建筑廢棄物中再生粗骨料改性方法簡介

劉小勇

【摘要】建筑廢棄物資源化利用是建筑全壽命周期中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域資源節(jié)約和節(jié)能減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文在國內(nèi)外現(xiàn)有的建筑廢棄物循環(huán)再利用的再生粗骨料改性方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜述，望對城市固體廢棄物資源化研究提供一定的指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】建筑廢棄物;再生粗骨料;改性

1、前言

近些年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，包括深圳市在內(nèi)的國內(nèi)許多城市都開始了大規(guī)模的新型城鎮(zhèn)化建設(shè)。舊城拆遷、改造，新城建設(shè)，產(chǎn)生了大量的建筑固體廢棄物，其中廢棄混凝土占了很大比重。目前，國內(nèi)對廢棄混凝土的處理處置，大部分直接進(jìn)行填埋或露天堆放，少量用于地基、道路填充料或防凍層材料，極少量經(jīng)破碎獲得再生骨料作為建材原料。同時(shí)建設(shè)工程中天然砂石資源日益短缺，使得建筑廢棄物資源化利用成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。建筑廢棄物資源化的關(guān)鍵是再生混凝土骨料作為建材原料的利用。當(dāng)前，常規(guī)破碎技術(shù)制得再生混凝土骨料存在性能缺陷，限制了再生混凝土骨料的工程實(shí)際應(yīng)用，如何獲得高品質(zhì)再生混凝土骨料成為了研究重點(diǎn)。目前再生粗骨料（Recycled Coarse Aggregate， RCA）：將混凝土結(jié)構(gòu)拆除后，所得的廢棄混凝土塊經(jīng)破碎、清理、篩分后得到粒徑>5mm 的混凝土骨料，簡稱為再生粗骨料。與天然粗骨料相比，再生粗骨料顆粒突出棱角較多，表面更粗糙，附著有大量硬化水泥砂漿，內(nèi)部存在前期破碎過程中因損傷累積形成的大量微裂紋，導(dǎo)致再生粗骨料具有孔隙率大、吸水率大、堆積密度小、壓碎指標(biāo)高、表面惰性化程度高、微粉含量高等特征，極大的限制了其實(shí)際工程應(yīng)用。造成再生粗骨料存在性能缺陷的主要原因是骨料內(nèi)部存在的微裂紋、表面附著的大量硬化水泥砂漿和顆粒較多的突出棱角。因此利用改性處理方式獲得的再生粗骨料配制再生混凝土，就成為再生骨料混凝土的實(shí)際工程應(yīng)用的一個(gè)最大突破點(diǎn)。

2、再生粗骨料改性方式

再生粗骨料改性方式分為物理表面處理法、化學(xué)表面處理法兩種。

2.1物理表面處理

2.1.1 機(jī)械研磨法

機(jī)械研磨法是利用機(jī)械設(shè)備對前期破碎得到的粒徑較大的再生骨料做進(jìn)一步破碎處理，通過再生骨料自身或與外界研磨體之間的相互撞擊、研磨、循環(huán)研磨等作用，去除表面附著的硬化水泥砂漿和改善顆粒表觀形貌。日本研發(fā)的立式偏心裝置研磨法、臥式回轉(zhuǎn)研磨法和加熱研磨法，均能有效的剝離粘附在骨料表面的硬化水泥砂漿，磨掉骨料上突出的棱角，提升再生骨料的性能。

2.1.2 濕處理法

濕處理法是指用清水對再生骨料進(jìn)行浸泡、沖洗，洗掉再生骨料表面附著的粉塵、泥塊和雜質(zhì)。德國濕處理技術(shù)的原理是依據(jù)材料密度的差異，利用脈沖水流沖過材料混合物，密度較小的材料漂浮到頂層，密度較大的材料沉到底層，達(dá)到去除木屑、紙、泡沫、塑料、橡膠等雜質(zhì)，獲得品質(zhì)較高的再生骨料。

2.2化學(xué)表面處理

2.2.1 聚合物乳液處理法

聚合物乳液處理法是利用聚合物乳液良好的黏附性、憎水性，并可以在短時(shí)間內(nèi)固化成型的特點(diǎn)，對再生骨料進(jìn)行浸泡或噴淋處理，聚合物分子能夠迅速填充再生骨料內(nèi)部的微裂紋和附著硬化水泥砂漿的微孔，同時(shí)還可以在再生骨料表面形成一層致密的不透水薄膜，從而降低再生骨料的吸水率。

2.2.2 酸液處理法

將再生骨料浸泡在酸液（如 CH3COOH、H3PO4、HCl、H2C2O4）中，利用酸液與再生骨料表面附著硬化水泥砂漿（CaO、Al2O3、Fe2O3等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，起到剝離硬化水泥砂漿和改善顆粒表面形貌的作用。。

2.2.3 火山灰漿液處理法

火山灰漿液處理法是基于火山灰反應(yīng)的一種改性強(qiáng)化處理方法，采用粉煤灰、硅灰、硅藻土等活性粉末漿液處理再生骨料時(shí)，再生骨料表面附著的硬化水泥砂漿能激發(fā)活性粉末的火山灰效應(yīng)和微集料填充效應(yīng)，填充再生骨料內(nèi)部存在的微裂紋和表面硬化水泥砂漿中的微孔，減小孔隙率。

2.2.4 水玻璃溶液處理法

水玻璃溶液處理法是指利用水玻璃溶液與氫氧化鈣反應(yīng)生成 C-S-H 和硅酸凝膠，填充再生骨料內(nèi)部微裂紋和表面附著硬化水泥砂漿的微孔，固化再生骨料表面附著的硬化水泥砂漿，從而細(xì)化孔徑，減小孔隙率，降低吸水率。另外，水玻璃溶液處理法還可以洗掉再生骨料表面附著的粉塵、泥塊、雜質(zhì)，兼具濕處理法的改性效果。

2.2.5 碳酸鈣晶體填充法

碳酸鈣晶體填充法是指通過化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣晶體，填充再生骨料內(nèi)部微裂紋和表面附著硬化水泥砂漿微孔，達(dá)到增強(qiáng)密實(shí)度、減小吸水率的目的。

2.2.6 碳化反應(yīng)處理法

碳化反應(yīng)改性處理再生骨料是以碳化反應(yīng)為基礎(chǔ)，利用再生骨料表面附著硬化水泥砂漿中的 Ca（OH）2和 C-S-H 與 CO2反應(yīng)生成的 Ca CO3晶體和硅酸凝膠填充骨料內(nèi)部微裂紋和附著硬化水泥砂漿微孔，使的再生骨料整體結(jié)構(gòu)變得致密，從而減小孔隙率，減小再生骨料的吸水率，提升強(qiáng)度。這種改性處理方法可描述為反應(yīng)式 1.1 和 1.2

結(jié)論：

本文僅對不同再生骨料改性方式進(jìn)行了介紹，事實(shí)證明經(jīng)過改性的再生骨料確實(shí)能大幅提升再生混凝土各項(xiàng)宏觀力學(xué)性能。但以上方法更多程度上是為了從宏觀力學(xué)角度和工作性能為出發(fā)點(diǎn)的。再生骨料除了對再生混凝土工作性能和力學(xué)性能產(chǎn)生影響，還對耐久性能（抗?jié)B性、抗凍性、抗腐蝕性等）有影響，相信接下來對再生混凝土耐久性研究的問題將是一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

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