建筑垃圾应用于水泥混合材的试验研究

摘要

本文将建筑拆除垃圾分为废弃卵石混凝土（FL）和废弃粘土砖（FZ）基础性建筑材料垃圾，废弃大理石混料（FD）和废弃瓷砖混料（FC）建筑装饰性材料垃圾。通过采用化学组分分析、水泥性能指标分析、XRD、SEM等研究方法研究建筑垃圾单掺和复合掺作水泥混合材的效果及相关作用机理，得出以下结论：
　　1、不同建筑垃圾单掺作水泥混合材时，水泥试样标准稠度需水量、凝结时间及安定性基本达标。制备P·C42.5R等级强度水泥，废弃卵石混凝土可掺20％，废弃瓷砖混料可掺5%，废弃黏土砖可掺10%。不同建筑垃圾活性大小依次为FL>FD>FC>FZ，因钙质含量缺乏，限制了建筑垃圾的活性。同时，低掺量建筑垃圾有益于水泥早期强度，废弃卵石混凝土掺量20%以内或废弃粘土砖粉掺量10%以内可部分有效提高水泥的早期强度，而高建筑垃圾掺量的样品水泥早期水化强度明显降低。
　　2、建筑垃圾复合掺作水泥混合材时，与单掺建筑垃圾的水泥试样比较，复合水泥28d强度降低，但早期强度相对提高。对于废弃卵石混凝土（FL）和废弃粘土砖（FZ）复合混合材，低掺量FZ有益于提高复合混合材水泥的早期强度，最佳配比为FL：FZ=5：1，复合混合材活性为66%，可替代30%水泥熟料生产P·C42.5等级水泥；对于废弃卵石混凝土（FL）和粉煤灰（FM）复合混合材，最佳配比为FL：FM=2:1，此时复合混合材活性为64.15%，7d早期抗压强度达31.01MPa。不同建筑垃圾相互复合效果一般，建筑垃圾与其他已经成熟应用的混合材的复合效果较理想。
　　3、尝试不同方法对建筑垃圾活性进行激发。经高温煅烧，部分提高了建筑垃圾的火山灰活性，但激发效果不显著。采用碱性和钙系等不同种类激发剂激发建筑垃圾活性，仅CaO对建筑垃圾产生明显激发作用，在CaO掺量为4%时，废弃卵石混凝土活性由68%提高到81%，废弃粘土砖活性由48%活性提高到69%，激发效果最佳。其它激发剂均未能起到激发作用。
　　4、水泥水化产物晶体的生长与水泥浆液pH值密切相关，水泥浆液pH值波动幅度大不益于水泥体系的强度增加，波动幅度最大的是NaOH激发的水泥试样，波动幅度为0.43，强度较低；波动幅度最小的是CaO激发的，波动幅度为0.29，强度较高。
　　激发剂CaO补充了废弃卵石混凝土水泥的钙含量，促进了体系更加稳定有序地水化，增强了水泥体系的强度。建筑垃圾水泥有大量的针状的钙矾石（AFt）和絮状的C-S-H凝胶产生，水化产物晶体生长较水泥熟料的更加杂乱，水化颗粒填充在建筑垃圾颗粒之间，在建筑垃圾颗粒表面可以看到部分二次水化产物。建筑垃圾在水泥体系中起到了填充作用、辅助水泥水化作用和水泥水化晶核作用，稳定了水泥产品的性能。

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第一章 绪 论

1 .1 建筑垃圾的定义、组成及特点

1 .2 建筑垃圾资源化利用研究现状

1 .3 水泥混合材概述和研究现状

1 .4 建筑垃圾应用于水泥混合材的研究现状

1 .5 本课题的研究路线及意义

第二章 试验原料、设备与内容

2 .1 试验原料

2 .2 试验设备

2 .3 试验内容及试验方法

第三章 建筑垃圾理化性质研究

3 .1 建筑垃圾颗粒性能

3 .2 建筑拆除垃圾化学组分

3 .3 矿物组分XRD分析

3 .4 本章小结

第四章 建筑垃圾作水泥混合材试验研究

4 .1 不同建筑垃圾不同掺量单掺作水泥混合材试验

4 .2 建筑垃圾复合掺作水泥混合材研究

4 .3 本章小结

第五章 建筑垃圾活性激发及作用机理研究

5 .1 分类建筑垃圾火山灰活性及其物理激发试验

5 .2 激发剂对建筑垃圾活性影响

5 .3 废弃卵石混凝土混合材pH值因素的研究

5 .4 建筑垃圾水泥SEM电镜及建筑垃圾作用分析

5 .5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果