【摘 要】
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废旧建筑的拆除改造产生了大量废弃混凝土,传统的弃置或填埋等方式不仅占据了大量的土地资源,而且会对城市环境带来严重的二次污染。如何应对废弃混凝土的生态负荷影响、完成废弃混凝土的循环再生利用,对于生态环境保护与资源的可持续发展具有重要的现实意义。相较于研究较为成熟的再生骨料,作为废弃混凝土重要组分的再生微粉的整体利用效率偏低。再生微粉中含有大量具有潜在活性的硅铝质组分,因此可采取一定方法激发其潜在活性
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废旧建筑的拆除改造产生了大量废弃混凝土,传统的弃置或填埋等方式不仅占据了大量的土地资源,而且会对城市环境带来严重的二次污染。如何应对废弃混凝土的生态负荷影响、完成废弃混凝土的循环再生利用,对于生态环境保护与资源的可持续发展具有重要的现实意义。相较于研究较为成熟的再生骨料,作为废弃混凝土重要组分的再生微粉的整体利用效率偏低。再生微粉中含有大量具有潜在活性的硅铝质组分,因此可采取一定方法激发其潜在活性,使之成为具有活性的辅助胶凝材料。本课题采用化学试剂、热处理及化学-热处理耦合等方式研究了再生微粉的激发效果,并结合力学性能、X射线衍射、红外光谱等手段分析了再生微粉激发机理。（1）采用化学试剂进行激发时,不同试剂的激发效果顺序为:三乙醇胺（TEA）＞Na2SiO3＞Na OH＞Ca（OH）2,激发效果最佳的试剂为0.01%掺量的三乙醇胺（TEA）,3d与28d试件的强度可达4.3MPa与10.2MPa,相比于未激发试样,其强度值分别提高了79%与46%。各种化学试剂的激发的原理为:Ca（OH）2自身具备胶凝性,为体系提供活性钙质组分,提高胶凝性组分的生成量。Na OH能够提供较强的碱性环境,促进Si-O、Al-O键的断开。Na2SiO3不仅能够发挥碱激发的作用,而且能够补充活性硅质组分,适宜模数的水玻璃中低聚态的硅氧四面体含量较高,可提高体系的活性,此外水玻璃本身具备胶结作用,填充试样孔隙,可提高试件强度。TEA通过提供多余双电子与再生微粉中的阳离子络合形成共价键,产生凝胶物质,此外,由于其较强的碱性还可促进颗粒表面溶蚀,从而加快水化反应进程。（2）采用热处理激发再生微粉时,不同因素的激活效果顺序为:煅烧温度＞保温时间＞升温速率,最佳的激发制度为以5℃/min的升温速率升温至600℃,之后在高温炉内保温60min。最佳激活制度下试件3d与28d的抗压强度分别为18.6MPa与40.8MPa,相比于未激发试样,强度值分别提高了4.2倍与4.8倍,与化学激发再生微粉具有最佳激发效果的三乙醇胺（TEA）激发组相比,强度值分别提高了3.3倍与3倍,热激发的效果显著优于化学激发。高温热激发能够促进体系中的硅铝结构解体,使其结构从稳定形态转变为亚稳态,进而达到激发再生微粉活性的目的。高温热激发条件下,再生微粉中的Ca（OH）2在400～500℃左右已经基本分解完全。C-S-H凝胶在300～400℃时硅酸阴离子高聚物结构断裂成低聚物结构,而钙矾石则在200℃以内基本已经分解完全,重新具备再水化活性。（3）化学-热处理耦合激发再生微粉时,最佳的活化制度为0.01%TEA化学试剂+600℃煅烧温度+5℃/min升温速率+60min保温时间。该制度下3d与28d的抗压强度值分别为28.8MPa与51.0MPa,与单掺三乙醇胺激发组相比,3d与28d的抗压强度值分别提高了5.7倍与4倍,较之效果明显的热激发而言,其强度分别提高了55%与40%,化学-热处理耦合后形成更好的激活效果。对于化学与热处理耦合激发再生微粉的机理而言,在高温环境下,再生微粉中的矿物脱水、发生分解,同时,由于硅铝质的结构会在较高的温度下进行结构的重新组合或断裂,从而使含有硅、铝、钙等元素的离子在受到化学激发的情况下更容易溶解,并参与到反应中去。化学激发则在热激发基础之上与受热分解后的亚稳态的硅铝质组分反应更加充分,从而形成更多的凝胶物质,提高了再生微粉的活性。化学试剂与热处理依据不同的激活原理,均可有效提高再生微粉的胶凝活性,将两者耦合后能产生更好的激发效果。上述成果对于有效解决再生微粉活性低、利用难度大的技术瓶颈,实现废弃混凝土再生微粉的高效循环利用具有重要的技术意义。合理利用再生微粉成为辅助胶凝材料是实现废弃混凝土再生循环利用的重要途径,能够有效减少水泥生产的能源消耗,减轻环境负荷。
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