磨細(xì)磚粉作為替代礦物摻合料的性能研究

李　潛

(中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430050)

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磨細(xì)磚粉作為替代礦物摻合料的性能研究

李潛

(中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430050)

摘要：試驗(yàn)將廢棄粘土磚塊粉磨后，作為替代性礦物摻合料使用，以研究其應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)的可行性。通過膠砂試驗(yàn)及混凝土試驗(yàn)將磨細(xì)磚粉在不同比率(25%、50%、75%及100%)下取代粉煤灰，來探明其水化活性情況及形成其最佳的取代比例，同時(shí)利用強(qiáng)度激發(fā)技術(shù)對磨細(xì)磚粉進(jìn)行二次水化反應(yīng)激發(fā)，形成磨細(xì)磚粉取代粉煤灰使用的性能優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：磨細(xì)磚粉；活性指數(shù)；取代比例；堿激發(fā)

當(dāng)下隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，城市內(nèi)及農(nóng)村的大量老舊房屋被拆除，由此產(chǎn)生的建筑垃圾空前增加，大量的建筑垃圾需要占用大量空地存放，污染環(huán)境，浪費(fèi)耕地，已成為城市一大公害。與此同時(shí)，在城市新建過程中所需的水泥、砂石等建筑材料則需要大量開采粘土、石灰石等自然資源，不但消耗能源，而且極大地破壞了綠色植被，引發(fā)了水土流失，嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境，長此以往必定與國家建設(shè)兩型社會的初衷相悖，故加大針對建筑廢棄物的資源化二次利用勢在必行[1,2]。

目前針對粘土磚等廢棄物的二次利用通常將其破碎后作為骨料使用，然而在其破碎成為骨料的同時(shí)也伴隨產(chǎn)生了大量的粉體物質(zhì)，這部分細(xì)粉料若不加以利用，勢必造成二次污染。該文通過對廢棄粘土磚塊進(jìn)行破碎磨細(xì)，將其當(dāng)做混凝土摻合料摻入混凝土中，研究其應(yīng)用與混凝土中的各項(xiàng)性能影響，以期探明其回收再利用的可行性。

1試驗(yàn)

1.1　原材料性能檢測

1)水泥：亞東P.O 42.5水泥，比表面積361 m2/kg，28 d抗壓強(qiáng)度52.3 MPa；2)礦粉：武新S95級，流動度比100%，7 d活性77%，28 d活性100%；3)粉煤灰：陽邏電廠Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度18%，需水量比102%；4)磚粉：比表面積305 m2/kg；5)河砂：細(xì)度模數(shù)3.1，含泥量2.1%；6)碎石：5~25 mm連續(xù)級配；7)外加劑：蘇博聚羧酸減水劑，含固量19%。

1.2　磨細(xì)磚粉活性試驗(yàn)

通過膠砂試驗(yàn)就磨細(xì)磚粉取代粉煤灰作為礦物摻合料的活性情況進(jìn)行研究。

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，在取代率為10%、20%情況下，磚粉與粉煤灰28 d活性基本相同，而在取代率超過30%情況下，磨細(xì)磚粉水化活性遠(yuǎn)不及粉煤灰。由此可知，磚粉與石灰石粉類似，作為礦物摻合料使用主要通過微集料填充效應(yīng)改善硬化漿體間的致密狀況，而自身并無明顯的二次水化反應(yīng)，故在磚粉摻量較低的情況下(低于20%)，作為礦物摻合料使用，且有較好的填充效果，然而摻量超過30%后，膠凝材料的減少導(dǎo)致硬化漿體中出現(xiàn)大量薄弱區(qū)間，嚴(yán)重影響強(qiáng)度。

表1　活性試驗(yàn)結(jié)果

2磨細(xì)磚粉應(yīng)用于混凝土中的性能影響

在混凝土試驗(yàn)中，用磨細(xì)磚粉替代粉煤灰，通過調(diào)整磨細(xì)磚粉的摻量，以探明磚粉在混凝土中利用磨細(xì)磚粉取代粉煤灰的可行性及最佳摻量情況[3]。

表2　試驗(yàn)配合比

由表2中混凝土工作性能結(jié)果可知，隨著磚粉摻量的提高，外加劑摻量需大幅提高才能滿足混凝土出機(jī)狀態(tài)，在配合比1-3中，當(dāng)磚粉取代粉煤灰超過50%后，混凝土坍落度損失情況大幅提高，而在配合比1-5中，磚粉完全取代粉煤灰，且摻量達(dá)到膠凝材料總量的22.2%后，混凝土保水性大幅降低，靜置后泌水嚴(yán)重，故實(shí)際應(yīng)用中需嚴(yán)格控制磚粉取代率[4]。

