章李偉

摘 要：再生微粉是再生骨料生產(chǎn)所產(chǎn)生的細(xì)微顆粒，含有大量二氧化硅和氧化鋁，屬于輔助膠凝材料。再生微粉具備集料填充效應(yīng)和火山灰活性，能夠改善水泥基材料性能。此次研究主要是分析再生微粉在水泥基材料中的應(yīng)用，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員其他參考性價(jià)值。

關(guān)鍵詞：再生微粉;水泥基材料;作用機(jī)理

在建筑行業(yè)施工建設(shè)中，對(duì)于混凝土的需求量比較大。水泥是混凝土的重要原材料，在生產(chǎn)期間會(huì)排放大量二氧化碳，加劇溫室效應(yīng)。為了緩解溫室效應(yīng)，減少資源消耗，需要采用硅灰和粉煤灰替代水泥?；炷赁D(zhuǎn)化為再生骨料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較多再生微粉，占據(jù)總原料的10%-20%。由于再生微粉具備火山灰、微集料填充效應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于水泥基材料中，改善水泥基材料低拉伸、高脆性特點(diǎn)。

1、再生微粉的物化特性與活性

1.1物化特性分析

再生微粉屬于小粒徑、質(zhì)地疏松粉末，表面分布細(xì)小顆粒和節(jié)理。該材料的堆積密度約為900-920 kg/m3，比表面積為4490-7640cm2/g，表觀密度約為2500-2650kg/m3。通過X射線衍射儀技術(shù)分析可知，再生微粉的化學(xué)成分主要包括氧化鈣、氧化鋁、二氧化硅。所以再生微粉中，氫氧化鈣會(huì)形成碳鋁酸鈣和碳硅酸鈣，火山灰活性良好，可以作為膠凝材料。

1.2激發(fā)活性

通過物理、化學(xué)激發(fā)法，可以提升再生微粉活性。通過相關(guān)研究可知，通過離心球磨法，可以加大微粉比表面積，提升活性，有效改善材料水化熱與孔隙問題，提升水泥基材料強(qiáng)度。部分學(xué)者認(rèn)為，將再生微粉經(jīng)過球磨機(jī)粉磨處理后，粒徑約為5-50μm，粒徑分度不集中，存在解理面。在機(jī)械作用力影響下，會(huì)導(dǎo)致二氧化硅晶體轉(zhuǎn)換面體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)畸變，形成無(wú)定形態(tài)，加強(qiáng)活性。再生微粉會(huì)釋放水化產(chǎn)物氫氧化鈣、未水化產(chǎn)物硅酸二鈣，同時(shí)與二氧化碳反應(yīng)，加強(qiáng)結(jié)晶峰值，提升砂漿強(qiáng)度，促進(jìn)水泥水化反應(yīng)。相比于振動(dòng)球磨機(jī)來說，采用氣流粉碎機(jī)處理之后，再生微粉粒徑相近，粒度呈均勻分布。二氧化硅具有較高的無(wú)定性化程度，碳酸鈣的結(jié)晶峰較強(qiáng)。

化學(xué)堿激發(fā)法主要是將酸堿鹽添加到再生微粉中，以此激發(fā)活性，加強(qiáng)水化硬化能力。通過相關(guān)研究可知，當(dāng)再生微粉粒徑小于0.075mm時(shí)，活性比較高。同時(shí)，在堿性激發(fā)劑作用下會(huì)顯著提升活性。國(guó)內(nèi)學(xué)者分析不同激發(fā)劑對(duì)再生微粉的影響，將孔隙率、抗壓強(qiáng)度、SEM作為指標(biāo)，按照研究結(jié)果顯示，再生微粉激發(fā)效果排列如下：氯化鈣、生石膏、氫氧化鈉、氫氧化鈣、硫酸鈉、無(wú)激發(fā)。通過分析SEM圖像可知，無(wú)激發(fā)劑砂漿膠凝效果差，并且呈現(xiàn)塊狀板結(jié)物。氯化鈣試樣存在氯離子和鈣離子，容易擴(kuò)散，并且會(huì)和氯化鈣及氧化鋁產(chǎn)生反應(yīng)，從而形成水化氯鋁酸鈣，填充孔隙?；瘜W(xué)激發(fā)機(jī)理是增加再生微粉的氫氧離子濃度，形成不飽和活性劑，使表面氧化鋁和二氧化硅形成網(wǎng)絡(luò)聚合體，以此激發(fā)活性成分，增加凝膠物質(zhì)含量。

