利用再生粘土砖粉制备活性掺合料试验研究.pdf

摘要

随着城市化进程的不断加速，既有建筑的拆除与新建筑的兴建产生了大量的建筑垃

圾，建筑垃圾传统的处理方式为转运和填埋，这不仅会占用大量的土地资源，而且还会

严重污染环境。同时，在建筑兴建过程中，需要大量消耗水泥，水泥作为建筑原材料之

一，其生产过程不仅会消耗大量的自然资源，还会排放大量的温室气体。由于建筑垃圾

的化学成分与水泥相近，目前较为理想的处理方案之一是将建筑垃圾制成再生微粉作为

活性掺合料部分取代水泥，这一方面可以解决传统的建筑垃圾消纳处理方式所引发的社

会和环境问题，另一方面也可以实现水泥行业的节能减排。本文利用建筑垃圾中占比较

大的废弃粘土砖制备再生粘土砖粉，围绕实现再生粘土砖粉作活性掺合料为目的开展了

一系列研究，主要的研究工作和结论如下：

（1）通过破碎和筛分制备了粒径小于75m和粒径小于45m的两种再生粘土砖粉

（分别记为CBP1和CBP2），并利用微观分析方法对砖粉的化学成分、微观形貌、细度

等性质进行了分析，然后对比研究了不同掺量条件下两种砖粉对胶体和胶砂的工作性能

和力学性质的影响。结果表明：CBP1和CBP2颗粒微观形貌呈长条状，颗粒表面有棱

角、较为粗糙，内部具有较多微孔隙；利用CBP1或CBP2制备的胶体的标准稠度用水

量相近且均随两者对水泥取代率的增加而增加，当取代率超过10%时，胶体凝结时间较

纯水泥胶体有所缩短；采用CBP1或CBP2制备的胶砂的流动度相近且均随两者对水泥

取代率的增加而减小；取代率不超过15%时，掺入CBP1或CBP2对胶砂的力学性质不

会造成明显的负面影响，但取代率超过15%时，胶砂的力学性质随取代率增加逐渐降低；

CBP1和CBP2的火山灰活性无明显区别，由于CBP2的填充效果较好，故同取代率条

件下，利用CBP2制备的胶砂的力学性质略好于用CBP1制备的。

（2）利用行星式球磨机对再生粘土砖粉进行研磨以激发其活性，并利用微观手段

研究研磨后再生粘土砖粉微观形貌和细度等基本性质的变化，然后比较分析不同研磨时

间对再生粘土砖粉胶体及胶砂的工作性能和力学性质的影响。结果表明：研磨使得CBP1

的粒形趋于球状，内部微孔隙被摧毁，颗粒的团聚效应越加明显；随着研磨时间的增加，

CBP1的比表面积先增大而后略有下降，粒径中位数先减小而后略有增大；随着研磨时

间的增加，利用再生粘土砖粉制备的胶体的标准稠度用水量降低，所制备的胶砂的流动

度不断增大，但胶体的凝结时间未有明显改变；采用研磨20min时的再生粘土砖粉制备

I

的胶砂的力学性质较好，且在28d时，相应胶体的XRD图谱中的Ca(OH)2衍射峰强度

明显下降，表明研磨使再生粘土砖粉的火山灰活性得到提升。

（3）使用六种化学剂对再生粘土砖粉进行活性激发，以胶砂力学性质为指标并结

合微观分析手段，研究化学剂的激发效果，随后进一步结合物理和化学激发方法对再生

粘土砖粉进行复合激发，并研究不同的复合激发方案对胶砂力学性质的影响。结果表明：

NaSO、明矾、NaCO、水玻璃和Ca(OH)对CBP1的3d活性均有明显的激发效果，

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但仅NaCO和Ca(OH)对CBP1的28d活性具有激发效果；NaOH在掺量0.2%~1.0%

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范围内对再生粘土砖粉胶砂强度有损害；0.5%明矾、0.2%NaCO、0.5%水玻璃或

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0.5%Ca(OH)2的五种复合激发方式对CBP1的3d和28d活性均具有明显的激发效果，研

磨20min掺入1.0%NaSO或0.5%NaOH的两种激发方式对CBP1的3d活性具有明显

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的激发效果，但对28d活性无激发作用。

（4）利用未经激发的和激发后的再生粘土砖粉作为活性掺合料部分取代水泥制备

混凝土，并对比分析不同取代率对混凝土的工作性能和力学性质的影响。结果表明：掺

入未经激发的再生粘土砖粉，混凝土