废弃混凝土分离及应用研究.pdf

全国中文核心期刊 杆癯 建魄 中 国 科 技 核 心 期 刊 废弃混凝土分离及应用硼究 雷静果， 张 日华 ( 洛阳理工学院 ， 河南 洛阳4 7 1 0 2 3 ) 摘要 ： 研究废弃混凝上分离回收及应用技术， 实现废弃混凝土相关组分的有效分离， 为再生利用提供可靠的技术保证。通过对 废弃混凝土破碎 、 “ 剥壳 ” 和筛分等过程 的处理 ， 将废弃混凝土的粗骨料与集料进行有 剥壳” 分离， 粗骨料的性能与天然骨料相 当， 而“ 剥 壳” 的细料磨成超细粉后 ， 用于混凝土的掺合料 ， 改善混凝土性能 ， 为废弃混凝土再利用提供 了新的有效途径 。 关键词 ： 废弃混凝土； 分离； 剥壳； 再生粗骨料； 细料 中图分 类号 ： T U 5 2 8 0 9 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 5 6 0 2 S t udy on was t e c onc r e t e s e pa r at i o n a nd app l i c at i o n L EI J i n g g u o ， Z HANG Ri h u a ( L u o y a n g I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y， L u o y a n g 4 71 0 2 3， He n a n ， C hi n a ) O引 言 混凝土是当今世界上用量最大的人工建筑材料， 在我国， 每年浇注混凝土 1 5 2 0亿m ， ， 与此同时， 城市改造建设也会 拆除部分老化的建筑与结构，导致混凝土解体量越来越多。 保守估计， 我国每年产生1 亿1 左右的废弃混凝土； 而全世界 废弃混凝土年产生量高达 1 0 亿t 以上。 废弃混凝土的弃置本身就是一种资源浪费， 已经成为影 响社会发展和环境的一大问题。目前， 国内对废弃物的处理 方法单一， 一般采取简单填埋， 也有人开展废弃混凝土的再生 利用研究工作。但总体而言， 对水泥基固体废弃物的处理仍 处于不利用或低层次利用的阶段， 不仅造成对资源和能源的 巨大浪费， 而且破坏了生态环境。因此， 对建筑垃圾进行资源 化再生利用， 就显得越来越重要和迫切了。 根据粗骨料与集料( 包括硬化水泥砂浆) 结构性能的差 异， 采用机械磨削方式， 将废弃混凝土中的粗骨料与集料( 包 括硬化水泥砂浆) 进行有效分离， 得到粗骨料与细料 2 种产 物， 其中粗骨料在新配制混凝土时再利用， 细料进行磨细加工 用于混凝土掺合料。 1 废弃混凝土“ 剥壳” 分离工艺 来自折迁工地的废弃混凝土， 由硬化水泥浆体将粗、 细骨 基金项 目： 国家科技支撑计划 ( 2 0 1 1 B A J 0 4 B 0 5 ) 收稿 日期： 2 01 2 - 0 3 2 2 作者简介 ： 雷静 果， 女 ， 1 9 7 3年生 ， 河南洛 阳人 ， 博士 ， 副教授 ， 主 要从 事固体废弃物的应用研究 。地址 ： 河南省洛阳市王城大道 9 O号洛阳 理工大学东校区材料_ 系 ， E ma i l ： l j g l O O O 1 6 3 C O IY I 。 5 6 新型建筑材料 2 0 1 2 6 料紧密结合在一起， 并具有一定的抗压强度， 如果采用普通破 碎的方法， 只能将废弃混凝土在粒度上进行从大到小破碎， 达 不到将粗、 细料分离的目的。要将其分离， 必须解决废弃混凝 土原有的并牢固粘结在一起的粗骨料与集料分离，即类似于 将粗骨料表面的“ 壳” 剥了， 得到表面干净的粗骨料与细料( 砂 和硬化水泥浆及其混合物) 。 研究开发了一种专门用于分离混凝土的装置废弃混 凝土“ 剥壳” 机， 其原理是通过机械方法对破碎至一定粒度的 废弃混凝土进行有效磨削，将硬化水泥砂浆从骨料表面进行 剥离。 将废弃混凝土破碎至粒径不超过4 0 m m后进行“ 剥壳” 处理， 采用孔径5 0 m m( 粒径4 7 5 m m ) 筛进行筛分处理， 粒径 大于4 7 5 m i l l 的粗骨料用于配制新混凝土，粒径小于 4 7 5 m m的细料进行磨细处理。具体分离工艺见图 1 。 