利用废弃混凝土制备建筑砂浆的研究.pdf

2 0 1 2年第 1 期 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NC RE T E AND C EME NT P RODUC T S 2 01 2 No 1 J a n u a r y 利用废弃混凝土制备建筑砂浆的研究 薄向国 ， 徐 丽娜 ， 杨 莉 ， 张丰庆 ， 田清波 ( 1 济南一建集 团总公司第三有限责任公司 ， 2 5 0 1 0 0 ； 2 山东建筑大学材料科学与工程学院，济南 2 5 0 1 0 1 ) 摘 要 ： 将 废弃混凝 土经不同温度预处理后 ， 添加 1 0 V 0 2 0 的水泥 ， 制备 建筑砂浆 。结果表 明： 预 处理温度低 于 7 0 0 ：( 2 时， 随着预处理温度的提 高， 破碎 后细粉所 占比例逐渐提 高， 破 碎颗粒粒型逐渐 良好 ， 制得的砂浆性能逐渐提 高。 添加 1 0 水泥的情况下 ， 砂浆的抗压强度为 2 I MP a ， 随着水泥添加 量的提 高， 砂 浆的抗压 强度逐渐提 高。 提 高混 凝 土的预处理温度 ， 砂浆 的强度也逐 渐增强。在 预处理温度达到 6 0 0 后 ， 添加 2 0 水泥砂浆 的抗压 强度达 到 3 6 2 M Pa 。 关键词 ： 废弃混凝土 ； 建筑砂浆 ； 预 处理 温度 Ab s t r a c t ： n1 e b u i l d i n g mo r t a r i s p r e p a r e d f r o m wa s t e c o n c r e t e w h i c h a r e t h e r ma l - t r e a t e d a t v a r i o u s t e mp e r a t u r e s a n d a d d e d 1 0 - 2 0 c e me n t T h e r e s u l t s s h o w t h a t w h e n t h e p r e - t r e a t me n t t e mp e r a t u r e i s l o w e r t h a n 7 0 0 ，wi t h t h e i n c r e a s e o f p r e - tr e a t me n t t e mp e r a t u r e ， t h e v o l u me o f the fi n e p o w d e r i s i n c r e a s i n g ， t h e p a r t i c l e t y p e s o f c r u s h i n g p a r t i c l e s a r e b e c o mi n g b e t t e r a n d t h e p e r f o rm a n c e s o f mo rt a r a r e i mp r o v i n g I e c o mp r e s s i v e s tr e n g t h o f mo rt i s 2 1 MP a a d d i n g 1 0 e e me ma n d the c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of mo rt a r i n c r e a s e s t l l the i n c r e a s e of c e me n t a d d i t i o n s T h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f mo rt a l als o i n c r e a s e s wi th the i n c r e a s e o f p r e - t r e a t me n t t e mp e r a t u r e Wh e n t h e p r e - t rea t me n t t e mp e r a t u re i s u p t o 6 0 0 t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f mo r t a r i s 3 6 2 MP a w i t h 2 0 c e me m Ke y wo r ： W a s t e c o n c r e t e ； B u i l d i n g mo r t a r ； P r e - tre a t me n t t e mp e r a t u r e 中图分 类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 1 6 4 0 3 0前言 近年来 ， 我国城镇化建设 的飞速发展带来建筑 业的迅速发展 ， 大量的建筑物需要拆除、 重新设计 、 规划及建造 。