1.2內(nèi)容及方法

(1) 將廢棄混凝土和廢棄粘土磚分別經(jīng)顎式破碎機和球磨機破碎至 80 μm 方孔篩篩余 1%～3% 。

(2) 將建筑垃圾、水泥熟料、石膏按照設計的配合比混合均勻制成水泥樣品,按 GB /T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法( ISO) 法》測定樣品水泥的膠砂強度指標。

(3) 按照 GB /T 12957-2005《用于水泥混合材料的工業(yè)廢渣活性試驗方法》對建筑垃圾作水泥混合材活性的評定。

(4) 在樣品水泥膠砂攪拌成型時加入相應計量的活性激發(fā)劑，進行激發(fā)劑對建筑垃圾活性激發(fā)作用的試驗。

(5) 將廢棄混凝土和廢棄粘土磚按照相應配比復合摻作水泥混合材，并進行復合混合材的活性評定。

2 結果與討論

2.1 建筑垃圾不同摻量的強度試驗結果與討論實驗固定水灰比為 0.5， 石膏摻量占 5% ， 分別以不同配比單摻廢棄混凝土和廢棄粘土磚作水泥混合材，不同摻量建筑垃圾水泥試樣的抗折和抗壓強度試驗結果見圖 2 和圖 3。


                                                    圖3 不同廢棄混凝土摻量作水泥混合材的試塊抗折、抗壓強度

從圖 2 和圖 3 結果可知:
(1) 水泥熟料摻廢棄混凝土和廢棄粘土磚作混合材，降低了水泥熟料的強度。究其原因，水泥強度主要來源于水泥熟料的水化產(chǎn)物 C-S-H 強度， 因廢棄混凝土和廢棄粘土磚的水化活性不及水泥熟料，樣品水泥總體的水化活性有所降低，降低了水泥強度。
(2) 達到 P·O 42.5Ｒ等級強度， 廢棄混凝土可摻 30%,廢棄粘土磚可摻 10% 左右。同時，摻量在10% 以內(nèi)廢棄粘土磚水泥 28 d 膠砂強度較廢棄混凝土水泥 28 d 膠砂強度稍高。廢棄粘土磚中酸性氧化物總量( SiO4 + Al2O3 + Fe2O3) 高達 92.61% ，降低了水化堿度，加快了水化反應進程， 文獻指出水泥熟料的 C3S 水化釋放出的 Ca (OH) 2 與活性SiO2 和 Al2O3 發(fā)生二次水化反應， 同時， 活性 SiO2與已水化生成的高 Ca /Si 的 C-S-H 反應生成 Ca /Si 低的 C- S-H。在充分水化的條件下， 摻適量的建筑垃圾( 摻量＜10% ) 可穩(wěn)定有效保持水泥強度水平。摻少量混合材水泥體系中， 混合材的主要作用是發(fā)生二次水化反應促進水泥熟料水化速率， 廢棄粘土磚水泥的酸性比廢棄混凝土水泥的高， 其水泥熟料水化速率較廢棄混凝土水泥體系中的要高。
(3) 摻量大于 10% 后，廢棄混凝土水泥膠砂強度較廢棄粘土磚水泥的高。廢棄混凝土中含有部分未水化的水泥顆粒， 具有一定的水化活性。同時廢棄混凝土中碳酸鈣含量高， 在水化過程可與熟料的C3A 和 C4AF 反應生成水化碳鋁酸鈣 ， 可以與其他水化產(chǎn)物相互搭接，使體系結構更加密實，增強體系的強度。

(4) 廢棄混凝土摻量 20% 以內(nèi)或廢棄粘土磚粉摻量 10% 以內(nèi)可部分有效提高水泥的早期強度， 而高建筑垃圾摻量的樣品水泥早期水化強度明顯降低。文獻指出水泥顆粒水化的同時受結晶成核和晶體生長過程、相邊界反應過程、擴散過程 3 個過程控制，但整個水化過程取決于其中最慢的一個反應過程。對于低建筑垃圾摻量的水泥水化速率取決于水化結晶成核和晶體生長過程,補充和增強了低摻量水泥早期強度，原因有三: 一是因建筑垃圾中活性礦物與Ca(OH) 2 反應生成 C-S-H 凝膠; 二是惰性的建筑垃圾以針狀、柱狀和薄板狀的細微晶體與已生成的 C- S - H 交織連鎖起來; 三是建筑垃圾中較大表面積的細微晶粒在集料表面有強大的吸附能力，提高水泥與集料的粘合力。而對于高建筑垃圾摻量的水泥水化的初期主要取決于固液反應，因大量細小建筑垃圾顆粒對水泥顆粒起到分散作用，和膠砂拌合初期建筑垃圾顆粒起的“微集料效應”積蓄了大量水分， 降低了水泥顆粒與水分子的碰撞發(fā)生速率，早期強度明顯降低。

