利用废弃混凝土制备半干压成型砖的研究.pdf
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1、全 国中文核心期刊 新 建蟓 利用废弃混凝土制备 半千压成型砖的研究 徐丽娜 , 张丰庆, 刘巧玲, 田清波 ( 山东建筑 大学 材料科学与工程学 院, 山东 济南2 5 0 1 0 1 ) 摘要: 利用废弃混凝土制备了半干压成型砖, 研究了养护制度和碱激活对半干压成型砖性能的影响。结果表明, 随着养护温度 的提高 , 半干压成型砖的强度逐渐增大; 养护温度越高, 半干压成型砖 的最大强度也越 高, 达到最高强度所需 的时 间越短 ; 当养 护时 间达到一 临界值后 , 强度不再增长 。碱激发可提高半干压成型砖的早期强度 , 但对 半干压 成型砖 的后期强度没有影响 。制备的半干 压成型砖抗压
2、强度和抗冻性等指标能够满足相关标准的要求, 表明利用废弃混凝土制备半干压成型砖是可行的 。 关键词 : 废弃混凝土; 粉煤灰; 半干压成型砖; 碱激发 中图分类号: T U 5 2 2 1 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 1 ) 0 7 一 O 0 2 4 0 3 Pr e p a r a ti o n o f s e mi - d r y pr e s s u r e f o r mi n g br i c k m a d e f r o m wa s t e c o n c r e t e XU L i n a , Z H A N G F e n
3、 g q i n g , L 1 U Q i a o l i n g , T I AN Q i a b o ( S c h o o l o f Ma t e ria l s S c i e n c e a nd En g i n e e rin g , S h a n d o n g J i a n z h u Un i v e r s i t y, J i n a n 2 50 1 01 , S h an d o n g, Ch i n a ) Abs t r ac t : T he s e mi d r y p r e s s u r e f o r mi n g b ric k wa s
4、 p r e p a r e d wi t h wa s t e c o nc r e t e a s ma i n r a w ma t e rial, a n d t h e i n flu e n c e s o f c u rin g p r o c e s s e s a n d alk a l i s a l t a c t i v a t i o n o n pr o p e r t i e s we r e i n v e s t i g a t e d Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e s t r e n g t
5、 h of s p e c i me n i n c r e a s e s g r a d u a l l y wi t h t h e i n c r e me n t s o f t he c u ri ng t e mp e r a t u r e , a n d t h e h i g h e r t h e t e mp e r a t u r e , t h e s h o rte r t h e t i me n e e d e d t o 0 b t a i n t h e m a x i mu m s t r e n g t h , a n d t h e h i g h
6、e r t h e ma x i mu m s t r e n gth T h e p r o l o n g a t i o n o f c u ri n g t i m e a l s o i n c r e a s e s t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h, wh i l e t h e c u rin g t i me i s b e y o n d a c r u c i a l v alv e , t h e s t r e n g t h of s p e c i me n wi l l n o l o n g e r i n
7、c r e a s e Th e a d d i t i o n of alk a l i s a l t h a s gre a t e f f e c t s o n t h e i n i t i al s t r e n g t h b u t l e s s e f f e c t s o n t h e f i n a l s t r e n gth T h e p rop e r t i e s c a n me e t t h e r e q u i r e me n t s of r e l a t i v e n a t i o n a l s t a n d a r d