图 1 废弃混凝土分离工艺流程 2 废弃混凝土“ 剥壳” 分离效果 废弃混凝土通过“ 剥壳” 处理， 得到粗骨料和“ 壳( 细料) ” ， “ 壳 ( 细料) ”的主要成分是水泥砂浆和部分粒径小的石子及 石沫等混合物。分离效果主要从得到粗骨料的量及其 IJ Z 厶 匕N 方 向判断。在“ 剥壳” 的过程中如果能使废弃混凝土原有粗骨料 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 雷静果， 等： 废弃混凝土分 离及应用研究 全部还原， 则效果最佳， 分离效率 1 0 0 。但实际是不可能做 到的，因为在破碎、 “ 剥壳”分离过程中部分粗骨料粒径变小 ( 小于4 7 5 m m ) ， 同时 剥壳” 的时间对粗骨料的量也有影响。 “ 剥壳” 后的混合料用实验室的5 0 m m( 粒径4 7 5 ra m ) 筛 进行筛分， 粒径大于4 7 5 m m的骨料为“ 剥壳” 粗骨料， 用于配 制混凝土的粗骨料；粒径小于4 7 5 m m的混合料是废弃混凝 土的 “ 壳” ， 称为细料， 进行磨细加工， 用球磨机磨至比表面积 4 0 0 r n 2 k g 以上， 作为混凝土的掺合料。 “ 剥壳” 和筛分的试验结果见表 1 ， 试验用废弃混凝土的 配合比见表2 ， 该混凝土强度为C 3 0 ， 使用时问 1 0年以上。 表 1 废弃混凝- t- g fJ 壳 馓 果 表 2 废弃混凝土的配合比 从表 1 可知， 随着“ 剥壳” 时问的延长， 产出的“ 壳” ( 细骨 料) 量越多， 表明附着在再生粗骨料表面的水泥浆体和易压碎 的骨料等脱落， 粗骨料的外观形状很圆滑， 类似天然卵石。试 验结果表明， 最佳“ 剥壳” 时间范围， 为4 0 5 0 ra i n ， 此时粗骨 料与细料的比例接近混凝土的实际配合比。 根据表 1 结果， 采用“ 剥壳” 时问5 0 ra i n 进行粗骨料的性 能检测和相关试验。细料用球磨机磨细， 比表面积( 4 3 0 l 0 ) m 2 k g ， 进行X R D分析， 结果见图2 。 疆 1 0 2 0 30 40 5 0 6 0 70 2 ( 。) 图 2 细料 X R D分析 从图2 可知，细料的主要成分为S i O ： 和 C S H 2 种产 物， 其中S i O 来自 集料的砂和粒径小的粗骨料( 卵石) ， 它以石 英形式存在， 活性不高； C S H来自水泥水化产物， 应该还有 部分未水化( 粒径大) 的水泥。而少量C a C O 。 应是粗骨料带入。 3 “ 剥壳” 粗骨料的有关性能检测 对“ 剥壳” 后的“ 剥壳” 粗骨料及细料进行相关性能检测， 并与天然骨料和未经“ 剥壳” 的再生骨料进行对比， 结果见表 3 、 表 4 。 表 3 再生粗 骨料 、 “ 剥壳 ” 再 生粗骨料和天然碎石的性 能 材料 孑 压 ， 材 料 粒径范 围 mm 51 O 1 O 2 O 2 0 -3 0 从表3 可知， “ 剥壳” 粗骨料的密度、 空隙率、 压碎指标和 吸水率等性能指标均优于经第一次破碎、 筛分后再生粗骨料， 与天然骨料接近， 特别是压碎指标， 经过 “ 剥壳 恬得到明显改 善， 与天然骨料相当。 表4 表明， 经过“ 剥壳” 后， 骨料的粒径较 原来变小， 这与磨削作用有关。 4 “ 剥壳” 粗骨料及细粉配制混凝土性能 为检验“ 剥壳 粗骨料及细料磨细对混凝土性能影响， 进行 相关试验， 结果见表5 。 其中基准混凝土为天然骨料配制， 磨细 “ 剥壳 ， 细料比表面积为4 3 0 m Z k g ， 矿渣粉为$ 9 5 级矿渣粉。 表 5 不同掺合料混凝土 的对 比试验 从表5 可知， 用“ 剥壳” 粗骨料配制混凝土的有关性能指 标提高， 这主要是“ 剥壳 粗骨料的外观形状和粒径级配改善。 对“ 剥壳” 细料磨细， 得到类似矿渣微粉的产物 剥壳” 细 料微粉， 用于混凝土的掺合料， 能明显改善混凝土有关性能。 在掺量相同的条件下， 与掺矿渣粉相比， 早期强度高， 后期强 ( 下转第 6 1 页) N E W BUI L 13 I NG M ATE R I AL S 5 7 O 0 O 0 0 O 0 0 O O O | i 啪 鲫 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m