曲海龙

(武汉理工大学，湖北省武汉市 430000)

利用废弃混凝土制备高活性水泥混合材的研究

曲海龙

(武汉理工大学，湖北省武汉市 430000)

建筑业是我国充满活力的行业，随着经济的发展，大量新兴建筑出现在城市之中，但大规模的建筑施工过程遗留下大量的建筑垃圾，不仅污染市容环境，同时也造成建筑资源的大量浪费。废弃混凝土作为放错地方的资源，目前已经得到建筑行业的普遍关注。本文通过对废弃混凝土进行低温度筛选工艺的分析，研究废弃混凝土原料对高活性水泥混合材料的影响，为建筑行业加强废弃混凝土回收，降低生产成本，减少环境污染提供行之有效的解决办法。

废弃混凝土；再生材料；高性能水泥；复合材料；建筑技术

前言：随着我国城市城镇化的迅速推进，大量不符合城市建筑规划的老化建筑物被拆除，同时兴建的大量建筑遗留下来很多的建筑垃圾。虽然城市的扩张速度是可喜的，但同时产生的海量混凝土废料，对城市环境产生了巨大影响。建筑废料的直接废弃，不仅是对砂石水泥资源的大量浪费，更无形之中增加了建筑企业的生产成本。混凝土废弃资源回收技术，已经成为国际建筑行业普遍使用的水泥资源回收技术，不仅能够减少能源损耗，通过先进的技术完成废料的循环利用，更是对建设环境友好型、资源节约型国家战略的贯彻。

一、废弃混凝土资源回收利用现状

目前世界应用再生混凝土情况较好的国家是日本，因为日本地处岛国，土质砂石建筑资源短缺，建筑废料的回收利用程度高。日本的废弃混凝土一般都进行统一回收，通过将废弃料粉碎变为30mm以下的颗粒状固体，辅以400℃以上的高温。在高温环境下混凝土颗粒互相碰撞，融合，变成粉末状固体，可以用于生产水泥或其他建筑物核心材料。混凝土废弃料经过加工变成粉末状固体，可以达到百分之百的重复利用[1]。

美国、德国和日本等建筑技术相对发达的国家纷纷通过制定混凝土回收利用法，加强建筑废弃材料的回收效果。目前这些国家的道路沥青、建筑物混凝土回收率保持在80%以上，极大的维护了生态环境和市容市貌的有序和稳定。

我国的混凝土废料回收工作也受到了相当大的重视，为建设环境友好型，资源节约的新兴国家，针对建筑行业的混凝土废料的回收利用技术，研究力度正在不断加大[2]。

二、废弃混凝土资源回收制作水泥材料原理

通过将废弃混凝土建筑废弃料进行回收，通过循环处理技术可以代替砂石成为建筑施工过程中的原料。废弃混凝土循环使用技术较为完善，经过多年的发展与理论认证，已经广泛应用于国外先进的建筑制造行业之中[3]。

混凝土废弃材料的加工过程是，首先，通过对废弃混凝土的直接进行高温处理，在经过加热筛选分离处理之后，混凝土废料变成粉末状固体。混凝土废料通常也可以使用低温冷处理筛选分离工艺，变成再生粉末，但其中产生的硅酸类盐分的比例对再生粉末作为建筑基本材料的性能，可能产生变化[4]。

废弃混凝土收受技术是将建筑废料通过清理，粉碎，检测后，加入强化材料混合成为新的水泥骨料。新的水泥骨料可以作为混凝土制作的基本材料，从而实现对废弃混凝土的重新利用。通常情况下废弃混凝土材料遭粉碎过程中还原为粗骨料，因为较细的混凝土粉末，可能需要大量的水分，才能与水泥完美融合，容易导致混凝土回收利用成本直线上升，过细的混凝土粉末也会降低重新制作的混凝土材料承受重力的能力，不利于建筑的安全[5]。

混凝土再生材料需要根据粉碎后的材料性质进行合理分类，针对材料性质进行重新配比，确保再生材料质量和强度达标，从而满足建筑的安全性。从拆除老化建筑物回收的废弃混凝土材料中，可能含有其他建筑物结构中使用的木块、石膏板、金属、布艺纤维等杂质，需要使用专用废弃混凝土材料的分类机器进行筛选。将分类的废弃混凝土清洗过后进行粉碎作业，筛选适合进行混凝土再造的部分，重新根据得到粉末的性质进行配比，得到新的混凝土高活性水泥材料。

