废弃混凝土在多孔陶瓷中的应用研究

2022.09.29

罗飞

摘要：随着我国城镇化建的迅猛发展，建筑废弃物的产量与日俱增。建筑废弃混凝土处理比较困难，堆放与填埋造成土地资源的浪费，同时也给社会带来严重的环境问题。本文对废弃混凝土的组成、烧结特性进行了分析，并对其在多孔陶瓷中的应用进行了探讨。

关键词：废弃混凝土;多孔陶瓷;烧结特性

1 前言

随着我国城镇化建的迅猛发展，建筑废弃物的产量与日俱增。据简单估算，每万平方米的建筑施工产生500 ～ 600吨建筑废弃物，每万平方米的建筑拆迁产生7000 ～ 12000吨建筑废弃物[1-3]。因此，未来十年，我国还将新增建筑废弃物近20亿吨[4，5]。建筑废弃物的矿物和化学组成比较复杂，这就加大了建筑废弃物的处理难度。建筑施工废弃物主要包括有施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖块、截下的各类桩头、废金属料、木材和各种废弃包装材料，约占建筑施工废弃物总量的80%。建筑拆除废弃物主要组成部分为石头、混凝土、泥土、砖、木材、沙子和金属等，其中混凝土、石头和泥土三者所占的比例超过60%[6-8]。建筑废弃物里面金属和木材等相对来说是比较容易处理的资源，这些材料可以直接收集回去或者通过简单的加工回收就能够重新得到使用，但是建筑废弃物存在的混凝土处理比较困难，这些废弃物目前只能堆放与填埋，这样不仅造成土地资源的浪费，同时也给社会带来严重的环境问题。本文对废弃混凝土的组成、烧结特性进行了分析，并对其在多孔陶瓷中的应用进行了探讨。

2 实验部分

2.1 实验原料

实验所用的主要原料包括：废弃混凝土块（取自某工地）、陶瓷坯粉料（佛山欧神诺陶瓷有限公司）。

2.2 试样的制备与表征

将废弃混凝土湿法破碎、球磨，过200目筛，随后烘干研磨待用。将废弃混凝土粉按一定的比例加入陶瓷坯粉料中，经过球磨、过筛、干燥、过筛、压制成型、干燥烧成等工序，制备陶瓷砖样品。

采用硅酸盐成分快速测定仪（GKF-IV型，湘潭湘仪仪器有限公司）对废弃混凝土粉体试样的成分进行检测;采用同步热分析仪（STA449C/3/MFC/G，德国耐驰仪器制造有限公司）对废弃混凝土粉体试样热处理过程中的物理化学变化进行分析;采用X射线衍射分析仪（X Pert Pro，荷兰PAN Alytical公司）对试样的物相进行分析;采用体视显微镜（SZX10，上海光学仪器六厂）对陶瓷试样的微观结构进行表征。

3 结果与讨论

3.1 废弃混凝土特性

表1为试验所用废弃混凝土的组成。由表可知，废弃混凝土组成元素与陶瓷用原料类似，但废弃混凝凝土中Fe2O3含量较高，因此在常规陶瓷砖中应用会受到限制。同时碱土金属氧化物和碱金属氧化物含量较高，因此可以为高温的助熔剂原料。

表2为实验用废弃混凝土从室温到1280℃加热过程中的失重和吸放热反应。由表可知，室温到300℃，主要是残余水分的排除，其失重率为2.78%;300℃到550℃，主要是有机物挥发，及部分产物的分解，其失重率为2.23%;550℃到最高温，主要为产物分解，玻璃相及新相的生成，其失重率为3.21%。

表3为试验用废弃混凝土不同热处理条件下晶相组成。由表可知，废弃混凝土试样未热处理时，主要包括石英、水化硅酸三钙、氢氧化钙、碳酸钙等，石英主要来源于混凝土中的砂石，其余为水泥水化相关产物。随着热处理温度的增加，试样的晶相组成发生变化。当热处理温度在1100℃到1250℃，主晶相为硅酸钙，同时有少量的铁铝硅化合物。当热处理温度到到1280℃，试样中的晶相为硅酸三钙，且无其他晶相。

3.2 废弃混凝土在多孔陶瓷中的应用

选择多孔陶瓷砖坯体粉料，外加10%的废弃混凝土，经过球磨、过筛、干燥、过筛、压制成型、干燥，1200℃烧成，制备陶瓷砖样品。图1为添加混凝土的多孔陶瓷砖的XRD图。由图可知，试样的晶相主要包括钙长石和石英，且钙长石的含量较多，主要是混凝土中的Ca含量较高。图2为为添加混凝土的多孔陶瓷砖的微观结构图。由图可知，试样的孔结构不均匀，且高温熔蚀较为严重，主要是配方中Ca含量较高，碱土金属Ca熔体高温粘度較低，容易腐蚀多孔骨架。

4 结论

（1）废弃混凝土组成元素与陶瓷用原料类似，但废弃混凝凝土中Fe2O3含量较高，因此在常规陶瓷砖中应用会受到限制。同时碱土金属氧化物和碱金属氧化物含量较高，因此可以为高温的助熔剂原料。

（2）废弃混凝土中的高Ca组成，使得添加废弃混凝土陶瓷砖试样中含有较多钙长石晶相。同时也因为Ca含量较高，试样的孔结构不均匀，且高温熔蚀较为严重。

参考文献

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