废弃混凝土再生新技术探索马新伟1,张东青2,尹炜锋2,李宁2(1·哈尔滨工业大学(威海)土木工程系,山东威海264209;2·哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)【摘要】本文对目前废弃混凝土再生技术的研究做了论述,并指出了其中存在的一些问题。结合混凝土各组成部分的结构特点,提出了通过低温煅烧对废弃混凝土综合利用的新方法。在750℃温度条件下煅烧1h,可以实现水泥浆与骨料的分离。脱水后的水泥浆可以重新获得水化活性。得到的混凝土骨料可以满足使用要求。【关键词】废弃混凝土;再生技术;煅烧;水化活性;压碎指标【】TU352·8【文献标识码】A【】1001-6864(2009)09-0004-02国家“十五计划”纲要指出:“坚持资源开发与节约并举,把节约放在首位,法保护和合理使用资源,提高资源利用率,实现永续利用。推进资源综合利用技术研究开发,加强废旧物资回收利用,加快废弃物处理的产业化,促进废弃物转化为可用资源。”保护环境、节约能源、减少废料、以持续的方式使用可再生资源是可持续发展战略的重要内容。建材工业是典型的基础原料工业,在国民经济发展中具有重要作用。建材工业又是典型的资源、能源消耗型工业,在其快速发展的同时,面临着资源、能源的过度消耗和环境的严重污染。建筑和建材行业的根本出路就是走可持续发展的道路[1]。起初,我国对混凝土的利用仅是简单的破碎充当再生粗骨料,这种生产的再生骨料性能与天然粗骨料的性能存在一定差异,主要表现在密度低、吸水率高、压碎指标大,表明再生骨料的空隙率高,强度低,这主要是由于其表面附着有大量水泥砂浆及在破碎过程中引入一定量的微裂纹的缘故[2],生成的混凝土性能低,耐久性、抗冻融、抗腐蚀能力差。研究者根据再生骨料再利用过程中存在的问题,对再生骨料进行了物理、化学改性以及整形改性。如朱崇绩等通过整形除去再生骨料表面的砂浆,使颗粒变得光滑,需水量降低,使所配制的混凝土收缩降低,但仍高于天然骨料混凝土[3]。没有解决再生骨料中微裂纹带来的弊端。目前有研究者对废弃混凝土进行了综合利用研究,通过筛分获得砌筑砂浆或进步筛分生产具有水化活性的再生水泥。如孙荣光等[4]对旧水泥浆高温处理后的再水化胶凝特性研究,得出再生水泥具有再水化的能力,同时生成C-S-H凝胶、Aft和CH等物质,说明水化产物结构相同,但由于大量脱水相的存在使水化速度快。余睿等[5]通过对水泥浆的研究得出石膏和粉煤灰组成改性剂能延长活化水泥浆的初凝时间,增强其抗压强度,但不能减少活化水泥浆的标准稠度需水量。由于易水化的水泥石脱水需要时间,所以煅烧时间和脱水温度对再生水泥性能不容忽视。1．废弃混凝土裂解温度确定混凝土是由水泥、粗细集料、矿物掺合料等加水拌合,经水化硬化而形成的一种微观不均匀,宏观均匀的人造石。废弃混凝土在低温煅烧时的温度由水泥脱水温度与石灰石分解温度共同决定。1·1水泥水化产物脱水温度文献认为,含水矿物中普通吸附水的脱水温度一般为100~110℃,存在于层状硅酸盐结构中的层间水或胶体矿物中的胶体水多数要在200~300℃以内脱水,个别要在400℃以内脱水;架状结构的硅酸盐结构水则要在400℃左右才大量脱出。结晶水在不同结构中的矿物中结合程度不同,其脱水温度也不同。结构水是矿物中结合最牢的水,脱水温度较高,一般要在450℃以上才脱水[5]。为了确定废弃混凝土的低温煅烧温度,保证在该温度条件下骨料和水泥浆能够充分分离,水泥石完全脱水,本课题对水泥浆进行了热重分析(TGA),热失重曲线及(TG)及差热曲线(DTG)如图1所示。从图1可以看出,水泥浆在100℃前后分别有一个明显的失重过程,理论上应当是失去自由水和弱吸附水所形成的过程。在500℃以前又有一个明显的失重过程,该失重过程温度范围较窄,但失重速度较快,从水泥石的组成看应当是Ca(OH)2失水形成的。另一个水泥石脱水过程发生在682~775℃之间,脱水的峰值速率发生在740℃。这一过程脱水过程剧烈,持续时间较长,这一失水过程使C-S-H凝胶分解,重新生成为具有潜在水化活性的胶凝材料。温度继续升高,直至1000℃再无明显的吸热峰出现。另外,温度再渡升高可能影响混凝土骨料的结构。因此,混凝土分解温度确定为750℃。经过高温处理的水泥浆因脱水而重新获得水化活...