廢棄粘土磚對再生水泥熟料燒成及性能的影響.pdf

1、全組分廢棄混凝土再生水泥技術是廢棄混凝土原級資源化利用的有效方式，不僅可以大幅提高廢棄混凝土的資源化利用水平、有效降低環(huán)境負荷，同時能夠緩解目前水泥工業(yè)所需天然礦產資源日趨匱乏的局面。實際的建筑垃圾中，廢棄混凝土往往與廢棄粘土磚（包括其表面包裹的廢砂漿）混雜在一起;如果對其進行分離處理，不僅技術上比較困難，而且勢必會提高再生水泥的生產成本。此外，廢棄粘土磚中的SiO2和Al2O3大部分以玻璃體形態(tài)存在，具有火山灰活性;如果能夠利用其中的

2、活性SiO2部分替代廢棄混凝土原料中由砂提供的惰性SiO2作為硅質原料，則可以改善再生水泥的生料易燒性、提高熟料質量。因此，根據(jù)我國現(xiàn)階段建筑垃圾的組成特點，從優(yōu)化再生水泥性能、減少原料分離成本、提高建筑垃圾利用率的角度，需研究廢棄粘土磚對再生水泥熟料燒成及性能的影響，探討再生水泥對復雜原料的適應性，為實現(xiàn)全組分廢棄混凝土再生水泥的工業(yè)化生產和實際應用奠定基礎。
　　本文首先分析了廢棄粘土磚的化學成分和礦物組成，結合CaO-SiO

3、2-Al2O3三元系統(tǒng)組成的濃度三角形分析，從理論上探討了廢棄粘土磚作為硅質原料煅燒硅酸鹽水泥熟料的可行性。在此基礎上，通過試驗研究了廢棄粘土磚配料對熟料燒成及其礦物特性的影響:以廢棄粘土磚及其表面包裹的廢舊砂漿為硅質原料煅燒水泥熟料，并采用傳統(tǒng)粘土質原料配料作為對比試樣;設計不同的率值匹配和煅燒溫度，通過易燒性試驗、XRD、巖相分析等試驗方法，研究各率值匹配和煅燒溫度下生料的易燒性以及燒成熟料的礦物特性。試驗結果表明:廢棄粘土磚作為硅

4、質原料煅燒硅酸鹽水泥熟料是完全可行的;與粘土配料相比，在相同率值匹配下，廢棄粘土磚配料的生料易燒性更好;廢棄粘土磚和粘土配料所燒成熟料與工業(yè)熟料相比，四種主要礦物衍射峰的峰型、峰位基本一致，廢棄粘土磚配料燒成熟料的礦物發(fā)育更完整、結晶程度更高;在相同石膏摻量、粉磨制度和工藝條件下，分別以廢棄粘土磚配料燒成熟料和工業(yè)熟料制備P·(I)型水泥，廢棄粘土磚配料試樣的3d抗壓強度略低，但28d抗壓強度高于工業(yè)熟料試樣的38.66％。這部分研究不

5、僅可為后續(xù)試驗的配料設計和確定燒成溫度提供依據(jù)，同時也是分析廢棄粘土磚對再生水泥熟料燒成和性能影響的理論基礎。
　　本文進一步研究了不同比例的廢棄粘土磚和廢棄混凝土混合配料對再生水泥熟料燒成及性能的影響。基于課題組前期研究成果以及本論文第一部分的試驗結果，選取適宜的率值匹配和燒成溫度;設計廢棄粘土磚與廢棄混凝土按照三種不同比例(4∶1、1∶1、1∶4)參與生料配料，以完全廢棄粘土磚配料和廢棄混凝土配料作為對比試樣;研究了各試驗組再

6、生水泥的生料易燒性、熟料礦物組成和礦物形貌、水泥凈漿強度以及水化產物的微觀形貌。試驗結果表明:隨著廢棄粘土磚在生料配料中所占比例的提高，熟料中f-CaO增加（但均在國標限值1.5％以下）;燒成熟料的外觀越接近工業(yè)熟料，且A礦結晶程度提高，發(fā)育越好;熟料礦物的衍射特征峰愈加尖銳且愈高;燒成熟料所制備的再生水泥在不同齡期的水化強度均有所提高。為了探討廢棄粘土磚對全組分廢棄混凝土再生水泥熟料燒成及性能的影響機理，論文對不同原料和率值配料進行了

7、熟料燒成動力學參數(shù)的計算分析。對廢棄粘土磚配料和粘土配料的分析結果表明:不同率值匹配和煅燒溫度下，廢棄粘土磚配料煅燒熟料，硅酸三鈣C3S形成的表觀活化能均低于粘土配料，表明廢棄粘土磚作為硅質原料比粘土質原料更具有降低熟料燒成熱耗的潛力和節(jié)能優(yōu)勢;在石灰飽和系數(shù)KH相對較高時，硅率SM對熟料燒成動力學的影響甚微，表明廢棄粘土磚作為硅質原料時可以考慮選擇兩高率值配料。對不同比例廢棄粘土磚和廢棄混凝土混合配料的分析結果表明:隨著廢棄粘土磚在生