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水泥熟料掺入建筑垃圾有没有影响?

2020-02-11 14:52

 城市建设的快速发展,在消耗大量资源的同时,又产生了大量的废物,这对环境卫生和城市安全造成了不良影响。目前,我国建筑垃圾的数量已占城市垃圾总量的30%~40%,因此其资源化利用十分重要。目前,石灰石资源短缺日益严重,全部可利用的石灰石资源也不够水泥工业使用超过100年,寻找水泥的替代原料刻不容缓,而建筑垃圾就是一个很好的选择,这样既可以解决建筑垃圾引发的环境问题,又能缓解水泥行业原料短缺的问题。

测试掺入建筑垃圾的水泥熟料性能变化。取水泥原料,石灰石、高硅砂岩、低硅砂岩、铁尾矿粉和煤粉,另取建筑垃圾,以砖瓦、渣土和混凝土为主。建筑垃圾的主要成分是SiO2、CaO,同时还含有少量的CaCO3和Ca(OH)2,这些成分除了是水泥引入外,还有就是混凝土的集料,其可以作为煅烧水泥的原料。

 

建筑垃圾中还含有少量的Cl-、R2O、SO3,其中Cl-的含量只有0.035%,试验中建筑垃圾的更高掺量20%,掺入的碱含量在0.442%,对烧成熟料的化学分析表明,其碱含量满足相关标准。

先用颚式破碎机将建筑垃圾破碎成0~20mm的颗粒,用2.36mm方孔筛筛除0~2.36mm的细小颗粒,因为这一部分主要是河砂,SiO2含量较高,活性差,影响生料的易烧性和易磨性。再将2.36~20mm的颗粒磨至80μm方孔筛筛余≤10%。将建筑垃圾按不同比例替代部分砂岩与石灰石进行配料,并外掺3.95%的煤灰。将上述各生料混合均匀后与蒸馏水以100∶5的比例混匀,在25MPa的压力下制样,然后置于105℃的烘箱中烘1h。在高温炉中以10℃/min的升温速率,在1450℃的高温下保温30min,取出后置于空气中急冷。

熟料煅烧时分别在1300℃、1350℃、1400℃和1450℃下保温30min,取出急冷后磨细,并全部通过80μm方孔筛,采用乙二醇-甘油法测定fCaO含量。随着煅烧温度升高和建筑垃圾掺加量的增多,fCaO的含量逐渐减少,说明建筑垃圾对水泥熟料的烧成有促进作用,可以改善生料的易烧性。同样的率值和煅烧条件下,几种熟料的XRD图谱基本一致,掺建筑垃圾烧制的熟料主要矿物仍是C3S、C2S、C3A和C4AF,这几种矿物的特征峰清晰可见,与不掺建筑垃圾的熟料无明显差异。

熟料粉磨后以95∶5的比例和石膏混匀后制成水泥,将水泥、标准砂和水按1∶3.0∶0.5的比例,制成4cm×4cm×16cm的试块进行试验,在标准养护条件下分别养护3d和28d。各试样的3d抗压强度基本相当,而28d抗压强度基本在50MPa以上,所以用建筑垃圾替代部分生料可以制备出强度较高的熟料。

建筑垃圾可以代替部分原料来煅烧熟料,熟料中fCaO含量符合国家标准,矿物比例合理,水泥胶砂的3d和28d抗压强度较高,28d抗压强度与不掺建筑垃圾的试样相差不大。

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