隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)進(jìn)一步加快，大量的基礎(chǔ)設(shè)施加大投入力度，舊城改造、拆遷及新建項(xiàng)目也急劇增加，由此產(chǎn)生了大量的廢棄混凝土。此外，混凝土攪拌站、混凝土檢測(cè)測(cè)試單位也是廢棄混凝土的一個(gè)主要來(lái)源。

  目前對(duì)混凝土廢棄物的利用研究大多數(shù)集中在回收粗細(xì)骨料方面及制備膠凝材料。但是和天然骨料相比，回收骨料存在低表觀密度和高的吸水率等不足，還不能完全替代天然骨料。制備的混凝土材料強(qiáng)度較低，特別是斷裂強(qiáng)度存在不足，只能應(yīng)用在低等級(jí)混凝土制備。因此盡管開展了對(duì)這些廢棄混凝土再利用的研究，但處理很不完善，大部分還是采取露天存放或就地掩埋的簡(jiǎn)單方式處理，這樣無(wú)疑會(huì)占用大量耕地，同時(shí)也會(huì)造成環(huán)境污染。因此需要找到一條降低廢棄物處理成本、又能充分利用這些廢棄物有效途徑。最近我們利用廢棄混凝土成功制備了可作為墻體承重材料應(yīng)用的半干壓成型磚，廢棄混凝土的利用率為99%。本文利用廢棄混凝土制備半干壓成型磚，研究了蒸養(yǎng)制度對(duì)成型磚性能的影響規(guī)律。

  1、試驗(yàn)過(guò)程

將廢棄混凝土清理雜物、去除鋼筋后，放入加熱爐中加熱到1000℃下保溫5h，然后隨爐冷卻。將加熱處理后的混凝土在鄂式破碎機(jī)上破碎處理，圓盤破碎機(jī)進(jìn)一步破碎，過(guò)100μm篩。將破碎后的廢棄混凝土添加10%~20%（質(zhì)量百分比）的粉煤灰和適量水混合均勻后，在壓力機(jī)上成型（成型壓力60MPa）。將成型后的樣品在不同溫度下蒸汽養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)得到半干壓磚樣品。得到的樣品參考國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測(cè)試。

   2、結(jié)果與討論

  3.1蒸養(yǎng)工藝制度對(duì)半干壓成型磚強(qiáng)度的影響

  圖1為在不同蒸養(yǎng)制度下半干壓成型磚樣品的抗壓強(qiáng)度，預(yù)處理的廢棄混凝土和粉煤灰配比為65:35，其中圖1（a）無(wú)堿激發(fā)時(shí)樣品強(qiáng)度的變化規(guī)律。圖1（b）添加0.5%的Na2SO4，進(jìn)行堿激發(fā)時(shí)樣品強(qiáng)度隨蒸養(yǎng)制度的變化圖。由圖1（a）中可以看出，在室溫養(yǎng)護(hù)時(shí)， 10h強(qiáng)度為5.20 MPa，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的抗壓強(qiáng)度逐漸提高，3d后強(qiáng)度超過(guò)10.0 MPa。但是隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢， 28d強(qiáng)度僅增長(zhǎng)到 12.78 MPa。

  由圖1（a）還可以看出，當(dāng)提高養(yǎng)護(hù)溫度，樣品的強(qiáng)度大大提高。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為65℃時(shí)， 5h強(qiáng)度達(dá)到12.06 MPa，已經(jīng)接近室溫28d養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度。但是當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期超過(guò)1d后，強(qiáng)度增長(zhǎng)的趨勢(shì)減緩，7d強(qiáng)度只發(fā)展到 15.20 MPa。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為80℃時(shí)，樣品強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度進(jìn)一步加快， 1h強(qiáng)度就達(dá)到8.10MPa。當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)11h，強(qiáng)度基本保持不變，達(dá)到25 MPa 左右。進(jìn)一步提高蒸養(yǎng)溫度至90°后，6h強(qiáng)度就超過(guò)25 MPa，最高可達(dá)到39 MPa。可見，蒸養(yǎng)溫度和蒸養(yǎng)時(shí)間對(duì)半干壓成型磚的抗壓強(qiáng)度有著顯著的影響作用。養(yǎng)護(hù)溫度越高，樣品最終達(dá)到強(qiáng)度也越大，在一定范圍內(nèi)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度也越高。但是同一養(yǎng)護(hù)溫度下，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間增長(zhǎng)，樣品的強(qiáng)度達(dá)到一定范圍不再明顯增加。 混凝土經(jīng)1000℃高溫處理后，混凝土中的水泥水化物將分解，粗骨料分解生產(chǎn)生石灰。當(dāng)預(yù)燒后的混凝土加入水后，由粗骨料分解后存在大量的石灰石（CaO），首先和水反應(yīng)生成，氫氧化鈣Ca(OH)2，和水泥分解的有效活化成分反應(yīng)，形成水泥型膠體，使材料獲得強(qiáng)度。當(dāng)添加粉煤灰后，當(dāng)具有火山灰效應(yīng)的粉煤灰加入后，其中的無(wú)定形態(tài)的氧化硅活性成分會(huì)進(jìn)一步同Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鈣，進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度。由于粉煤灰中存在氧化鋁、氧化硅等活性成分，這些活性成分及水泥分解物在混凝土中石灰石的激發(fā)下反應(yīng)，形成大量的水化產(chǎn)物，使樣品得到強(qiáng)度。溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，這種反應(yīng)越充分，所以得到樣品的強(qiáng)度越高。但是在一定的溫度下，當(dāng)時(shí)間到達(dá)足夠長(zhǎng)時(shí)，反應(yīng)將達(dá)到平衡，所以強(qiáng)度不會(huì)無(wú)限的增長(zhǎng)。這一結(jié)果在蒸壓養(yǎng)護(hù)樣品中得到驗(yàn)證。我們將相同條件下制備的樣品在180℃飽和蒸汽壓下養(yǎng)護(hù)4h強(qiáng)度達(dá)到40.0 MPa。可見提高了養(yǎng)護(hù)溫度后，的確提高了樣品的抗壓強(qiáng)度，這和前面的結(jié)果規(guī)律相一致。