2.2建筑垃圾活性激發(fā)試驗結果與討論

     采用 28 d 抗壓強度比 K 作為衡量混合材摻料活性指標。K=Ｒ1 /Ｒ2 × 100式中，Ｒ1 為摻 30% 建筑垃圾混合材的試驗樣品 28 d抗壓強度，Ｒ2 為未摻混合材的對照樣品 28 d 抗壓強度。試樣的設計配合比及強度和活性指標試驗結果見表 2。

       添加激發(fā)劑 NaOH 作為建筑垃圾激發(fā)劑， 明顯降低了建筑垃圾水泥的強度， 可見堿不適宜作建筑垃圾水泥的激發(fā)劑。文獻指出堿激發(fā)劑本可有效防止混合材與水接觸后在顆粒表面形成一層不透水的鋁硅酸鹽薄膜， 阻止了混合材進一步水化現(xiàn)象的發(fā)生,同時,Puertas 等研究表明 NaOH 激發(fā)的體系產(chǎn)物鈣硅比、有序性和結晶態(tài)均較高，且產(chǎn)物表面吸附了更多的 Al(OH)4離子。激發(fā)劑 NaOH 在建筑垃圾水泥體系中未能發(fā)揮相應的激發(fā)作用， 這可能是因為水化產(chǎn)物吸附了較多的 Al( OH)4離子， 減少了高鈣硅比的水化產(chǎn)物與活性 SiO2 反應， 建筑垃圾中的大多數(shù)活性 SiO2 未能發(fā)揮有效的活性反應， 嚴重降低了建筑垃圾的活性。添加激發(fā)劑 CaO 有效地激發(fā)建筑垃圾活性， 補充了建筑垃圾混合材中的鈣質成分，尤其對廢棄粘土磚水泥，提高了廢棄粘土磚混合材的活性達 39.58% ，增強廢棄混凝土活性至 81% 。CaO 與水反應生成Ca( OH) 2， 同時可有效補充 Ca( OH) 2 與活性 SiO2等水化反應消耗水分， 在生成 C-S-H 凝膠的同時，降低了體系中的水灰比， 減少了體系中的孔隙，明顯增強了建筑垃圾水泥的強度， 激發(fā)了建筑垃圾的活性。
2.3建筑垃圾復合混合體材的試驗結果與討論
試樣的設計配合比及強度試驗結果見表 3。


       廢棄混凝土和廢棄粘土磚不同配比復合作水泥混合材，不能夠有效起到復合效應，復合混合材活性隨廢棄混凝土摻量變小呈“U”字形變化趨勢。究其原因，在混摻作復合混合材體系中，廢棄混凝土和廢棄粘土磚水化活性均較低， 二者主要表現(xiàn)為充填作用，相互抑制了彼此的活性。由于廢棄粘土磚細微顆粒黏附在廢棄混凝土顆粒表面， 降低了廢棄混凝土的二次水化活性， 同時也減少了廢棄磚粉的活性組分參與二次水化反應， 最終降低了復合體系的強度。
3 結論
      通過不同建筑垃圾摻量作水泥混合材等試驗得到以下結論。
(1) 廢棄混凝土和廢棄粘土磚元素組分較水泥相似，XＲD 組分分析發(fā)現(xiàn)建筑垃圾具有較多活性礦物組分，具備回用作水泥活性混合材的條件。
(2) 建筑垃圾水泥分別單摻廢棄混凝土 30% ，粘土磚 10% 可達到 P·O42． 5 等級， 廢棄混凝土摻量 20% 以內(nèi)或廢棄粘土磚粉摻量 10% 以內(nèi)可部分有效提高水泥的早期強度。
(3) CaO 可有效激發(fā)建筑垃圾混合材活性， 提高廢棄粘土磚混合材活性達 39.58% ; 堿性激發(fā)劑對建筑垃圾混合材活性會產(chǎn)生抑制作用。
(4) 廢棄混凝土和廢棄粘土磚不宜復合作水泥混合材。建筑垃圾可作為活性水泥混合材回用， 有效綜合回用的關鍵是建筑垃圾的分類和活性激發(fā)。