張德磊，葛彬年

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東　臨沂　276000）

再生粉體在活性粉末混凝土中的應(yīng)用研究

張德磊，葛彬年

（臨沂天元混凝土工程有限公司，山東臨沂276000）

本試驗(yàn)使用廢棄混凝土和廢棄粘土磚制得廢棄建筑再生粉體，研究將其替代硅灰制備活性粉末混凝土的可行性。試驗(yàn)結(jié)果證明，廢棄混凝土和廢棄粘土磚經(jīng)磨細(xì)后具有一定活性，可以作為活性摻合料加入到混凝土中，制備活性粉末混凝土。

廢棄建筑材料；再生粉體；活性粉末混凝土

0　前言

活性粉末混凝土作為一種新的高性能混凝土，有著非常好的發(fā)展前景，并且已經(jīng)有工程應(yīng)用實(shí)例。國外在此方面研究較多。我國建筑垃圾的再利用研究也取得一些進(jìn)展，主要是再生骨料的研究利用。在我國建筑垃圾加工成再生骨料的過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉體，粉體的主要成分是混凝土中的水泥砂漿和骨料，具有潛在的活性。因此本文主要是研究利用再生粉體取代硅灰生產(chǎn)活性粉末混凝土。研究如果可行不僅可以降低活性粉末混凝土的制作成本，還可以為骨料生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉體找到利用途徑，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用。

1　試驗(yàn)研究部分

本試驗(yàn)主要是要研究再生粉體替代硅灰制備活性粉末混凝土的可行性。在試驗(yàn)中通過用再生粉體替代不同比例的硅灰制作活性粉末混凝土試件，并與未加入再生粉體的活性粉末混凝土進(jìn)行抗壓、抗折強(qiáng)度等性能進(jìn)行比較。本試驗(yàn)將廢棄建筑再生粉體分成兩種，分別由廢棄混凝土和廢棄粘土磚制得。由于粘土磚對環(huán)境破壞太大，國家已經(jīng)出臺(tái)政策禁止實(shí)心粘土磚的生產(chǎn)，在工程應(yīng)用中水泥砌塊基本取代了粘土磚。因此試驗(yàn)會(huì)以混凝土再生粉體研究為主。

1.1試驗(yàn)原料

水泥：水泥為玉錦山牌的 P·S.A32.5礦渣硅酸鹽水泥，由濟(jì)南玉錦山新型建材有限公司生產(chǎn)。

細(xì)砂：細(xì)砂采用河砂，分別用0.9mm 和0.2mm 的篩子篩分，因此細(xì)砂粒徑范圍為0.2～0.9mm。通過容量瓶排水試驗(yàn)測出其表觀密度為2604kg/m3。通過烘干24小時(shí)及浸泡24小時(shí)試驗(yàn)測出其吸水率為3%。

再生粉體：本試驗(yàn)使用的是本地建筑工地上以及拆遷的廢棄石灰石骨料混凝土和廢棄磚粉，經(jīng)過手工錘子破碎加工，制成粒徑在0～50mm 范圍內(nèi)的顆粒。

將初步破碎后的石灰石骨料混凝土和廢棄粘土磚進(jìn)行初級球磨，在球磨過程中，大塊的混凝土表面附著的水泥砂漿在高速轉(zhuǎn)動(dòng)、撞擊過程中脫落，有效地打掉較為突出的棱角和除去顆粒表面所附著的砂漿和水泥石，可以分別得到再生骨料和較細(xì)的再生粉體。這種骨料表面幾乎沒有水泥砂漿，且棱角也被打掉了，屬于高質(zhì)量的再生骨料。將過篩后的水泥砂漿和水泥石細(xì)小顆粒再次進(jìn)行球磨，球磨6小時(shí)以上，過160目篩（0.097mm），得到更細(xì)的粉末。這種粉末就是本研究的一系列試驗(yàn)所使用的原材料，稱之為再生粉體。

硅灰：濟(jì)南本地生產(chǎn)。表觀密度為150～250kg/m3，比表面積20m2/g，平均粒徑為0.1～0.2μm，無定形 SiO2含量約為80%～90%。

水：為普通干凈自來水。其密度為1000kg/m3。減水劑：萘系減水劑。

1.2配合比設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)經(jīng)過試配，在保證獲得較為良好和易性的情況下，原始配合比將水膠比固定在0.25，膠砂比固定在1.27，硅灰的摻量為0.22，高效減水劑摻量為2%。

2　試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1再生粉體的研究結(jié)果及分析

再生粉體的 XRD 衍射圖像見圖1所示，從圖中看出再生微粉中含有大量的 CaCO3和 SiO2，以及水泥水化后的各種凝膠。

圖1　再生微粉的 XRD 衍射圖像

由此可見石灰石骨料廢棄混凝土中主要成分依次為石灰石、二氧化硅、水化硅酸鈣凝膠。它們存在著化學(xué)活性和剩余利用價(jià)值，可以初步認(rèn)定石灰石骨料混凝土磨細(xì)粉具有一定的活性，因此本研究中用再生粉體取代硅灰生產(chǎn)活性粉末混凝土有一定的可行性。