  3.2 堿激活對(duì)對(duì)半干壓成型磚強(qiáng)度的影響

  當(dāng)原料中添加0.5%的Na2SO4后，樣品抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律和未添加的樣品一致，如圖1（b）所示。在養(yǎng)護(hù)溫度保持不變的情況下，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的提高，樣品的強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)超過(guò)一定的養(yǎng)護(hù)齡期，強(qiáng)度基本保持在一個(gè)水平上。隨著養(yǎng)護(hù)溫度的提高，強(qiáng)度也逐漸提高。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證添加Na2SO4后對(duì)材料強(qiáng)度的影響，對(duì)添加0.5% Na2SO4的樣品和未添加Na2SO4的樣品強(qiáng)度隨蒸養(yǎng)制度的變化進(jìn)行了比較，如圖2所示。圖2（a）為樣品在蒸養(yǎng)溫度為80℃時(shí)的強(qiáng)度變化規(guī)律。從圖中可以看出，添加0.5% Na2SO4后，養(yǎng)護(hù)初期樣品的強(qiáng)度要大于未添加Na2SO4的樣品強(qiáng)度。隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，但增長(zhǎng)速率較緩，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到5.0 h時(shí)，強(qiáng)度發(fā)展大致相當(dāng)。當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)5.0h 的臨界值時(shí)，未添加Na2SO4樣品的強(qiáng)度反而超過(guò)添加Na2SO4樣品的強(qiáng)度。最終兩種原料樣品的強(qiáng)度發(fā)展沒(méi)有顯著的差別。在90℃養(yǎng)護(hù)時(shí)的強(qiáng)度變化規(guī)律和在80℃的相同。同樣在養(yǎng)護(hù)初期，添加Na2SO4樣品的強(qiáng)度要大于未添加Na2SO4樣品的強(qiáng)度。隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，最終的強(qiáng)度也沒(méi)有明顯的差別（如圖2b）。可見Na2SO4的添加只是提高了樣品初期強(qiáng)度，這和傳統(tǒng)的堿激活效應(yīng)完全一致，不會(huì)影響樣品發(fā)展的最高強(qiáng)度。

  3.3半干壓成型磚的其它性能

  表1給出了未添加NaSO4的樣品在不同養(yǎng)護(hù)條件的其它性能（軟化系數(shù)測(cè)試方法參照 GB/T21144-2007，其他性能指標(biāo)測(cè)試方法參照GB/T2542-2003）。從表中可以看出，隨著蒸養(yǎng)溫度的提高，廢棄混凝土制備成型磚的軟化系數(shù)從室溫養(yǎng)護(hù)時(shí)的0.60逐漸提高90℃養(yǎng)護(hù)時(shí)的0.78，在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下樣品軟化系數(shù)達(dá)到0.80。利用廢棄混凝土制備的成型磚，在滿足強(qiáng)度的前提下，密度在1.72~1.78Kg.dm-3之間，其體積密度大于同強(qiáng)度等級(jí)的粉煤灰磚，小于同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土實(shí)心磚。抗凍性能15凍融循環(huán)后，試樣外觀無(wú)破壞、質(zhì)量及強(qiáng)度無(wú)明顯下降。

  3、結(jié)論

  1）隨著養(yǎng)護(hù)溫度的提高，半干壓成型磚的強(qiáng)度逐漸增大，達(dá)到最高強(qiáng)度所需的時(shí)間越短。養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)不會(huì)無(wú)限制提高樣品的強(qiáng)度，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到一臨界值后，強(qiáng)度不再明顯增長(zhǎng)。

  2）添加一定量的Na2SO4后，大大提高了樣品的早期強(qiáng)度，但是對(duì)樣品的最終發(fā)展強(qiáng)度影響不大。

  3）利用廢棄混凝土制備的半干壓成型磚的試驗(yàn)、強(qiáng)度結(jié)果都滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但不能用于受水部位的使用。