水泥掺量与再生废弃水泥基材料性能的关系＊

朱 斌

(浙江师范大学校园建设管理处，浙江金华 321004)

水泥掺量与再生废弃水泥基材料性能的关系＊

朱 斌

(浙江师范大学校园建设管理处，浙江金华 321004)

在蒸压条件下对废弃水泥基材料的再生进行了研究.测试了再生废弃水泥基材料的密度、强度、吸水率等随水泥掺量的变化.结果表明：随着水泥掺量的增加，废弃水泥净浆、废弃水泥胶砂的强度及密度不断增大，吸水率减少;废弃混凝土的强度增大，密度无显著变化，吸水率在水泥掺量为15% ～20%时达到最小值后回升.

水泥;蒸压;废弃水泥基材料;密度;强度;吸水率

我国对废弃混凝土再生性能的研究起步较晚，但也有部分专家学者取得了一定的成果.其中肖建庄课题组［3］优化了再生骨料的生产工艺;杜婷等［4］将再生骨料本身的强度进行了进一步的提高;柯国军等［5］研究了再生骨料的替代率与坍落度的联系.而利用废弃混凝土中的未反应的硅质材料掺加一些其他的材料在蒸压条件下形成水化硅酸钙，形成具有一定强度的再生混凝土，是利用废弃混凝土的新型渠道.本文就水泥作为掺料对废弃水泥净浆、废弃水泥胶砂、废弃混凝土这3种废弃水泥基材料的性能影响提供了部分实验数据.研究结果有助于确定蒸压再生水泥基材料中合理的水泥掺量，该掺量可用于蒸压灰砂砖、预制构件、蒸压高强度混凝土制品等再生产物的制备.

1 实验

1.1 原材料

水泥：市售42.5R普通硅酸盐水泥.

废弃水泥净浆：采用水灰比为0.30的42.5R普通水泥净浆，龄期为180～360 d，经烘干、磨细(0.08 mm 筛，筛余为2.0%)后备用.

废弃水泥胶砂：采用 m(42.5R 普通水泥)∶m(水)∶m(标准砂)=1 ∶0.5 ∶3.0 的水泥胶砂，龄期为180 ～360 d，经烘干、磨细(0.08 mm 筛，筛余为 2.5%)后备用.

废弃混凝土：采用 m(42.5R 普通水泥)∶m(水)∶m(石英砂)∶m(石英岩碎石)=1 ∶0.50 ∶1.88 ∶2.62的混凝土，龄期为180 ～360 d，经烘干、磨细(0.08 mm 筛，筛余为2.5%)后备用.

1.2 实验方法

采用蒸压养护的方法是参考蒸压灰砂加气混凝土的生产工艺，其主要原材料在高温高压下经过10～12 h的养护，能充分完成水化和水热合成反应，并达到一定的强度，此后抗压强度几乎不再继续增长，它不同于一般混凝土在自然养护条件下强度增长需要较长的龄期.同时，蒸压养护可以提高水泥与再生水泥基材料的水化作用，使之完全水化，对其性能的提高有显著效果［6］.

将废弃水泥净浆、废弃水泥胶砂、废弃混凝土分别用球磨机球磨90 min后备用，按不同的水泥掺量干混均匀，再加拌合用水充分搅拌成模(三联试模31.6 mm×31.6 mm×50.0 mm).成型后静置12 h，入蒸压釜内，在203℃，1.5 MPa的高温高压蒸汽环境中养护12 h，完成后冷却12 h，至室温出釜［7］.

出釜后称量并计算得到试块的蒸后密度即湿表观密度;随后放入105℃的烘箱中干燥6 h，冷却后称量，计算得到试块的烘后密度即干表观密度;再放入养护室20℃的水中48 h后，在饱和面干状态下称量，由此计算吸水率;最后，在自然条件下干燥72 h后，进行抗压强度试验.

2 实验结果和讨论

2.1 水泥掺入对废弃水泥净浆的密度、强度、吸水率的影响

在用水量不变的情况下，逐渐增加水泥掺量，其试块的制备见表1，水泥掺量对废弃水泥净浆的密度、强度、吸水率的影响见图1～图3.

表1 净浆掺和水泥的试块配备g

图1 水泥掺量对废弃水泥净浆密度的影响

图2 水泥掺量对废弃水泥净浆强度的影响

图3 水泥掺量对废弃水泥净浆吸水率的影响

由图1～图3可以看出，在蒸压作用下，伴随着水泥掺入量从0增加至25%，废弃水泥净浆的密度、强度不断增大，吸水率减小，其密度在水泥掺量至10%以后显著增加，吸水率在水泥掺量至10%后显著减少.

2.2 水泥掺入对废弃水泥胶砂的密度、强度、吸水率的影响

在用水量不变的情况下，逐渐增加水泥掺量，其试块的制备见表2，水泥掺量对废弃水泥胶砂的密度、强度、吸水率的影响见图4～图6.

