建筑垃圾再生微粉基本性能及应用

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摘要：建筑垃圾制取再生微粉，将污染物转变成可用物，实现建筑垃圾环保安全利用产业化，具有解决建筑可持续发展问题的潜力。简述了再生微粉的制备方法及组成成分，研究了再生微粉的基本力学性能及物理性能，并介绍了再生微粉制品的应用情况。

关键词：建筑垃圾；再生微粉；基本性能；应用

0引言

目前，建筑垃圾通常会经过破碎，以加工制备再生骨料，然而在破碎、筛分再生骨料等过程中地会产生约有1/10左右的微粒，这些粒径小于0.16mm，如果漂浮于大气中极易造成不同程度的大气污染，我们将这些颗粒的聚合物称作再生微粉。国内再生微粉的原材料来源普遍，种类繁多；矿物质成分与粉末成分的差异，导致粉末基本特征信息分散大，周期性弱。

1再生微粉的来源及制备

与粉煤灰、矿渣等矿物掺合料不同，再生微粉由于其组成的多样性和复杂性，其组成也比较复杂。建筑垃圾再生微粉的主要有氧化钙、二氧化硅、氧化铝等一些化学成分，在这些化学成分中一般氧化钙的含量较高。但由砖块生产的再生微粉中的二氧化硅含量较高，而在混凝土破碎产生的再生微粉中的含量则相反。这是因为水泥的主要原料是石灰质原料，氧化钙可从混凝土微粉中获得，二氧化硅和氧化铝可从砖块骨料中得到，也能够由废混凝土微粉中获得一部分二氧化硅。因此，原料的种类对粉末化学成分的影响非常大。通过化学强化或者是物理强化的方法，能够将再生微粉转化为再生骨料的副产物储存起来。增强水泥浆液的化学强化方法主要有聚合物乳液浸泡法、火山灰浆液浸泡法等，其中产生的再生微粉较少。物理法有颗粒成型、内研磨等，再生微粉在引风机的作用下随气流进入集尘器收集。再生微粉的制备一般分为以下几个环节：第一步，使用大型破碎机将形状较大的建筑垃圾块进行第一次粉碎，接着采用风选、磁选的方法进一步清除建筑垃圾中的钢筋、塑料、木块等不能利用的物质；第二步，使用人工筛选方法，对建筑垃圾中的杂质进行第一次筛选和第二次分选，再通过专用的粉磨设备将建筑垃圾中的碎块表面的废泥分离出来；第三步，由二次破碎机进行破碎，再通过筛分系统对不同粒径的粗骨料进行二次破碎；最后一步，用专用的粉磨设备将筛分后的碎块粉碎。

2再生微粉的基本特性

2.1化学和矿物成分

几种有代表性的粉体与P.O42.5级水泥和Ⅱ级粉煤灰主要化学成分的比较见表1。不同种类的微粉中，其化学成分的相应含量不尽相同。将砖块再生微粉、混凝土块再生微粉和混合型再生微粉进行比较，可以发现不同的原料对微粉的化学组成有很大影响，再生微粉具有强大的潜在的活性，能够当作水泥基材的掺合料使用。

2.2物理特性

可再生微粉的表观密度的值一般在2600kg/m3左右，但因为制备方式、检测手段和方法的不同，使得它的各项物理性能指标存在较大不同。从根据一些研究学者的数据（表2）可知，制备方法对各项指标的影响很大。再生微粉的物理性能数据显示了其具有高于水泥颗粒的比表面积、而且粉尘粒径小有利于增强再生微粉活性，达到较好的填充效果，但缺点是使用过程中需要消耗大量的水分。

2.3再生微粉的活性

粉末状物质主要由水泥颗粒（没有水化）、水泥块石（已经水化），集砂粒和烧制的粘土颗粒。活性主要取决于含水凝胶材料，以及烧结粘土砖中未成型或结晶质量不好的杂质。按照相关的国家标准对活性指标的标准测试，再生微粉的活性率应该在在0.6~0.7之间，其他的性能指标也能够接近或达到国家规范规定的粉煤灰标准。通常来讲，再生微粉的活性也基本能达到作为活性掺合料使用的技术标准，若是在配置过程中能够进行温度控制，并且配合活化剂一同使用，还能够获得活性更高的再生微粉。