每年拆除的废旧混凝土、 新建建筑产 生的废弃混凝土以及混凝土搅拌站 、 混凝土检测 中 心等排放大量废弃混凝土 。据统计 我 国每年产生 的和建筑领域相关的废弃物在 l 亿 t 左右 ，预计到 2 0 2 0年超过 6亿 t ， 但是 回收利用率较低 ， 主要以堆 积填埋 为主。同时在我 国建材行业 也面临无 序开 采 、 资源 匮乏等矛盾。因此充分利用废弃混凝土不 仅有利于保护环境 ， 同时可以减少对矿物资源 的消 耗和依赖。 目前 ， 国内外对废弃混凝土 的处理及再利用多 数采用破碎 、 清洗 、 分级后作为骨料使用 ， 生产再生 混凝土并用到新建建筑物上。对废弃混凝土的研究 大都集 中在粗细骨料研究和应用上 2 - 6 1 ， 但随着对骨 料要求的提高 ， 破碎产生的粉料量逐渐增大7 8 1 ， 如 何有效利用破碎过程中产生的细粉成 为人们感兴 趣的课题之一 。 最近 D a e J u n g Mo o n等 利用废弃混 基金项 目： 教育 部重点科技 计划项 目( 2 0 9 0 7 1 ) 、 山东省 教育 厅科技计划项 目( J 0 8 L A1 6 ) 。 6 4 凝 土破碎过程 中产生的细粉用于水泥及砂浆 的制 备 ， 取得 了较大进展 。本文利用废弃混凝土破碎后 直接用 于制备建筑砂浆 ， 简化 了工艺条件 ， 制备 的 砂浆施工性能和抗压强度等指标可满足工程使用 的要求 。 1 试验 过程 将废弃混凝土清 理杂物 、 去除钢筋后 ， 放入加 热炉 中加热到 0 7 0 0 下保温 5 h ， 然后随炉冷却。 将 加热处理后的混凝土在鄂式破碎机上破碎处理。调 节破碎机的出料 口大d x l O m m，然后将破碎后的混 凝土进一步碾压分离。将破碎碾压后的废弃混凝土 添加 l 0 一 2 O ( 质量百分 比) 的水泥 ( P 0 4 2 5 ) ， 加 入缓凝剂柠檬酸 l ， 制备建筑砂浆 。 根据 J G J T 7 O 一 2 0 0 9 ( 建筑砂浆基本性能试验方法标准 进行性 能 测试 。 2 结 果与讨 论 废弃混凝土在不同温度处理 、 经鄂式破碎机破 碎及碾压后 ，其颗粒级配组成如表 1 所示。从表 1 中可以看出 ，当混凝土不经过预处理直接破碎时 ， 小于 0 9 ra m的颗粒 占2 5 4 ，小于 0 4 5 mm的颗粒 占9 0 。随着预处理温度 的提高 ， 细颗粒所 占比例 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 薄向国， 徐丽娜 ， 杨莉 ， 等 利用废弃混凝土制备建筑砂浆的研究 表 1 不 同温度预处理 的废弃混凝土经破碎碾压后 的 颗粒大小组成 逐渐增加 ， 当预处理温度达到 7 0 0 C， 小于 0 9 ra m 的 颗粒 占 5 1 8 ，小于 0 4 5 m m的颗粒也 占到总量的 3 0 2 。同时在破碎过程中也发现， 预处理温度对破 碎 的难易程度及颗粒形状也有很大的影响( 如表 2 所示 ) 。当预处理温度低时， 破碎较困难 ， 骨料与水 泥石几乎难以分离 ，形成的混凝土颗粒形状尖锐 。 预处理温度超过 3 0 0 C 后 ， 破碎过程变得容易 ， 形成 的颗粒无 明显尖锐现象 ， 粒型较好 。预处理温度为 6 0 0 C时 ， 废混凝土的破碎最容易 ， 经破碎碾压后颗 粒 圆滑 ， 骨料与水泥石分离彻底。碾压过程也和预 处理温度相关 ， 温度越高 ， 碾压分离效果越明显。 表 2 不 同温度预处理的废弃混凝土经破碎碾压后的颗粒特征 废弃混凝土经不同温度预处理 ， 制作 的建筑砂 浆性能结果如表 3和 图 1所示 。从表 3中可 以看 出 ， 未经 预处理的混凝土 ， 添加 1 0 水泥的情况下 ， 砂浆稠度仅达到 4 5 mm， 就出现泌水 ， 因为未预处理 混凝 土破 碎后粗颗粒多 ， 而且 颗粒粒 型尖锐 ， 保水 性差 。随着添加水泥量 的提高 ， 砂浆 的泌水现象有 所改善 ， 但分层度过大 ， 说明保水性改善不明显。随 着预处理温度 的提高 ，砂浆 的保水性逐步改善 ， 预 处理温度达到 5 0 0 C 以后 ， 砂浆的保水性变好 。但预 处理温度达 到 7 0 0 后 ， 获得相同的稠度砂浆， 需水 量明显加大 ， 而且分层度也偏大。因为预处理温度 过高 ， 破碎后的细粉量较大 ， 比表面积增大； 处理温 度超过 6 0 0 C 后 ，水泥石脱水相形成疏松多孔的状 态 ， 容易锁住部分 自由水 ； 同时 ， 石灰石有少量分解 产生生石灰 ，生石灰 的水化也会消耗掉一部分水 分。