表2 胶砂掺和水泥的试块配备 g

图4 水泥掺量对废弃水泥胶砂密度的影响

图5 水泥掺量对废弃水泥胶砂强度的影响

由图4～图6可以看出，在蒸压作用下，伴随着水泥掺入量从0增加至25%，废弃水泥胶砂的密度、强度不断增大，吸水率减小，其密度与强度在水泥掺量至20%以后显著增加.

2.3 水泥掺入对废弃混凝土的密度、强度、吸水率的影响

废弃混凝土试块的配合比配备见表3，水泥掺量对废弃混凝土的密度、强度、吸水率的影响见图7～图9.

图6 水泥掺量对废弃水泥胶砂吸水率的影响

表3 废弃混凝土掺和水泥的试块配备 g

图7 水泥掺量对废弃混凝土密度的影响

图8 水泥掺量对废弃混凝土强度的影响

图9 水泥掺量对废弃混凝土吸水率的影响

由图7～图9可以看出，在蒸压作用下，伴随着水泥掺入量从0增加至25%，废弃混凝土的密度变化不明显，强度在掺量为20%左右最高，吸水率在掺量15%～20%时到达最小值后回升.

3 结论

在蒸压养护条件下，采用先干混后拌合的方法，在水泥掺入量为0～25%时，废弃水泥净浆试块和废弃水泥胶砂试块随着水泥掺量的增加，强度和密度不断增大，吸水率减少，净浆试块在水泥掺量达到10%以后其变化特征更为显著，胶砂试块的密度与强度在水泥掺量至20%以后明显增加;废弃混凝土试块的密度不明显增大，强度在掺量为20%左右最高，吸水率在掺量15%～20%到达最小值后回升.

以上数据可为废弃水泥基材料中的剩余胶凝材料和硅质材料的再生利用提供参考，便于在满足密度、强度、吸水率的基础上，寻求最佳水泥掺量的再生制品.

［1］王金成.浅谈再生混凝土的研究现状与展望［J］.山西建筑，2009(15)：141-142.

［2］林翔，苗英豪，张金喜，等.废弃水泥混凝土再生利用发展现状［J］.市政技术，2009(5)：36-38.

［3］肖建庄.再生混凝土材料与结构研究新进展［J］.世界科学，2006(12)：29-31.

［4］杜婷，李惠强，吴贤国.混凝土再生骨料强化试验研究［J］.新型建筑材料，2002(3)：6-8.

［5］柯国军，张育霖，贺涛，等.再生混凝土的实用性研究［J］.混凝土，2002(4)：47-48.

［6］程蓬.影响蒸压灰砂加气混凝土抗压强度的因素研究［J］.新型墙体材料与施工，2004(5)：1-3.

［7］叶青，马成畅，李燕.由干混蒸汽法制得的水泥硬化浆体及其性能［J］.建筑材料学报，2010，13(5)：654-658.

A study on the relationship between cement content and performance of recycled cement-based materials

ZHU Bin

(Department of Campus Construction and Management，Zhejiang Normal University，Jinhua Zhejiang 321004，China)

The regeneration of waster of cement-based materials was studied under autoclave conditions.The variation of properties of recycled cement-based materials，such as density，strength and water absorption，with cement content was tested.The results showed that for waste cement hardened paste and waste cement mortar，the density and the strength increased with increased cement content，the water absorption reduced with increased cement content;and for waste concrete，the strength increased with increased cement content，the increase of its density was not obviously changed，the minimum water absorption reached when the cement content ratio was 15%to 20%，with cement content of more than 20%，it increased.

cement;aotoclaved;waster of cement-based materials;density;strength;water absorption

X799.1

A

0 引言

2012-04-25

浙江省金华市科技局科学技术研究计划项目(2011-1-089)

朱 斌(1979－)，男，浙江金华人，工程师，硕士.研究方向：土木工程.

1001-5051(2012)03-0357-04

(责任编辑 杜利民)

近年来，随着国民经济的高速发展，新建项目、拆除改造等项目日益增多，由此产生的建筑垃圾也空前增加.据不完全统计，全国每年产生的建筑垃圾达2亿吨以上，其中废弃混凝土约占建筑垃圾的30% ～40%［1］.废弃混凝土占用了大量的土地，污染环境，而且随着建筑业和公路交通业的迅猛发展，废弃混凝土的产生量将呈逐年上升的趋势，到2020年预计将达到20亿吨［2］.面对自然资源日益短缺，建筑废弃物日渐增加的严峻形势，废弃混凝土的再生利用已引起许多国家的重视，各国政府和研究机构纷纷制定政策、发展新技术，以促进建筑废弃物尤其是废弃混凝土的再生利用.对废弃混凝土进行回收利用对于保护环境、节约资源、发展生态建筑具有重要意义，其研究和应用将成为我国未来混凝土发展的趋势.