废弃混凝土机械力化学活化再利用研究

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2、、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：龇导师签名：绺日期：必山东大学博士学位论文一废弃混凝土机械力化学活化再利用研究摘要自然资源的大量消耗和不合理利用造成了自然资源的日益短缺，充分利用各种废料、努力节约自然资源已成为工业生产中的方向之一。废弃混凝土作为建筑施工和拆除旧建筑产生的废料，弃置不用既会造成环境污染，又是巨大的资源浪费。多年来，人们对废弃混凝土的再利用进行了大量研究，并取得了许多研究成果。迄今为止，废弃混凝土的再利用研究大多是再生骨料混凝土的研究，但废弃混凝土中的胶凝基质组分一硬化水泥浆

3、体(HCP)用于再生混凝土存在着许多问题，HCP在水泥生产中的再利用也未见研究报道。将废弃混凝土骨料分离后形成的以HCP为主要组成的细废弃混凝土部分(FWC)用作为水泥混合材料或水泥原料，可使它们得到科学、有效的合理利用，并节省天然原料资源，实现废弃物料资源化。这对于我国经济的长期可持续发展无疑具有重要的社会意义。本文进行了废弃混凝土骨料分离方法、分离后的FWC进行机械力化学活化后作为水泥混合材料制备水泥和作为水泥原料煅烧水泥熟料的试验研究，分析和探讨了FWC在熟料煅烧、水泥粉磨秆水泥水化过程中的作用机理．旨在为FWC在水泥生产中的再利用提供理论和

4、实践依据。本试验研究分为废弃混凝土骨料与HEP的分离、分离后的FWC作水泥混合材料和作水泥原料进行熟料煅烧三个主要部分。废弃混凝土骨料与HCP的有效分离是二部分材料合理再利用的关键。采用了表面活性剂处理和热处理二种方法结合机械粉碎进行了废弃混凝土骨料与HCP的分离试验研究。试验结果表明，掺加适当的表面活性剂可明显提高废弃混凝土骨料与PHC的分离效率．但阴离子表面活性剂木质素磺酸盐(CLS)、十二烷基硫酸钠(SLS)和强极性表面活性剂三乙醇胺(TEA)的分离效果比非极性表面活性荆好得多，其原因是它们在骨料与基质界面上的定向吸附更有效地降低了界面结合能

5、，因而明显降低了界面结合强度。热处理温度对骨料和基质的分离效率有显著影响。热处理温度较低时，分离效率提高幅度不大；但500℃热处理后．分离效率显著提高。振动磨和球磨机的粉碎分离效率存在明显差别。粉碎分离后的FWC收率、化学组成及其粒度分布的综合测定结果表明，振动磨的粉碎分离效率优于球磨机粉碎。对于掺加表面活性剂情形，后者的FWC收率均高于前者，但较大颗粒含量及Sioz含量也高于前者。对于热处理情形，处理温度较低时．后者的FWC收率高于前者；500℃高温热处理时，FWC收率明显低于前者。球磨粉碎的FWC中较大粒度的物料含量明显大于振动摘要磨粉碎。结果

6、表明，球磨粉碎时进入FWC的骨料比例高于振动磨粉碎，其原因是研磨介质对物料的体积粉碎使骨料表面较多的棱角突出部分发生结构破坏和断裂从而成为小颗粒。根据热膨胀和水化物脱水现象首次提出了界面疏松区模型。该模型较好地解释了骨料与胶凝组分基质在热膨胀应力、HCP水化物受热脱水条件下的分离机理。FWC作水泥混合材料时，在相同粉磨条件下，水泥的粉磨效率明显提高，衰现在0．08mm方孔筛筛余减小、比表面积提高及微细颗粒含量增大·FWC较低的Bond粉碎功指数wi证明其易磨性较好，其中表面活性剂CLS和TEA处理及500℃熟处理的易磨性相对更好。试验结果表明，掺加

7、上述表面活性剂处理的FWC磨制的水泥中，小于10urfl的颗粒含量比未经处理的提高60％以上，28天强度提高】0％以上：掺加15％500℃处理的FWC的水泥强度比未处理的提高近15％，与纯熟料水泥相差甚小。其原因是表面活性荆的助摩作用减少了用于破坏颗粒团聚体的无效功耗：高温热处理后的FWC结构疏松，强度降低。首次提出了用Wi表征物料粉碎动力学的新方法。该方法可更直观地反映粉磨速度与物料易磨性的密切关系。根据料层粉碎理论和选择性粉碎机理，从理论上解释了FWC中砂粒所含结晶Si0：在水泥粉磨过程中对硬化HCP水化物或其脱水相的微粉磨介质作用，FWC的掺

8、入量增大时，水泥的标准稠度需水量有所增大，胶砂流动度相应减小。凝结时间相对延长，各龄期强度也相应降低。但强度降低幅度小于或