这些 因素都可能使砂浆需水量增大 ， 而且使砂 浆 的凝聚硬化速度加快 ， 分层度偏大。 如图 1所示 ，未预处理混凝土制备 的砂浆 ， 在 表 3 不同温度预处理的废弃混凝土砂浆及性能 一 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 1 期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 9期 善 骥 o 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 温度 图 1 废弃混凝土预处理温度对砂 浆抗 压强度 的影响 水泥添加量为 1 0 时 ， 抗压强度为 2 1 MP a 。随着添 加水泥量的提高 ， 抗压强度逐渐提高 ， 在水泥添加 量为 2 0 时， 抗压强度达到 6 1 MP a ( 见图 1 ) 。除了 水泥添加量大使强度提高的原因外。同时 ， 因为施 工性能差 ， 也会导致砂浆抗压强度 较低 ， 砂浆的保 水性随着水泥添加量提高有所改善 ， 也会提高砂浆 抗压强度 。提高混凝土的预处理温度 ， 在添加相同 量水泥的情况下 ， 砂浆抗压强度也逐渐增强。当预 处理温度达到 6 0 0 后 ，添加 1 0 与 2 0 水泥砂浆 的抗压强度大大提高 ，分别达到 1 5 7与 3 6 2 M P a ， 比未经预处理的砂浆分别提高 5 7 6和 4 0 0 。 经不同预处理温度处理的废弃混凝土 ， 形成细 粉 的量不 同 ， 活性也不 同 ， 温 度越高 ， 细粉量越 大 ( 见表 1 ) ， 同时形成细粉 的水化活性也越大。所 以， 随着 废弃混凝土预处理温度的提高 ， 制备 的砂 浆抗压强度也提高。当处理温度达到 6 0 0 时 ， 小于 0 1 5 mm细粉的含量为 2 6 8 ，添加 1 0 2 0 水泥 后 ， 细粉的含量达到 3 3 5 - 3 9 O ， 满足普通砌筑砂 浆配合 比中要求的水泥的添加量范 围， 也使得砂浆 的施工性能达到最佳 ， 抗压强度最高达到 3 6 2 MP a 。 当预温度温度进一步提高到 7 0 0 时，尽管制 得砂浆 的保水性较好 ，但是与 6 0 0 预处理的混凝 土相 比， 强度有所下降。原因可能是废弃混凝土在 7 0 0 处理时 ， 引起粗骨料的分解 ， 产生部分生石灰， 当砂浆成型后 ， 生石灰与水反应 ， 生产成氢氧化钙 ， 氢氧化钙的存在可以改善砂浆的和易性 ， 所以保水 性较好 。但是氢氧化 钙结晶后形成疏松 的层状结 构 ， 过多会导致砂浆强度 的降低。 3结论 ( 1 ) 当混凝土不经过预处理直接破碎时 ， 小于 0 9 mm 的颗粒 占 2 5 4 ，小 于 0 1 5 m m 的颗粒 占 一 6 6 9 O 。随着预处理温度的提高 ， 细颗粒所 占比例逐 渐增加 ， 同时粒型发展逐渐 良好。 ( 2 ) 未经预处理的混凝土制备 的砂浆 ， 其保水 性能较差。随着添加水泥量 的提高 ， 砂浆 的保水性 有所改善 ， 但改善不明显。 ( 3 ) 随着预处理温度 和水泥 添加量 的提高 ， 砂 浆的保水性逐步改善 ， 抗压强度逐渐增大 。预处理 温度 6 0 0 的混凝土制备的砂浆 保水性 良好 ， 添加 1 0 与 2 0 水泥砂浆的抗压强度分别达到 1 5 7 MP a 与 3 6 2 MP a 。 参考文献 ： 1 X u p i n g L i R e c y c l i n g a n d r e u s e o f w a s t e c o n c r e t e i n C h i n a P a r t I M a t e r i a l b e h a v i o u r o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e J Re s o u r c e s ， C o n s e r v a t i o n a n d Re c y c l i n g ， 2 0 0 8， 5 3： 3 6 - 4 4 2 王程， 施惠生 废弃混 凝土再 生利用 技术 的研 究进 展【 J J 材料导报 ， 2 0 1 0 ， 2 4 ( 1 ) ： 1 2 0 1 2 4 3 H o w - J i C h e n ， T s o n g Y e n a n d K u a n H u n g C h e n T h e U s e o f Bu i l d i n g R u b b l e s i n C o n c r