废弃混凝土再生水泥技术的研究

郎建辉

(中材国际环境工程（北京）有限公司，北京市 100102)

废弃混凝土再生水泥技术的研究

郎建辉

(中材国际环境工程（北京）有限公司，北京市 100102)

通过以废弃的混凝土作为制作材料，是实现对废弃资源的循环利用而衍生出再生水泥的必经环节。本文主要以了解废弃混凝土再生水泥的相关内容的基础上，介绍相关该项技术最近的研究进展，并以废弃的混凝土为出发点对未来关于再生水泥技术的研究提出展望。

废弃混凝土 利用 再生水泥 技术

一、前言

混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称，它广泛应用于土木工程，也是全球使用最频繁的建筑材料。假如混凝土被废弃之后将会占据建筑垃圾行列的首要位置。根据相关研究数据结果表明，随着建筑工程的迅猛发展，今后国内的遭到废弃的混凝土规模和数量将会按照8%的速度递增，预测至2020年突破3.68亿t，假如这么庞大的混凝土未得到再次利用，那么不仅对环境进而建材行业来说是种负担，对资源本身也是种极大的浪费行为[1]。

废弃物转化为资源目前主要有原级资源化以及次级资源化这两大途径，其中前者指的是对被废弃的材料进行再次利用，进而生产出新型的同类别的产品，这是实现废弃资源利用较高的途径。以被废弃的混凝土作为再次利用的基本原料，进而生产出再生的水泥与骨料，这是对废弃物进行原级资源化的过程，通过把两种再生的产品再次使用在混凝土中，则可完成对混凝土废弃材料的再次利用。近几十年以来，很多研究重点关注得是再生骨料，然而混凝土内部成分较为繁杂，加上受骨料技术等因素的制约，国内当前再生骨料的开发成本较高，并且在提高产品性能方面经验不足，制约其利用率的提高[2]。另外，再生骨料的核心技术是以被废弃的混凝土内部的粗骨料作为基本利用对象，并且对砂浆的利用将会消耗更多的成本，而大部分的水泥石却未能得到高效的利用。国内水泥的产量处在全球各国生产的前列，增速为18.14%，虽然如此，国内的水泥生产却面临着其基本原料（如石灰石）的匮乏，这就使得通过对废弃的混凝土作为基本材料进行再生水泥的配置和生产具备了现实意义[3]。

二、利用废弃的混凝土进行制备再生水泥的基本研究

以废弃的混凝土作为基本原料以制备和煅烧水泥，通常情况下是经过如下两中形式实现：选择被废弃的混凝土内部的粗骨科作为部分替代原料以减少石灰石的使用量，发挥水泥钙质基本原料的作用；选择被废弃的混凝土绞碎后存在的砂浆或者是微粉以及硬化了的水泥石作为制备水泥的生料成分。

石灰石作为混凝土结构成分中常用的粗骨科类型，是制备水泥不可或缺的重要钙质性原材料。以学者万朝均为代表的等研究人员吧废弃的混凝土作为试对象，将其破碎并分离后，以取得石灰石作为主要成分的且颗粒直径大约在5～20毫米的颗粒，将其作为取代性原料代替了天然的石灰石作用，运用该技术制备出来的水泥前三天强度较低，但是经过二十八天之后其强度可满足52.5级别制备水泥的技术硬性要求，并且该项技术已经获得相应的技术专利授权。

废弃的混凝土在烧制再生骨料环节中，其中残存量约为5%的颗粒其基本成分构成是水泥石。捷克相关的技术研究队伍对取得颗粒直径约为 0～17mm的混凝土颗粒进行实验研究，将其作为水泥生料的基本构成成分，然后加入富含钙质的石灰石、CaF2的矿化剂和铁质的反应原料，于一千四百多摄氏度的环境下煅烧熟料，最终生产出来的水泥其具备的强度竟高于一般原料制备的水泥[1-2]。被完全破碎的混凝土，其内部的砂石同水泥石会充分粘连，难以被硬性分离。相关研究学者正是通过发挥内含砂石的水泥石作为制备水泥的新原料。例如山东大学以陶珍东为代表的研究学者选择热处理，综合机械粉碎的力量，将基质胶凝组分从被废弃的混凝土内部成分中分离出，并将其作为制备水泥的基本原料，当加入 20%的这类物质时，制备出的水泥强度同一般使用生料制备水泥差异不显著。

