利用城市废渣砖制备胶凝材料的研究

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1、利用城市废渣砖制备胶凝材料的研究牛福生1王国清2李富平1（1河北理工大学河北唐山0630092中国环境科学学会北京100083）摘要本文介绍了一种利用城市废渣砖制备复合胶凝材料的方法，研究表明，城市废渣砖复合胶凝材料性能优异，各项指标均符合相关标准要求，同时论文还就复合胶凝材料的水硬化机理作了简单的分析。关键词废渣砖胶凝材料水硬化1前言城市建筑废渣砖是城市垃圾的一个重要组成部分，随着城市的不断发展壮大，因建筑物新建和对旧城改造而产生的废渣砖数量在激剧增加，已成为城市环境工程的一大难题，不少城市的市政管理和环保部门为保持城市环境的清洁，

2、都在不同程度上加强了对建筑废渣砖的管理和处置。目前我国相当大数量的建筑垃圾是被直接运往城郊进行填埋或堆放，这种不负责的“污染转移”的处理方式的危害性是极大的，一是在垃圾清运过程中的会发生遗撒和粉尘、灰沙飞扬等问题造成对周围环境的污染；二是会形成城郊垃圾堆放地的土地被大量占用、地下水污染和大气污染。同时，与城市有机垃圾不同的是，建筑垃圾具有资源含量高、易重复利用等特点，而且建筑垃圾的矿物成分多以Al2O3、SiO2和CaO为主，和传统的水泥、粘土等铝硅质矿物原料成分接近。因此，加强建筑垃圾的综合治理，不仅是清洁环境、减少污染的需要，也是

3、资源可持续利用的一个重要方向。本文将利用废渣砖具有的潜在活性，把废渣砖磨成细粉，然后利用硅酸盐水泥熟料作为激发剂，制备一种新型的复合胶凝材料。2试验原料及方法原料中建筑废渣砖是以废砖为主，约80%（质量）左右，在配料前建筑废渣砖应被破碎成0～40mm的颗粒。石膏是指生石膏或半水石膏，采用生石膏时应符合GB5483—85的规定，半水石膏应符合GB9776—88的规定。石膏在配料前应破碎成0～40mm的颗粒。所用水泥熟料3天抗压强度为27.0MPa，28天抗压强度为52.5MPa。试验所用的废渣砖和水泥熟料的主要化学成分见表1和表2。表1

4、粘土砖原料的化学组成(%)CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO0.2577.9615.104.310.24表2水泥熟料的化学组成(%)CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgO66.7321.964.112.293.223试验结果与讨论该胶凝材料制作的试模是在标准养护箱（20±1℃，湿度96）中养护7d和28d；抗压强度试验分别采用ISO标准水泥胶砂强度检测方法和30mm×30mm×50mm净浆强度进行检验。3.1配制工艺废渣砖胶凝材料的配制工艺简单、操作方便、工艺参数控制容易。其配制工艺流程图如1所示。称量配料混合均匀磨细粒度检测

5、性能检测成品包装废渣砖石膏水泥熟料破碎破碎图1废渣砖胶凝材料配制工艺流程图3.2废砖粉粒度废旧砖粉的粒度不仅是其潜在活性的强弱的重要因素，不同粒径的着废旧砖粉，其被水泥等激发剂激发程度也有很大的不同，同时废旧砖粉中一些超细粒子的存在也将对复合胶凝材料起着微粒填充作用和表面活性作用。试验选定三种粒径：粗粒（34.590µm）、细粒（10.668µm）和超细粒（4.773µm）。以标准养护7天和28天强度为考核指标，砖粉掺量为50%。由试验结果可知，随着废砖粉粒度越来越细，复合胶凝材料的强度值也越来越高。粒度为34.590µm时，其养护2

6、8天的最高强度为38.5MPa，而当粒度降至为4.773µm时，其养护28天的最高强度可以达到70.5MPa，强度增长率为83.2%。从图上还可以看出，养护龄期对粗粒度和超细粒度的复合胶凝材料强度影响较大，而当粒度为中细颗粒时影响程度比较小。3.3废砖粉掺量废旧砖粉掺入量是影响胶凝材料性能的一个重要因素，本研究中选择的废旧砖粉掺入量分别为50%、60%、70%和80%，砖粉粒度为以在标准养护条件下养护7天和28天强度为考核指标，砖粉粒度为细砖粉（10.668µm）。由实验结果可知，随着废旧砖粉掺入量的增加，砖粉—水泥复合胶凝材料整体的

7、强度是下降的，掺量50%时，28天抗压强度54.91MPa，掺量80%时，28天抗压强度下降到29.1MPa，从养护龄期来看，总体强度也随着养护时间的增长而增强，但随着废旧砖粉掺入量增大，其强度增幅逐渐变小，如掺量80%时，养护7天和养护28天的强度从26.3MPa增长到29.1MPa，强度增长率仅为10.6%，而在掺量50%时，护7天和养护28天的强度从46.8MPa增长到54.91MPa，强度增长率为17.3%。从水灰比的结果来看，砖粉—水泥复合胶凝材料的强度是随着水灰比的增长呈先上升到一定程度后再下降的趋势，基本上最佳的水灰比在

8、0.26~0.27之间，其对胶凝材料强度的影响程度也随着砖粉掺入量的增加而增加。4城市砖粉复合胶凝材料形成机理4.1城市砖粉复合胶凝材料的水化红砖是粘土在高温煅烧冷却形成的具有一定强度的固体，在冷却的过程中形成一些具有潜