3再生微粉的应用

3.1再生微粉物理性能的应用

由于再生微粉的使用会对原有混凝土造成一定的影响，两者混合后，其物理性能必然会发生变化，所以有相当一部分学者对再生微粉进行了深入的研究。试验再次结果说明：在混凝土中加入再生微粉，对提高混凝土的早期抗裂性效果明显。混凝土的裂缝的第一次开裂的时间出现延迟，裂缝的宽度最大值与长度的最大值都发生了明显的缩小，侧面再次证明了再生微粉能够有效混凝土早期抗裂性。对再生微粉与胶砂混合后的抗折强度、抗压强度进行研究分析，再将微粉作为矿物掺合料参与配制，采用不同含量的胶砂取代水泥，从而研究再生微粉配制混凝土试件的力学性能，试验结果说明：混凝土试件中掺入再生微粉不仅改善了试件的凝聚成形时间，而且对试件的内部成分和力学性能产生了有利影响。也有学者用再生微粉研究保温型砂浆的性能，以及再生微粉的含量对不同绝热砂浆取代率下抗压能力、软化程度、物理机械性能和热导率的影响。还有学者将再生粉末加入混凝土中，对混凝土试件进行力学性能研究，表明只要通过一定的方法对参入量调整配合比，混凝土便会具有良好的保塑性、粘聚性以及保水性。

3.2化学性能对再生微粉的应用

对再生性微粉本身的研究，也有可能对其性能有一定的影响，当它与原始微粉混合后，很有可能改变其内部结构，产生有利的效果。再生砂浆的粒径、密度和亲水性系数均高于石灰岩矿粉，满足我国标准的规范对沥青混合料矿粉的要求。基于此，部分研究人员利用了这一状况，进行了研究，测定了试验配制的可再生水泥砂沥青胶浆的塑性、软化点、针入度和粘度等性能指标，试验表明：针入度指数与温度敏感性指数呈反比关系，但针入度相对较小，温度敏感性线较高；微粉剂的加入，有利于提高沥青胶浆等效软化点；温度的改变较大，沥青粘度的变化不大，表明加入再生水泥砂浆的成分后，提高了沥青胶浆的稳定性；此外，辽宁建筑科学研究院相关的研究人员通过研究混凝土再生微粉，使用再生微粉以用不同的掺入量取代相应的水泥成分，并分阶段对不同试块进行试验，研究其力学性能，分析发现：再生微粉的含量越高，水泥的掺量越大，制备的混凝土再生微粉具的可用性和可靠性越好。另外，有学者研究了经过废弃的混凝土巨石块与废砖块等混合加工成的再生砂，进一步研究了其再生砂取代率和水胶比等因素对砂浆性能造成的影响。研究表明，再生砂取代率以及水胶比对再生砂浆抗压强度和抗折强度有重要影响。

3.3关于再生微粉应用的建议

（1）就目前的研究趋势而言，仍然存在一些问题，即在废混凝材料和废砖的早期收集过程中，并没有检查混凝土和砖块的质量，而是进行了全面的回收，这可能会对研究产生某些影响。（2）关于再生微粉的储存问题，由于天气原因，空气中掺有水蒸气或其他物质，因此不能做到完全密封，而天气原因会影响再生微粉的纯度。（3）关于再生微粉的性能研究范围偏小，现阶段只是研究了微粉含量对再生产品机械性能的影响，缺乏其他性能方面的研究。（4）近年来再生混凝土试块的加工成品相比于普通混凝土试块重量较轻，如果将水泥、外加部分保温材料和硅质材料与再生微粉配置使用可以加工成具有保温、隔热功能的轻质再生混凝土制品。

4结束语

基于目前再生微粉基本性能的研究，有必要对再生微粉代替部分水泥、掺和料等加工成新型混凝土、砖块制品的应用进行研究，这一前景光阔，会成为之后相当长一段时间内学术界研究的热点课题；再生微粉的使用一番方面能改善了混凝土等制品的抗压性能，增强了其早期抗劈裂性，而且能够有效节约天然砂资源，减少建筑垃圾对环境的污染，并能充分利用能源。

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作者:李进军 单位:山西省建筑材料工业设计研究院有限公司