廢棄混凝土在多孔陶瓷中的應(yīng)用研究

羅 飛

摘 要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建的迅猛發(fā)展，建筑廢棄物的產(chǎn)量與日俱增。建筑廢棄混凝土處理比較困難，堆放與填埋造成土地資源的浪費(fèi)，同時(shí)也給社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問題。本文對(duì)廢棄混凝土的組成、燒結(jié)特性進(jìn)行了分析，并對(duì)其在多孔陶瓷中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：廢棄混凝土;多孔陶瓷;燒結(jié)特性

1 前 言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建的迅猛發(fā)展，建筑廢棄物的產(chǎn)量與日俱增。據(jù)簡(jiǎn)單估算，每萬(wàn)平方米的建筑施工產(chǎn)生500 ～ 600噸建筑廢棄物，每萬(wàn)平方米的建筑拆遷產(chǎn)生7000 ～ 12000噸建筑廢棄物[1-3]。因此，未來(lái)十年，我國(guó)還將新增建筑廢棄物近20億噸[4，5]。建筑廢棄物的礦物和化學(xué)組成比較復(fù)雜，這就加大了建筑廢棄物的處理難度。建筑施工廢棄物主要包括有施工過(guò)程中散落的砂漿和混凝土、碎磚塊、截下的各類樁頭、廢金屬料、木材和各種廢棄包裝材料，約占建筑施工廢棄物總量的80%。建筑拆除廢棄物主要組成部分為石頭、混凝土、泥土、磚、木材、沙子和金屬等，其中混凝土、石頭和泥土三者所占的比例超過(guò)60%[6-8]。建筑廢棄物里面金屬和木材等相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較容易處理的資源，這些材料可以直接收集回去或者通過(guò)簡(jiǎn)單的加工回收就能夠重新得到使用，但是建筑廢棄物存在的混凝土處理比較困難，這些廢棄物目前只能堆放與填埋，這樣不僅造成土地資源的浪費(fèi)，同時(shí)也給社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問題。本文對(duì)廢棄混凝土的組成、燒結(jié)特性進(jìn)行了分析，并對(duì)其在多孔陶瓷中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用的主要原料包括：廢棄混凝土塊（取自某工地）、陶瓷坯粉料（佛山歐神諾陶瓷有限公司）。

2.2 試樣的制備與表征

將廢棄混凝土濕法破碎、球磨，過(guò)200目篩，隨后烘干研磨待用。將廢棄混凝土粉按一定的比例加入陶瓷坯粉料中，經(jīng)過(guò)球磨、過(guò)篩、干燥、過(guò)篩、壓制成型、干燥燒成等工序，制備陶瓷磚樣品。

采用硅酸鹽成分快速測(cè)定儀（GKF-IV型，湘潭湘儀儀器有限公司）對(duì)廢棄混凝土粉體試樣的成分進(jìn)行檢測(cè);采用同步熱分析儀（STA449C/3/MFC/G，德國(guó)耐馳儀器制造有限公司）對(duì)廢棄混凝土粉體試樣熱處理過(guò)程中的物理化學(xué)變化進(jìn)行分析;采用X射線衍射分析儀（X Pert Pro，荷蘭PAN Alytical公司）對(duì)試樣的物相進(jìn)行分析;采用體視顯微鏡（SZX10，上海光學(xué)儀器六廠）對(duì)陶瓷試樣的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。

3 結(jié)果與討論

3.1 廢棄混凝土特性

表1為試驗(yàn)所用廢棄混凝土的組成。由表可知，廢棄混凝土組成元素與陶瓷用原料類似，但廢棄混凝凝土中Fe2O3含量較高，因此在常規(guī)陶瓷磚中應(yīng)用會(huì)受到限制。同時(shí)堿土金屬氧化物和堿金屬氧化物含量較高，因此可以為高溫的助熔劑原料。