由表3中混凝土力學(xué)性能結(jié)果可知，隨著磨細(xì)磚粉取代率的提高對于混凝土3 d、7 d強(qiáng)度并未明顯影響，而配合比1-3中，當(dāng)取代率提高至50%時(shí)，28 d強(qiáng)度衰減率呈現(xiàn)出提高的趨勢，當(dāng)磨細(xì)磚粉完全取代粉煤灰情況下，混凝土強(qiáng)度較基準(zhǔn)組降低16.7%[5]。

表3　強(qiáng)度結(jié)果　/MPa

3激發(fā)劑對于磚粉水化活性改善研究

為驗(yàn)證磨細(xì)磚粉是否具有二次水化反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)擬采用NaOH作為激發(fā)劑對于磚粉的潛在水化活性進(jìn)行激發(fā)[6]。

表4　激發(fā)劑對于磨細(xì)磚粉的性能影響

由表4、表5中試驗(yàn)結(jié)果可知，對比配合比2-2與2-3，在摻入激發(fā)劑后，混凝土外加劑摻量明顯提高，而28 d強(qiáng)度并未有提高，當(dāng)配合比2-4中，激發(fā)劑摻量提高至3.6 kg后，外加劑摻量進(jìn)一步提高，混凝土28 d強(qiáng)度反而有所降低。激發(fā)劑對于磨細(xì)磚粉混凝土強(qiáng)度并未改善作用，由此進(jìn)一步表明，磨細(xì)磚粉作為摻合料主要提供硬化漿體間的填充作用，并未表現(xiàn)出明顯的二次水化反應(yīng)特征。

表5　強(qiáng)度結(jié)果　/MPa

4結(jié)論

a.當(dāng)磚粉取代粉煤灰率不超過20%時(shí)，對膠砂強(qiáng)度影響不大，當(dāng)磚粉取代粉煤灰超過30%時(shí)，對膠砂強(qiáng)度影響明顯。

b.混凝土中外加劑的摻量隨著磚粉取代粉煤灰的比例上升而上升，同時(shí)混凝土和易性隨著磚粉摻量的提高而逐漸降低。

c.磚粉取代粉煤灰后對混凝土的早期強(qiáng)度影響不大，但對混凝土的28 d強(qiáng)度影響顯著，其強(qiáng)度隨著磚粉取代粉煤灰比例的上升而下降。

d.NaOH作為激發(fā)劑對磨細(xì)磚粉的強(qiáng)度增長并無促進(jìn)作用，磨細(xì)磚粉作為礦物摻合料使用的主要貢獻(xiàn)為微集料填充效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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[2]黃弘,唐明亮,沈曉冬. 工業(yè)廢渣資源化及其可持續(xù)發(fā)展(Ⅱ)-與水泥混凝土工業(yè)相結(jié)合走可持續(xù)發(fā)展之路[J].材料導(dǎo)報(bào),2006(20):455-458.

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[4]毋雪梅,楊久俊,黃明.建筑垃圾磨細(xì)粉作礦物摻合料對水泥物理力學(xué)性能的影響[J]．新型建筑材料,2004(4)：16-18.

[5]鄭麗. 廢粘土磚粉混凝土的性能研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2012．

[6]徐如林. 建筑垃圾粉料的活性激發(fā)及其應(yīng)用[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2011．

Study on the Properties of Brick Powder as a

Substitute for Mineral Admixture

LIQian

(China Raliway Major Bridge Reconnaissance&Design Institute Co,Ltd, Wuhan 430050, China )

Abstract:Using the brick powder as an alternative of mineral admixtures,this paper studied the feasibility of its application to concrete production. Through mortar test and concrete test which brick powder in different ratios (25%, 50%, 75% and 100%) instead of fly ash,the test ascertained the hydration activity of brick powder and formed its best substitution ratio. Simultaneously using the strength excitation technique to excitate the secondary hydration reaction of brick powder,the optimization application of brick powder was formed.

Key words:brick powder;activity index;substitution rate;alkali activated

作者簡介：李潛(1985-)，碩士，工程師.E-mail:283811827@qq.com

收稿日期：2015-10-11.

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.06.005