8、s , s u g g e s t i n g t h a t t h e pr e p a r a t i o n of t h e s e mi d ry p r e s s u r e f o rm i n g b ri c k f r o m t h e wast e c o nc r e t e i s f e a s i b l e Ke y wo r d s : w ast e c o n c r e t e : fl y a s h ; s e mi - d ry p r e s s u r e f o r mi n g b ri c k : alk ali s a l t a
9、 c t i v a t i o n O 引言 随着我国经济的快速发展, 城市化建设进一步加快, 大量 的基础设施加大投入力度, 旧 城改造、 拆迁及新建项目也急剧 增加, 由此产生了大量的废弃混凝土。 此外, 混凝土搅拌站、 混 凝土检测单位也是废弃混凝土的一个主要来源。 目前对混凝土废弃物的利用研究大多数集中在回收粗细 骨料方面【 - 6 及制备胶凝材料。但是和天然骨料相比, 回收骨 料存在吸水率高等不足, 还不能完全替代天然骨料。 制备的混 基金项目: 教育部重点科技计划项目( 2 0 9 0 7 1 ) ; 山东省教育厅科技计划项 目( J 0 8 L A1 6 ) 收稿 日期: 2
10、0 1 1 - 0 4 2 7 作 者简介: 徐丽娜 , 女, 1 9 7 8 年 生, 山东沂 南人, 硕士, 讲师 。 地址: 济南 市临港 开发区凤 鸣路 , E m a i l : x u l i n a 一 2 0 0 4 1 6 3 c o m。 2 4 新型建筑材料 2 0 1 1 7 凝土材料强度较低, 特别是抗折强度存在不足17 1 , 只能应用于 低等级混凝土制备。 因此, 尽管开展了对这些废弃混凝土再利 用的研究, 但处理很不完善, 大部分还是采取露天存放或就地 掩埋的简单方式处理, 这样无疑会占用大量耕地, 同时也会造 成环境污染嘲 。 因此, 需要找到一条既降低废弃物
11、处理成本, 又 能充分利用这些废弃物的有效途径。 最近, 我们利用废弃混凝 土成功制备了 可作为墙 体承重材料的 半干压成型 砖, 废弃混 凝土的利用率达 1 0 0 。本文利用废弃混凝土制备半干压成 型砖, 研究了蒸养制度对成型砖性能的影响规律。 1 试验 1 1 原材料 ( 1 ) 废弃混凝土: 济南市某立交桥改建拆除废弃混凝土, 标号为C 5 5 。 ( 2 ) 粉煤灰: 济南黄台电厂I I 级粉煤灰。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 徐丽娜, 等: 利用废弃混凝土制备半干压成型砖的研究 ( 3 ) N a 2 S O : 市购化学纯试剂。 。 1 2 仪
12、器设备 ( 1 ) 废弃混凝土预处理设备为 1 0 1 3 箱式电阻炉, 天津 电炉厂。 ( 2 ) 小尺寸试件成型及抗压强度测试设备为 Y A W一 3 0 0 C 型恒应力水泥压力试验机, 济南试金集团有限公司。 ( 3 ) 标准尺寸试件成型及抗压强度测试设备为 Y A w4 2 0 6 液压式压力试验机, 新三思集团。 ( 4 ) 试件养护设备采用H Y 一 8 4 型水泥快速养护箱( 常压 养护用) , 沈阳检测仪器有限公司; ( 5 ) Y Z F 一 2 A型水泥安定性试验用蒸压釜( 1 8 0 饱和蒸 汽压养护用) , 河北荣昌 试验仪器厂。 ( 6 ) 抗冻实验设备为D S 5
13、 0 0 型慢速冻融试验机, 北京三 思行测控技术有限公司。 1 - 3 试验过程 将废弃混凝土清理杂物、 去除钢筋后, 放入加热炉中加热 到1 0 0 0 下保温 5 h , 然后随炉冷却。 将加热处理后的混凝土 在鄂式破碎机上破碎处理, 圆盘破碎机进一步破碎, 过 1 0 0 m筛。 在破碎后的 废弃混凝土中 添加适量的粉煤灰(I I 级, 济南黄台电厂) 和适量水混合均匀后, 在压力机上成型( 成型 压力6 0 M P a ) 。 将成型后的样品在不同温度下蒸汽养护或蒸 压养护得到半干压成型砖样品。蒸养工艺及碱激活影响研究 的样品尺寸为8 0 m m x 4 0 m m x 4 0 m