2.2試件強(qiáng)度測試結(jié)果及分析

混凝土的配合比及強(qiáng)度檢測結(jié)果見表1。

表1　活性粉末混凝土配合比及抗折強(qiáng)度

（1）抗折強(qiáng)度分析

從表中可以看出，活性粉末混凝土中未加再生粉體時(shí)抗折強(qiáng)度都高于11.7MPa。用混凝土再生粉體替代的硅灰后抗折強(qiáng)度沒有明顯下降，其中后期抗折強(qiáng)度均大于11.7MPa。在替代量為20%，抗折強(qiáng)度下降明顯，可見混凝土再生粉體取代硅灰的量為20% 時(shí)抗折強(qiáng)度較差?；钚苑勰┗炷林杏么u粉取代20% 和30% 的硅灰抗折強(qiáng)度變化不明顯，取代量為10% 和40% 時(shí)抗折強(qiáng)度降低。綜上，一定量的再生粉體取代硅灰后活性粉末混凝土的抗折強(qiáng)度可以得到保證。

（2）抗壓強(qiáng)度分析

從表中可以看出試件的抗壓強(qiáng)度整體水平較高。其中第一組未摻加再生粉體作為對比組。

由表可看出，摻入混凝土再生粉體的試件相對于摻入磚粉的試件早期強(qiáng)度發(fā)展較快，后期發(fā)展相對慢些。這可能是由于磚粉里的活性物質(zhì)活化反應(yīng)緩慢，而混凝土粉末中的活性物質(zhì)反應(yīng)快。可見，混凝土粉末的加入有利于早期強(qiáng)度的發(fā)展，磚粉的加入更有利于后期強(qiáng)度。

2.3表觀密度結(jié)果及分析

試驗(yàn)中活性粉末混凝土表觀密度在2250～2350kg/m3之間，加入再生粉體后混凝土的表觀密度有所增加。隨著再生粉體摻量的增加，混凝土的表觀密度逐漸升高。這可能是由于再生粉體的自身密度大于硅灰所致。

一般來說，普通混凝土的表觀密度在1950～2500kg/m3之間，C10至 C20等級的混凝土其容重在2360～2400kg/m3之間，C35到 C40等級的混凝土容重在2420～2440kg/m3之間。因此，活性粉末混凝土的表觀密度與其強(qiáng)度相對應(yīng)的普通混凝土相比要低很多。由此可見，活性粉末混凝土相對于普通混凝土在減輕建筑物的自重方面有很大優(yōu)勢。

2.4收縮試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過程中用游標(biāo)卡尺分別測試件3天、7天和14天的尺寸。試驗(yàn)中測出的數(shù)據(jù)沒有變化。這是由于，混凝土中活性物質(zhì)還沒完全反應(yīng)，早期收縮變形比較小難以測量。

3　結(jié)論

本研究經(jīng)過對建筑垃圾的分類、破碎、篩分得出再生粉體，分析研究了再生粉體的性質(zhì)。然后用再生粉體替代部分硅灰制作活性粉末混凝土，通過分析對比活性粉末混凝土試件的各種性能，最后得出本研究的可行性分析。總結(jié)得出以下結(jié)論：

（1）廢棄混凝土中主要成分依次為石灰石、二氧化硅、水化硅酸鈣凝膠，石灰石骨料混凝土磨細(xì)粉具有一定的活性，可以作為活性摻合料加入到混凝土中。

（2）石灰石骨料混凝土再生粉體的燒失量與水泥的區(qū)別較大。再生粉體中有較多的石灰石和凝膠體，溫度高時(shí)兩者會(huì)分解。再生粉體加入混凝土中會(huì)使其高溫穩(wěn)定性降低。

（3）活性粉末混凝土中加入再生粉體后強(qiáng)度并沒有明顯降低，有些反而強(qiáng)度更高了，再生粉體的加入使混合粉體密實(shí)度提高。并且混凝土再生粉體對活性粉末混凝土強(qiáng)度發(fā)展要好于磚粉，混凝土再生粉體的最佳替代量在20%～30% 之間。

（4）活性粉末混凝土的吸水率和孔隙率較低，密實(shí)度較高。加入再生粉體使活性粉末混凝土的表觀密度升高，加入磚粉的表觀密度比加混凝土的高?；钚苑勰┗炷恋脑缙谑湛s不明顯。

[1]王震宇，王俊亭，袁杰．活性粉末混凝土配比試驗(yàn)研究[J].混凝土，2006,(6):80-85．

[2]蔣宗全，楊忠，郭曉安，等．活性粉末混凝土配合比設(shè)計(jì)研究及生產(chǎn)工藝[J]．鐵道建筑，2010,(7):142-144．

[3]耿春雷，許零，陳紅巖，等．活性粉末混凝土的研究與工程應(yīng)用進(jìn)展[J]．材料導(dǎo)報(bào)A：綜述篇，2012,26(3):70-73．

［通訊地址］山東省臨沂市河?xùn)|區(qū)天元工業(yè)園天元混凝土工程有限公司（276000）

張德磊（1981—），男，本科。