表2為實(shí)驗(yàn)用廢棄混凝土從室溫到1280℃加熱過(guò)程中的失重和吸放熱反應(yīng)。由表可知，室溫到300℃，主要是殘余水分的排除，其失重率為2.78%;300℃到550℃，主要是有機(jī)物揮發(fā)，及部分產(chǎn)物的分解，其失重率為2.23%;550℃到最高溫，主要為產(chǎn)物分解，玻璃相及新相的生成，其失重率為3.21%。

表3為試驗(yàn)用廢棄混凝土不同熱處理?xiàng)l件下晶相組成。由表可知，廢棄混凝土試樣未熱處理時(shí)，主要包括石英、水化硅酸三鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣等，石英主要來(lái)源于混凝土中的砂石，其余為水泥水化相關(guān)產(chǎn)物。隨著熱處理溫度的增加，試樣的晶相組成發(fā)生變化。當(dāng)熱處理溫度在1100℃到1250℃，主晶相為硅酸鈣，同時(shí)有少量的鐵鋁硅化合物。當(dāng)熱處理溫度到到1280℃，試樣中的晶相為硅酸三鈣，且無(wú)其他晶相。

3.2 廢棄混凝土在多孔陶瓷中的應(yīng)用

選擇多孔陶瓷磚坯體粉料，外加10%的廢棄混凝土，經(jīng)過(guò)球磨、過(guò)篩、干燥、過(guò)篩、壓制成型、干燥，1200℃燒成，制備陶瓷磚樣品。圖1為添加混凝土的多孔陶瓷磚的XRD圖。由圖可知，試樣的晶相主要包括鈣長(zhǎng)石和石英，且鈣長(zhǎng)石的含量較多，主要是混凝土中的Ca含量較高。圖2為為添加混凝土的多孔陶瓷磚的微觀結(jié)構(gòu)圖。由圖可知，試樣的孔結(jié)構(gòu)不均勻，且高溫熔蝕較為嚴(yán)重，主要是配方中Ca含量較高，堿土金屬Ca熔體高溫粘度較低，容易腐蝕多孔骨架。

4 結(jié) 論

（1）廢棄混凝土組成元素與陶瓷用原料類似，但廢棄混凝凝土中Fe2O3含量較高，因此在常規(guī)陶瓷磚中應(yīng)用會(huì)受到限制。同時(shí)堿土金屬氧化物和堿金屬氧化物含量較高，因此可以為高溫的助熔劑原料。

（2）廢棄混凝土中的高Ca組成，使得添加廢棄混凝土陶瓷磚試樣中含有較多鈣長(zhǎng)石晶相。同時(shí)也因?yàn)镃a含量較高，試樣的孔結(jié)構(gòu)不均勻，且高溫熔蝕較為嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)

[1] 王瑞敏， 王林秀.中國(guó)建筑廢棄物現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景[J]. 建筑工程， 2011， （4）： 198-199.

[2] 王羅春. 建筑廢棄物處理與資源化[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.

[3] 陸凱安. 我國(guó)建筑廢棄物的現(xiàn)狀與綜合利用[J]. 建材工業(yè)信息， 2005， （6）： 15-16.

[4] 劉數(shù)華. 建筑廢棄物綜合利用綜述[J]. 新材料產(chǎn)業(yè)， 2008， （4）： 42-47.

[5] 陸寧， 張瓊莉等. 建筑廢棄物資源化的經(jīng)濟(jì)效益研究[J]. 價(jià)值工程， 2012， （1）： 92-94.

[6] 黃錫生，徐本鑫.生態(tài)效率視角下建筑廢棄物減排與利用的法律規(guī)制[J].城市發(fā)展研究， 2011， （9）： 91-94.

[7] 吳賢郭， 李惠強(qiáng)， 杜婷等. 建筑施工廢料的數(shù)量、組成與產(chǎn)生原因分析[J]. 華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2000， 28（12）： 96-98.

[8] 劉會(huì)友. 房屋裝修廢棄物的危害與處置探究[J].中國(guó)資源綜合利用， 2005， （3）： 24-27.