14、m , 半干压成型砖制品性测 试及评定参考J C 2 3 9 2 0 0 1 盼 煤灰砖 。 2 试验结果与分析 2 1 蒸养工艺制度对半干压成型砖强度的影响 表 1 为在不同蒸养制度下无碱激发半干压成型砖样品抗 压强度的变化规律,预处理废弃混凝土和粉煤灰的质量比为 6 5 : 3 5 。 表 1 不同蒸养工艺制度对半干压成型砖抗压强度的影响 由表 1 可以看出, 在室温养护时, 1 2 h 强度为5 5 M P a , 随 着养护时间的延长, 样品的抗压强度逐渐提高, 7 2 h 后强度超 过1 0 0 M P a 。但是随着养护时间的进一步延长, 强度增长缓 慢, 6 7 2 h ( 2
15、8 d ) 强度仅增长到l 2 7 8 M P a 。 由表 t 还可以看出, 当提高养护温度, 样品的强度大大提 高。当养护温度为6 5 时, 5 h 抗压强度达到1 2 1 M P a , 已经 接近室温2 8 d 养护的强度。但是当养护龄期超过2 4 h 后, 强 度增长的趋势减缓, 7 d 强度只发展到 1 5 2 M P a 。 当养护温度 为 8 0 时, 样品强度的增长速度进一步加快, 2 5 h强度就达 N8 I M P a 。养护时间2 4 h 时的强度达到2 7 7 M P a , 进一步延 长养护时间, 强度不再明显增长。进一步提高蒸养温度至9 0 q C 后, 2 4
16、h 抗压强度达到3 1 4 M P a , 继续养护强度没有明显升 高。 可见, 蒸养温度和蒸养时间对半干压成型砖的抗压强度有 显著影响, 养护温度越高, 样品最终达到的强度也越高。在一 定范围内, 养护时间越长, 强度也越高。 但是同一养护温度下, 随着养护时间增长,样品的强度达到一定范围后不再明显增 加。 不同养护温度样品都是在养护2 4 h 后达到或者接近最终 强度, 继续养护抗压强度不再有明显增长。 混凝土经 1 0 0 0 高温处理后, 混凝土中的硬化水泥石的 胶凝结构破坏形成水泥脱水相, 具有一定的再水化能力。 同时 粗骨料石灰石分解生成生石灰。当预烧处理后的混凝土粉料 加入水后,
17、 粗骨料分解产生的生石灰( C a O ) , 首先和水反应生 成C a ( O H ) , 同时水泥脱水相发生再水化反应, 形成水泥型胶 体, 使材料获得强度。当粉煤灰加入后, 其中无定形态的氧化 硅、 氧化铝活性成分会进一步与 C a ( 0 H ) 发生反应, 即产生 火山灰效应,生成水化硅酸钙等凝胶,进一步提高材料的强 度。蒸养温度越高, 时间越长, 越有利于这种火山灰效应的进 行, 所以样品的强度越高。 这一结果在蒸压养护样品中得到验 证。我们将相同条件下制备的样品在 1 8 0 饱和蒸汽压下养 护4 h , 抗压强度达到4 0 0 M P a 。可见提高养护温度, 的确可 提高样品
18、的抗压强度, 这和前面的试验结果规律相一致。 但是 在一定的 温度下, 当养护时间达到足够长时, 反应速度放缓, 所以强度不会无限增长19 - ” 1 。 2 2 碱激活对半干压成型砖强度的影响 N E W BUI L DI NG MAT ER I AL 5 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 徐丽娜 , 等: 利用废弃混凝土制备半干压成型砖的研 究 添加0 5 的N a 2 S O 进行碱激发时样品抗压强度随蒸养 制度的变化见表 I 。由表 1 可见,当原料中添加 0 5 的 N a 2 S O 后,样品抗压强度的变化规律和未添加的样品一致。 在养护温度保
19、持不变的情况下, 随着养护时间的延长, 样品的 强度逐渐增大。 当超过一定的养护龄期, 抗压强度基本保持在 一 个水平上。随着养护温度的升高, 抗压强度也逐渐提高。 从表 1 还可以看出, 添加0 5 的N a 2 S O 后, 样品的早期 抗压强度要大于未添加N a 2 S O 的样品。 较低养护温度时, 碱 激发对样品早期强度提高明显, 后期强度增长较缓慢, 有与无 碱激发样品强度接近的趋势。 较高养护温度时, 碱激发对早期 强度提高明显, 随着养护时间的延长, 样品强度也逐渐增强, 但增长速率较缓, 当养护时间达到5 h时, 与无碱激发样品强 度发展大致相当。 当延长养护时间超过5 h的
20、临界值后, 未添 J N a 2 S O 样品的强度反而超过添加N a 2S O 样品的强 度。 在 9 0 c c 养护时的强度变化规律和在8 0 的基本相似。 同样在养 护初期, 添加N a 2 S O 样品的强度要大于未添) N a 2 S 0 4 样品的 强度。 但随着养护时间的延长, 其最终的强度明显低于未添加 N a 2 S O 样品。可见当采用过高养护温度时, N a S o 4 的添加只 对提高样品早期强度有利, 但影响后期强度增长, 这与何智海 等人的研究结果一致ll 2 1 。 2 - 3 半干压成型砖的其它性能 表 2 给出了在不同养护制度下制备的未添加N a 2 S O
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