以内富有砂的被废弃的混凝土各成分作为制备水泥熟料的基本原料，主要是受核心技术的限制，就是如何使得结晶态 SiO2实现活化技术。砂内部多数的矿物组成是石英，内含 SiO2具备高度的结晶度，难以在煅烧环节将其分解出反应活体性，这样就难以实现将其同CaO充分结合以生成C2S的目标，进而制约了生料的烧制程度。正是由于这类型的颗粒直径较大，可能会对熟料内部成分的硅酸盐类矿物的生成与晶型造成负面影响。以万惠文为代表等人员的实践研究显示，一旦使用过多的被废弃的混凝土作为替代石灰石数量增多，烧制出来的熟料内部的f-CaO数量会相应的升高，这就会导致熟料的水平和质量降低；以陶珍东为代表的相关研究也出现了此类现象：随着基质胶凝组分加入的数量越多，越加重了生料的难烧性，导致熟料的强度显著降低；以王晓波为代表的研究者选择被废弃的混凝土以及大部分属于废砖结构的建筑垃圾作为基本原料烧制熟料，越多的建筑垃圾数量，那么熟料具备的强度越低，并且他们均将这些现象产生的原因解释为被废弃的混凝土作为原料内部富含惰性SiO2[1-3]。

三、以全组分的视角对被废弃混凝土制备再生水泥进行研究

当前很多以被废弃的混凝土作为制备再生水泥基本的原料，都须对给予组分和分离。理论上能够将被废弃的混凝土内部的全部组成部分作为基本原料用以制备形成再生水泥，并且这样的方式具备较多的优势：不用对废弃的材料进行分离，又可以减少成本制作成本，满足大量生产的经济需求；废弃的材料内部含有未水化的水泥颗粒，硬化的水泥石和各种杂质离子均有助于燃烧，降低燃烧成本，促进熟料烧制的快速完成；通过利用科学的活化技术，促进 SiO2的活性反应，有助于提高熟料的性能。

日本以Fuminori教授为代表的研究学者开展过相同的试验活动，对废弃的混凝土给予全面粉碎之后，添加含有SiO2、Al2O3以及Fe2O3的原料后，进行联合制备生料以及烧制熟料，其结果显示所得的熟料用于制备再生水泥其性能同一般的水泥无显著差异，其胶砂的强度为 44MPa[2-3]。以全组分的新视角探究利用被废弃的混凝土为基本原理制备再生水泥。主要是选择以石灰岩作为主要粗骨料的被废弃的混凝土内部所有的组分用以替代一部分的石灰石以及粘土，之后加入适量石灰石以及用以校正的原料，完成配料之后作为制备再生水泥所需的熟料。这提示了这类型的再生水泥所需的熟料具备C3S、β-C2S、C3A、C4AF等基本矿物组成成分：混凝土内部存在多种微量例子具备促进燃烧和融化的作用，加快阿利特以及贝利特生产速度，进而烧制熟料的温度能够月降为一千三百三十三摄氏度；这样的熟料不仅具备良好强度性能，也适应硅酸盐制备水泥所需熟料的技术硬性要求。

四、结束语

进入新的社会时期，国内水泥工业领域出现了显著性的发展，最瞩目的变化则是倡导节约型的资源利用和发展，倡导应用先进的技术以及鼓励循环经济的发展作为带领水泥工业发展内部经济的重要方向，尤其注重对废渣进行再次利用，以实现资源再生化的目标。以被废弃的混凝土作为制备再生性水泥的基本原料，不仅实现了对废弃资源的初步利用，降低废弃物对环境造成的负担和污染，也有效地缓和了水泥原料供需不足的矛盾。随着再生水泥技术的不断发展，对环境以及资源的贡献度越来越大，今后该领域的研究将会重点关注水泥混凝土技术的应用和发展，以将该领域的研究推向更加广阔的方向，为人类社会创造更多的资源财富。

[1]王海霞,倪文,姜涛,李德忠.房山砂质煤矸石热活化的影响因素分析[J].化工学报,2011,7(06):118-119.

[2]王程,施惠生.废弃混凝土再生利用技术的研究进展[J].材料导报,2010,7(01):121-151.

[3]万朝均,袁启涛,刘立军,张廷雷,刘连川,李有光.废弃混凝土代替天然石灰石煅烧水泥熟料实验[J].重庆大学学报,2008,7(09):107-124.

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1007-6344（2015）02-0003-01