古巧燕 陸金海 劉驥

【關(guān)鍵詞】廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚;水泥性能;適應(yīng)性

【中圖分類號(hào)】TQ172.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）08-0058-03

0 引言

近30年來，我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)規(guī)?？涨昂拼螅纱瞬粌H帶來建筑業(yè)的快速、蓬勃發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)了建筑物的更新?lián)Q代。在建筑業(yè)迅猛發(fā)展、大批新建筑物興起的同時(shí)，也伴隨著大批舊建筑物的解體，建筑廢棄物的產(chǎn)出量迅猛增加。在數(shù)量龐大的建筑廢棄物中，作為在整個(gè)建筑范圍內(nèi)需求量較高的燒結(jié)磚被大量廢棄后，便從建筑材料中的“主力軍”演變?yōu)榻ㄖ械摹爸髁姟?，成為亟待解決的環(huán)保問題。對(duì)這些建筑廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚的最佳處置方案是進(jìn)行資源化再利用。利用廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚生產(chǎn)水泥的最大特點(diǎn)是節(jié)能，消耗大量的廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚廢料，使水泥窯從“能源老虎”變成處理垃圾的城市環(huán)境“清潔工”，這符合我國(guó)能源短缺，在發(fā)展的過程中“既要金山銀山，又要綠水青山”的環(huán)境保護(hù)理念。所以，利用廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚粉末生產(chǎn)水泥的研究急需進(jìn)行 [1]。

1 廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚化學(xué)成分及活性試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚粉末是由燒結(jié)頁(yè)巖磚破碎粉磨而成，由于燒結(jié)磚本身為高溫煅燒產(chǎn)物，晶體結(jié)構(gòu)占主體，玻璃體結(jié)構(gòu)較少，總體結(jié)構(gòu)呈穩(wěn)定狀態(tài)，不易與外部結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在破碎粉磨時(shí)，磚體中一些穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞，此時(shí)頁(yè)巖磚粉表現(xiàn)出一定的材料活性。為了確定頁(yè)巖磚粉活性高低，參考《用于水泥混合材料的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法》（GB/T 12957—2005）（簡(jiǎn)稱規(guī)范）中的試驗(yàn)方法，對(duì)頁(yè)巖磚粉進(jìn)行水泥膠砂28 d抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)，最終得到的抗壓強(qiáng)度比能表示頁(yè)巖磚粉的活性。與此同時(shí)，為了比較頁(yè)巖磚粉和粉煤灰在相同水泥替代率（30%）情況下活性的高低，仍需對(duì)粉煤灰進(jìn)行水泥膠砂28 d抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)。

將準(zhǔn)備好的廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚粉末（基本分析見表1）、粉煤灰、PII52.5硅酸鹽水泥按表2中的要求稱取，在放入攪拌鍋前將膠凝材料采用機(jī)械方式混勻，避免樣品不均對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的不利影響。28 d抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)要求摻入待測(cè)水泥混合材料后樣品中SO3含量與摻入前水泥的SO3含量相差不超過0.3%。按照規(guī)范給定的調(diào)試方法，即通過外加二水石膏的方法調(diào)整摻入后的SO3含量。由于試驗(yàn)所用水泥與每種水泥混合材料的摻量及其SO3含量均為已知，因此可通過SO3與二水石膏的相對(duì)分子質(zhì)量比值計(jì)算得到二水石膏的外摻量，計(jì)算得到的每組二水石膏摻入量按表2中的要求稱取。

水泥膠砂的抗壓強(qiáng)度比K按公式（1）計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至整數(shù)。

K=R1/R2×100 （1）

上式中：K為抗壓強(qiáng)度比，%;R1為水泥混合材料摻入后試件的28 d抗壓強(qiáng)度，MPa;R2為對(duì)比試件樣品的28 d抗壓強(qiáng)度，MPa。

由水泥膠砂強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)得到的試件抗壓強(qiáng)度及每種材料的抗壓強(qiáng)度比（活性指數(shù)）見表3。

