石灰石质粗骨料废弃混凝土的粉磨特性及其粉体性能评估研究

摘要

随着城市化进程不断加快，房屋的拆除、新建以及改扩建项目不断增多，导致了建筑材料需求量的激增，但是也产生了大量的建筑垃圾;在建筑垃圾中最大的组分就是废弃混凝土，其中石灰石质粗骨料废弃混凝土数量最大。论文通过对目前废弃混凝土的产生和再生利用技术进行了分析，并针对其研究中存在的问题，首次提出将石灰石质粗骨料废弃混凝土进行混合破碎、粉磨制成全组分废弃混凝土磨细粉（以下简称:废弃混凝土粉）并作为水泥混合材使用，重点研究了废弃混凝土的粉磨特性，并探讨了废弃混凝土粉活性评价的方法及其对水泥性能的影响;在此基础上，进一步研究了废弃混凝土粉活性的激发并探讨其激发机理。主要研究内容和结果如下:
　　(1)采用球磨机对废弃混凝土进行球磨，测定不同球磨时间废弃混凝土粉的45μm和80μm筛余量、比表面积和粒度分布，并以水泥熟料、石灰石、粉煤灰和矿渣进行对比，结果表明:废弃混凝土的最佳球磨时间为20 min，且球磨20 min时，与熟料、石灰石、矿渣和粉煤灰相比，废弃混凝土粉的比表面积最大;废弃混凝土粉的粒度分布与石灰石粉相似，主要集中在0～10μm和＞65μm范围内。
　　(2)对废弃混凝土粉的化学成分和矿物组成进行了分析，结果表明，与水泥相比，废弃混凝土粉的烧失量和SiO2含量较高;其矿物成分主要为CaCO3、SiO2和水泥水化产物氢氧化钙;废弃混凝土粉在粉磨过程出现分相现象，导致细粒度区间石灰石含量较高，粗粒度区间石英砂含量较高。
　　(3)采用三种不同的方法对废弃混凝土粉的活性进行评价，结果表明:火山灰性试验法和快速电导率法均不适用于评价废弃混凝土粉的活性，强度活性指数法能准确地对其活性进行评价;废弃混凝土粉具有一定的活性，但其活性较小。
　　(4)研究了废弃混凝土粉对水泥物理性能和水化性能的影响，结果表明:废弃混凝土粉对水泥标准稠度需水量无影响，但缩短了水泥凝结时间，改善了水泥的泌水性能，并降低了水泥砂浆早期体积的收缩;掺量不高于10％时，废弃混凝土粉对砂浆的早期强度影响不大，当掺量大于10％时，砂浆各龄期的强度均大幅度降低;废弃混凝土粉的掺入降低了水泥的水化放热量，且与水泥发生了水化反应，生成单碳铝酸钙水化产物，并抑制了钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙产物的转化。
　　(5)研究了不同化学激发剂对废弃混凝土粉活性的激发及其激发机理，结果表明:传统的Na2SO4、CaCl2和Ca(OH)2等化学激发剂对废弃混凝土粉不具有激发效果;F激发剂通过促进水泥中铝酸盐矿物相的水化，加速了废弃混凝土粉与铝酸钙水化产物的反应，从而有效地提高了废弃混凝土粉的活性。

目录

声明

摘要

符号/缩写说明

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 废弃混凝土再生利用的研究现状

1．2．1 再生骨料混凝土

1．2．2 再生水泥

1．2．3 再生微粉

1．2．4 目前存在的问题

1．3 课题研究的意义、研究内容及技术路线

1．3．1 课题研究意义

1．3．2 研究内容及技术路线图

第二章 实验原材料、设备和试验方法

2．1 实验原材料

2．1．1 废弃混凝土

2．1．2 水泥

2．1．3 矿物掺合料

2．1．4 标准砂

2．1．5 试验用水

2．1．6 激发剂

2．2 主要仪器设备

2．3 试验方法

2．3．1 废弃混凝土粉基本性能测试方法

2．3．2 水泥净浆性能测试方法

2．3．3 水泥胶砂性能试验方法

2．3．4 电导率的测定

2．3．5 水化热的测定

2．3．6 化学结合水的测定

2．3．7 水化产物的测定

第三章 石灰石质粗骨料废弃混凝土的粉磨特性

3．1 试验方案

3．1．1 粉磨特性试验

3．1．2 化学成分和矿物组成测试

3．2 粉磨特性

3．2．1 80μm、45μm方孔筛筛余

3．2．2 比表面积

3．2．3 粒径分布

3．3 化学成分和矿物组成

3．3．1 化学成分

3．3．2 矿物组成

3．4 本章小结

第四章 废弃混凝土粉活性的评价

4．1 矿物掺合料活性评价方法概述

4．2 强度活性指数法

4．2．1 实验方法

4．2．2 实验结果

4．3 火山灰性试验法

4．3．1 实验方法

4．3．2 实验结果

4．4 快速电导率法

4．4．1 实验方法

4．4．2 实验结果

4．5 本章小结

第五章 废弃混凝土粉对水泥性能的影响

5．1 试验方案

5．2 废弃混凝土粉对水泥标准稠度需水量、凝结时间的影响

5．3 废弃混凝土粉对水泥净浆泌水性能的影响

5．4 废弃混凝土粉对胶砂强度的影响

5．5 废弃混凝土粉对胶砂早期体积稳定性的影响

5．6 废弃混凝土粉对水泥水化性能的影响

5．6．1 水化热

5．6．2 化学结合水

5．6．3 水化产物的XRD分析

5．6．4 水化产物的TG．DSC分析

5．7 本章小结

第六章 废弃混凝土粉活性的激发及其激发机理研究

6．1 废弃混凝土粉活性的激发

6．1．1 试验方案

6．1．2 实验结果与讨论

6．2 F激发剂对废弃混凝土粉活性激发机理研究

6．2．1 F激发剂对废弃混凝土粉水泥悬浮液电导率的影响

6．2．2 F激发剂对废弃混凝土粉水泥水化热的影响

6．2．3 F激发剂对废弃混凝土粉水泥水化程度的影响

6．2．4 F激发剂对废弃混凝土粉水泥水化产物的影响

6．3 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文