凝土的傳統(tǒng)水泥的28d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別為8.45 MPa和52.02 MPa。利用類熟料組成骨料可循環(huán)混凝土煅燒的再生水泥率值和礦物組成與傳統(tǒng)水泥有一定差距，從而再生水泥漿體28d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別下降了6.98％、3.91％和9.53％、5.48％。雖然再生水泥的力學(xué)性能較原來使用的傳統(tǒng)水泥要差一點(diǎn)，但其性能滿足42.5普

8、通硅酸鹽水泥的性能要求。利用廢棄的廢棄物基可循環(huán)混凝土制備的再生水泥比相同率值的傳統(tǒng)水泥，28d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別增加15.27、10.65％和13.49％、9.78％。
　　 總之，利用石灰石和工業(yè)廢渣制備兩類高性能骨料，代替天然砂石配制混凝土。在可循環(huán)混凝土廢棄后經(jīng)過破碎、粉磨，不添加或添加部分校正原料，在通過煅燒處理得到再生熟料，其礦物組成與硅酸鹽水泥熟料相近，從而可重新制備水泥混凝土，達(dá)到混凝土的可循環(huán)利用。在整個過