回收废弃混凝土骨料硫酸处理与粉煤灰的性能及可行性研究

王正一 吴真钟 刘浩蔷 苏子章 冉光花

（西北民族大学土木工程学院， 甘肃 兰州 730000）

0 前言

近些年来我国每年因新建、换修和报废等产生的建筑垃圾已经达到上亿吨，其中废弃混凝土骨料占建筑垃圾的比重相对较大。废弃建筑垃圾堆放面积需求很大，处理方式比较单一，代价较大，费用也十分昂贵。

欧美、日本等部分国家的建筑垃圾资源化利用已达到较高水平，我国建筑垃圾资源化利用意识薄弱，利用率不足 10%。随着时代的进步和社会的发展，回收并利用废弃混凝土已经刻不容缓，以求达到资源合理化利用、合理化分配。

该研究正是针对这一问题提出一个相对较科学合理的解决方案，回收废弃混凝土骨料经浓硫酸处理制备矿物添加剂混凝土。将废弃混凝土骨料筛分出粒径在 4.75mm—20mm的颗粒，用浓度为1mol/L的浓硫酸完全浸泡不同时间，在相对湿度90%，温度20℃左右环境下标准养护28天，之后研究其性能和细微结构并分析可行性。

1 实验

1.1 原材料

（1）普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，5%—20%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，强度为42.5MPa。

（2）废弃混凝土骨料：混凝土骨料来源于C30强度的废弃混凝土梁，先后经过人工、机器破碎，之后进行筛分4.75mm—20mm的骨料颗粒以作骨料原材料。

（3）砂：河砂，细度模数介于2.2—3.1之间的中砂。

（4）Ⅱ级粉煤灰：烧失量<8%，SO3含量<3%。

（5）水：未经处理的自来水，PH=7.2左右的水。

（6）浓硫酸：浓度为1mol/L的浓硫酸。

1.2 实验方法

（1）废弃混凝土骨料处理

以强度为30MPa废弃混凝土梁为原料，先由人工破碎，后经破碎机破碎。筛分并保留所需粒径大小的骨料，均分为A、B、C三组，用浓度为1mol/L的浓硫酸浸泡3d、7d和14d。

（2）再生粉煤灰添加剂混凝土的制备

按照标准C30强度的混凝土的配合比经行制备，加入适量粉煤灰，将制好的混凝土编号，放在标准养护室24h，脱模后在相对湿度90%，温度20℃左右环境下标准养护28天。

2 实验结果与分析

表1 不同浸泡天数混凝土28d抗压抗折强度表

表1是废弃混凝土骨料浓硫酸处理不同天数后28d抗压抗折强度实验结果表，图1是电镜下的表观结构图，对以上实验结果进行原因分析，原因如下：

1、再生骨料孔孔隙率较大，在单轴抗压和抗折时容易形成应力集中现象；2、由于再生骨料与新旧砂浆之间存在较为薄弱的粘结区域；3、再生骨料的强度本身较天然骨料低。4、粉煤灰的掺入，提高了再生混凝土的强度，掺入骨料中的效果明显。在水胶比0.46的试验中，掺入粉煤灰再生混凝土立方体强度和轴心抗压强度加均提高了 6%。5、骨料和胶凝材料接触处的孔洞数目较多，裂缝逐渐形成和发展。正常情况下骨料与浆体界面粘结得较好，表面密实、完整，仅有毛细管孔和少量的毛细裂缝存在，见图1。6、在养护28d后骨料与胶凝材料接触面区由于水化作用和矿物的脱水，致使浆体收缩产生许多大小不一的孔洞，导致骨料与胶凝材料接触面粘结比较薄弱,7、由于骨料的膨胀和浆体的收缩,在胶凝材料接触面区产生应力,使骨料与胶凝材料接触面区产生裂缝。8、抗压与抗折实验时，收到外力作用的骨料与胶凝材料接触面粘结进一步弱化，骨料与浆体间的裂缝迅速扩展,骨料破坏比较严重，抗压与抗折性能下降。

图1 B组电镜500倍下的表观结构

3 可行性分析

该实验制备的混凝土强度较标准混凝土地，适用性较广，可用于力学强度较低的环境，节约成本，实现资源的可回收利用，提高资源化利用率，为我国大量建筑垃圾分担压力，该项目具有一定的可行性。

4 结论

废弃混凝土回收制备再生混凝土有着较好的前景和优势，但是在其力学性能方面，仍然还存在着一些缺陷。再生混凝土对实现混凝土的循环利用和保护环境有着非常重要的意义。再生混凝土的强度有所下降，粘结作用较低，强度较标准强度下降了7—8MPa，但也有其自身的优势，该方面的研究将会大力进行。

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