三、废弃混凝土回收利用材料性能指标

（一）混凝土粉末的吸水率

天然混凝土制作原材料，制作的混凝土结构稳固，密度大，很难出现空洞。废弃混凝土经过再生的得到的粉末，重新制成的混凝土材料，由于粉末表面粗糙，包含很多的不平整的部分，粉末的表面包裹水泥等其他杂质，可能导致循环利用的混凝土材料吸水速度快，吸水率高[6]。

不同的再生循环利用的混凝土测试表明，废弃混凝土材料粉碎的程度直接影响再生混凝土材料的吸水率，吸水率成先上升而后下降的趋势。在较短的时间内，通常在15分钟左右再生混凝土吸水饱和程度就能达到80%，经过20分钟左右能够达到98.8%。同一批次的建筑混凝土废料，粉碎后颗粒表面越粗糙，吸水率越高。当建筑混凝土废料粉末粒径达到1.5mm时，对再生混凝土的吸水率开始没有影响。

再生混凝土吸水量大的原因是，再生材料中往往含有25%以上的水泥或杂质，这些杂质导致混凝土强度降低，内部出现多个孔洞，直接导致材料容易吸收大量的水分[7]。

（二）混凝土粉末的强度

混凝土粉末对重新制作的混凝土材料强度会产生较大影响。为保证新生成的建筑材料在硬化能力，抗压力性能上达到建筑的使用标准，废弃混凝土粉碎后的粉末应该达到强度要求。通常再生材料需要保证内部结构稳定，不易产生裂缝和气泡，需要通过大量的实验检测的再生混凝土才能重新投入建筑的建造过程中。（三）混凝土粉末的耐磨性

从原始废弃混凝土材料经过加工的得到的颗粒直径在15-35mm之间的颗粒，在耐磨性试验中材料的损失率在45%左右，将同种废弃混凝土加工得到的直径在5-10mm的材料颗粒，损失率在21.5%左右。再生混凝土材料中，使用的来自于废弃混凝土材料的颗粒粒径越小，再生材料的耐磨程度越高，二者呈现正比的趋势[8]。

混凝土粉末形成的耐磨性往往较差，在一定压强环境下的再生混凝土磨损损失率往往高于20%，只有通过改变再生混凝土的水灰比，才能进一步提升再生混凝土的稳定性。

结论：混凝土材料在建筑过程中，是不可或缺的重要原料。提升混凝土材料的循环利用率，不仅能够降低建筑企业的原材料成本，更能够保护环境，为建设良好的市容市貌贡献一份力量。在混凝土废弃材料的重新利用过程中，再生材料应该尽量利用在非承重结构上，同时更具技术指标严格控制再生材料的配方比例，通过加强混凝土再生材料的强度和耐磨性，提高再生材料在重新利用过程中的稳定性，保证建筑设施经久耐用。国家应该大力推广混凝土废弃材料回收技术，以促进建筑行业的资源回收利用率的提升，同时保证将建筑作业对环境资源的影响降到最低，推进人与自然和谐共处社会的建设进程与发展。

[1]冯琪.废弃混凝土再生细粉对普通硅酸盐水泥水化的影响[J].混凝土世界，2015:78-81.

[2]周卫兵，朱教群，朱惠英，等.利用废弃加气混凝土制备陶粒加气混凝土砌块的研究[J].砖瓦，2014:36-39.

[3]杨秀丽，崔崇，崔晓昱，等.粉煤灰加气混凝土的煅烧活化及早强性能研究[J].混凝土与水泥制品，2014:1-5.

[4]孙庆合，魏永起，孟云芳.煅烧硅藻土改性高性能再生混凝土的制备及性能[J].混凝土，2012:129-133.

[5]陈梦成，丁小蒙，王凯，等.废建筑陶瓷再生混凝土研究现状与热点问题分析.材料导报，2012:303-306+316.

[6]沈大钦.再生骨料混凝土性能的研究.北京交通大学，2006:24-26.

[7]芦静夫.再生混凝土基本力学性能及微观机理研究.广西大学硕士学位论文，2013

[8]刘强.超高强高耐磨混凝土材料研究.湖南大学硕士学位论文，2009:39-42

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曲海龙，1994年4月出生，男，籍贯：山东青岛， 学历：本科，研究方向：材料科学与工程。