e t e a n d Mo r t a r J o u r n a l of t h e C h i n e s e I n s t i t u t e o f E n g i n e e r s J ， 2 0 0 3 ， 2 6 ( 2 ) ： 2 2 7 - 2 3 6 【 4 l h a m i D e m i r I n v e s t i g a t i o n o f me c h a n i c a l p r o p e rt i e s o f c o n c r e t e p r o d u c e d w i t h w a s t e g r a n i t e s a g gre g a t e s J S c i e n t i f i c Re s e a r c h a n d Es s a y ， 2 0 0 9， 4( 4) ： 2 6 7 2 7 4 【 5 R K u m u t h a a n d K V i j a i S t r e n g t h of C o n c r e t e I n c o r p o r a t i n g A g g r e g a t e s R e c y c l e d F r o m D e mo l i t i o n Wa s t e J A R P N J o u rna l o f E n g i n e e ri n g a n d Ap p l i e d S c i e n c e s 2 0 1 0， 5 ( 5 ) ： 6 4 7 1 【 6 刘立， 赵顺增， 曹淑萍 ， 等 高性 能再生 骨料混凝 土力学 性能的研究 J 混凝土 与水泥制 品 2 0 1 1 ( 6 ) ： 1 - 4 【 7 B y u n g- Y o u n M i n ，Wa n g- K y u C h o i ，K u n e Wo o L e e S e p a r a t i o n o f c l e a n a g gre g a t e s f r o m c o n t a mi n a t e d c o n c r e t e w a s t e b y t h e r ma l a n d m e c h a n i c al t r e a t me n t J A n n a l s of N u c l e a r En e r g y ， 2 01 0， 3 7： 1 6 - 2 1 8 】水 中和， 玄东兴， 曹蓓蓓 热一 机 械力分离制 备高品质再 生骨料的研究 J 混凝 土， 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 6 0 - 6 2 9 D a e - J u n g M o o n ， Y a n g - B a e K i m b a n d J a e S u k R y o u A n a p p r o a c h f o r t h e r e c y c l i n g o f wa s t e c o n c r e t e p o w d e r a s c e me n t i t i o u s m a t e r i al s 【J J J o u r n al o f C e r a m i c P r o c e s s i n g R e s e a r c h V o 1 2 0 0 8 ， 9 ( 3 ) ： 2 7 8 - 2 8 1 1 0 G o o- D a e K i m a n d T a e- B o n g K i mD e v e l o p m e n t o f r e c y c l i n g t e c h n o l o gy f r o m wa s t e a g gre g a t e a n d d u s t f r o m wa s t e c o n c r e t e J 1 J o u rnal o f C e r a m i c P r o c e s s i n g R e s e a r c h 2 0 0 7 ， 8 ( 1 ) ： 8 2 8 6 收稿 日期： 2 0 1 1 1 2 - 0 9 作者简 介 ： 薄向国( 1 9 7 8 一 ) ， 男 ， 工程师。 通讯地址 ： 济南市历城 区工业北路 2 9 5号 联系电话 ： 1 5 8 6 4 0 2 6 5 1 6 E -ma i l ： b x g 2 0 4 6 1 2 6 c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m