由表3可知，廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚粉末的活性指數(shù)為73%，滿足規(guī)范中對(duì)水泥膠砂28 d抗壓強(qiáng)度比不小于65%的要求，說明經(jīng)過破碎粉磨得到的頁(yè)巖磚粉的活性得到一定程度的提高，機(jī)械粉磨是提高頁(yè)巖磚粉活性的有效方法;頁(yè)巖磚粉與二級(jí)粉煤灰的活性指數(shù)較為接近，說明高溫煅燒后形成的化學(xué)成分相似的兩種水泥混合材料，其活性也相似。因此，通過將頁(yè)巖磚粉摻入水泥生產(chǎn)是可行的。廢棄的黏土磚中含有比黏土中石英品程度低的石英礦物，在熟料燒成中可作為溶劑礦物的赤鐵礦。此外，廢棄的燒結(jié)磚粉末中含有活性的玻璃狀物質(zhì)，因此廢棄燒結(jié)磚粉末能表現(xiàn)出更好的反應(yīng)活性和節(jié)能優(yōu)勢(shì) [2]。表3中的活性數(shù)據(jù)也說明了這一點(diǎn)，但是廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚對(duì)水泥性能的影響需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

2 摻加廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚對(duì)水泥性能的影響

針對(duì)以上分析，本文進(jìn)一步對(duì)摻加廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚對(duì)水泥性能影響進(jìn)行試驗(yàn)，同等條件下?lián)郊?%的頁(yè)巖磚代替其他混合材，對(duì)生產(chǎn)水泥性能進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果見表3、表4。

由表5、表6可見，摻加5%廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚后，水泥需水量、凝結(jié)時(shí)間和對(duì)外加劑的適應(yīng)性變化不大。在水泥強(qiáng)度方面，摻頁(yè)巖磚前后水泥3 d強(qiáng)度基本一致，28 d強(qiáng)度略有下降。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可確認(rèn)廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚可以用于水泥的生產(chǎn)。

3 廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚代替粉煤灰

鑒于目前粉煤灰價(jià)格較高，對(duì)水泥生產(chǎn)成本影響較大，而且采購(gòu)困難，我們進(jìn)一步對(duì)不同量廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚代替粉煤灰生產(chǎn)水泥性能進(jìn)行了試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表7。

由表8、表9可見，混合材總量不變，隨著廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚摻加量的增加，水泥3 d和28 d抗壓強(qiáng)度呈遞減趨勢(shì)，特別是在3%增加至5%時(shí)，強(qiáng)度變化尤為明顯，3 d下降1.9 MPa，28 d下降4 MPa，抗折輕度變化則不明顯;水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時(shí)間方面，摻加廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度較摻加粉煤灰略小小，但不明顯，凝結(jié)時(shí)間略有延長(zhǎng)，延長(zhǎng)幅度約25 min。隨著摻加量的提高，凝結(jié)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)稠度卻無明顯變化;摻加廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚的水泥與外加劑適應(yīng)性變化不大。

頁(yè)巖磚摻量為5%以下時(shí)，對(duì)水泥強(qiáng)度和使用性能方面影響不大，由于頁(yè)巖磚物料成本較粉煤灰便宜較多，所以摻頁(yè)巖磚對(duì)降低水泥物料成本有利 [3]。

4 廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚代替石灰石

自然資源并非無窮無盡，節(jié)約資源是各界人士近年來關(guān)注的焦點(diǎn)，本文對(duì)不同摻加量廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚代替石灰石生產(chǎn)的水泥性能進(jìn)行了研究，試驗(yàn)方案見表10。

由表11可見，摻加5%的廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚代替石灰石生產(chǎn)的水泥，各項(xiàng)物理性能均沒有明顯變化，所以廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚代替石灰石是非常值得期待的選擇。

5 結(jié)語

綜上所述，適量摻加利用廢棄燒結(jié)頁(yè)巖磚生產(chǎn)的水泥，性能方面基本可控。利用其代替粉煤灰上，綜合考慮水泥強(qiáng)度，可以有效降低水泥的生產(chǎn)成本，為循環(huán)經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)。代替石灰石，則在節(jié)約資源利用方面有著顯著的作用，將能解決巨大的環(huán)境污染問題 [4]。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李江.發(fā)展生態(tài)水泥，促進(jìn)資源利用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[J].四川水泥，2015（11）：18.

[2]韓芳.利用廢棄物生態(tài)水泥工藝分析[J].四川水泥，2018（6）：11-12.

[3]陳黔.淺談生態(tài)水泥綠色制成技術(shù)的集成與應(yīng)用[J].中國(guó)建材，2016（7）：104-106.

[4]吳清仁.資源化利用固體廢棄物研發(fā)生態(tài)水泥[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2004（增刊）：17-21.