2、再生微粉與工作性的影響關(guān)系

在水泥基材料中，工作性屬于重要性能，用水量會(huì)對(duì)水泥基材料工作性造成影響。通過研究可知，粉煤灰、再生微粉都可以改善混凝土流動(dòng)性。將再生微粉添加量提升至30%時(shí)，混凝土初始坍落度增加51%，擴(kuò)展度增加25.4%，坍落度損失率呈逐漸減小趨勢(shì)。不斷增加再生微粉摻加量，減少用水量，水泥砂漿流動(dòng)性呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。將再生微粉摻加量設(shè)定為40%，用水量減少10%，水泥砂漿流動(dòng)性將會(huì)增加40%。由于再生微粉中含有未反應(yīng)硅酸二鈣，該物質(zhì)會(huì)與水產(chǎn)生水化反應(yīng)，減少水泥用量后，會(huì)相應(yīng)減少水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。還有部分學(xué)者的研究顯示，砂漿流動(dòng)性減少率可能和再生微粉取代水泥的比例呈正相關(guān)性。按照國(guó)外學(xué)者的研究顯示，當(dāng)水泥基材料中含有30%再生微粉時(shí)，水泥漿黏度會(huì)降低40%，砂漿流動(dòng)性降低22%，吸附系數(shù)增加40%。將再生微粉添加量設(shè)定為50%時(shí)，用水量增加7%，適當(dāng)縮短初凝時(shí)間，不會(huì)改變終凝時(shí)間。再生微粉孔隙會(huì)吸收水分，氧化鋁和三氧化二鐵的含量比較多，相應(yīng)減少游離水含量，進(jìn)一步降低水泥基材料工作性。

3、再生微粉和水化反應(yīng)的影響關(guān)系

水化反應(yīng)屬于放熱過程，通過檢測(cè)放熱量與時(shí)間的關(guān)系，可以了解水化過程中，水泥漿體結(jié)構(gòu)與時(shí)間變化關(guān)系。通過漿體化學(xué)結(jié)合水，可以得知水化產(chǎn)物生成量。分析可知，當(dāng)再生微粉漿體溫度在150℃-550℃時(shí)，會(huì)存在緩慢放熱峰。到溫度到達(dá)550℃時(shí)，會(huì)損失4.42%的質(zhì)量。在550℃-750℃范圍內(nèi)，再生微粉凝膠失去結(jié)合水，分解成β-C2S，從而損失6.3%的質(zhì)量。從上述結(jié)果，再生微粉具備潛在活性。

對(duì)再生微粉漿體化學(xué)結(jié)合水、水化熱反應(yīng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，在不斷增加再生微粉添加量時(shí)，會(huì)相應(yīng)減小化學(xué)結(jié)合水與最大放熱量，延緩最大放熱量時(shí)間。當(dāng)混凝土強(qiáng)度越高，所制備的再生微粉水化性能越明顯。通過分析SEM圖像可知，再生微粉的水化反應(yīng)比較少，凝膠呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，相應(yīng)提升基體密實(shí)度。當(dāng)水化反應(yīng)達(dá)到28d時(shí)，基體密實(shí)度增加，氫氧化鈣物質(zhì)完全反應(yīng)。通過相似試驗(yàn)可知，當(dāng)混凝土齡期為7d時(shí)，再生微粉的過渡區(qū)域分布大量凝膠孔隙，且結(jié)構(gòu)疏松。隨著齡期不斷增加，相應(yīng)減少孔隙數(shù)量，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)密實(shí)度。當(dāng)混凝土齡期達(dá)到180d時(shí)，界面過渡區(qū)結(jié)界限消失，有助于改善混凝土界面致密結(jié)構(gòu)。

4、再生微粉與力學(xué)性能影響關(guān)系

再生微粉會(huì)影響水泥基材料的力學(xué)性能，將再生微粉添加到水泥基材料中，能夠提升力學(xué)性能。通過相關(guān)研究顯示，不斷增加再生微粉添加量，砂漿抗折強(qiáng)度會(huì)先出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，而后逐漸下降，因此再生微粉的最佳添加量為10%。在不斷增加再生微粉添加量后，會(huì)相應(yīng)降低膠砂抗壓強(qiáng)度。由于再生微粉具備活性特點(diǎn)，會(huì)相應(yīng)減弱膠砂折抗折強(qiáng)度。當(dāng)再生微粉的添加量為30%時(shí)，膠砂抗折強(qiáng)度會(huì)下降45%以上。再生微粉的水化反應(yīng)速率比較慢，次級(jí)水化反應(yīng)比較強(qiáng)，因此后期強(qiáng)度高于前期強(qiáng)度。通過上述分析可知，再生微粉利用火山灰效應(yīng)、集料填充作用，能夠改善水泥基材料的力學(xué)性能。在再生微粉各類物質(zhì)中，碳酸鈣物質(zhì)會(huì)和水泥中的鋁酸三鈣、硅酸三鈣產(chǎn)生水化反應(yīng)，從而生成晶核，增加凝膠含量。再生微粉添加量不斷提升，由于比表面積大，粒度細(xì)，相應(yīng)增加需水量。當(dāng)水化反應(yīng)不充分時(shí)，可能會(huì)降低水泥基材料的力學(xué)性能。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在水泥基材料中已經(jīng)推廣應(yīng)用再生微粉，通過相關(guān)研究顯示，微粉微含有碳酸鈣物質(zhì)，且具備集料填充效應(yīng)，可以促進(jìn)水泥中硅酸酸鈣和鋁酸三鈣產(chǎn)生水化反應(yīng)，相應(yīng)增加凝膠含量，改善水泥基材料結(jié)構(gòu)。在激發(fā)劑作用下，能夠改善水泥基材料的力學(xué)性能。使用再生微粉替代部分水泥，可以減少資源使用，緩解溫室效應(yīng)，應(yīng)用價(jià)值比較高。

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