一、前言 混凝土是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統稱，它廣泛應用于土木工程，也是全球使用最頻繁的建筑材料。假如混凝土被廢棄之后將會占據建筑垃圾行列的首要位置。根據相關研究數據結果表明，隨著建筑工程的迅猛發展，今后國內的遭到廢棄的混凝土規模和數量將會按照8%的速度遞增，預測至2020年突破3.68億t，假如這么龐大的混凝土未得到再次利用，那么不僅對環境進而建材行業來說是種負擔，對資源本身也是種極大的浪費行為。 廢棄物轉化為資源目前主要有原級資源化以及次級資源化這兩大途徑，其中前者指的是對被廢棄的材料進行再次利用，進而生產出新型的同類別的產品，這是實現廢棄資源利用較高的途徑。以被廢棄的混凝土作為再次利用的基本原料，進而生產出再生的水泥與骨料，這是對廢棄物進行原級資源化的過程，通過把兩種再生的產品再次使用在混凝土中，則可完成對混凝土廢棄材料的再次利用。 近幾十年以來，很多研究重點關注得是再生骨料，然而混凝土內部成分較為繁雜，加上受骨料技術等因素的制約，國內當前再生骨料的開發成本較高，并且在提高產品性能方面經驗不足，制約其利用率的提高。 另外，再生骨料的核心技術是以被廢棄的混凝土內部的粗骨料作為基本利用對象，并且對砂漿的利用將會消耗更多的成本，而大部分的水泥石卻未能得到高效的利用。國內水泥的產量處在全球各國生產的前列，增速為18.14%，雖然如此，國內的水泥生產卻面臨著其基本原料（如石灰石）的匱乏，這就使得通過對廢棄的混凝土作為基本材料進行再生水泥的配置和生產具備了現實意義。 二、利用廢棄的混凝土進行制備再生水泥的基本研究 以廢棄的混凝土作為基本原料以制備和煅燒水泥，通常情況下是經過如下兩中形式實現：選擇被廢棄的混凝土內部的粗骨科作為部分替代原料以減少石灰石的使用量，發揮水泥鈣質基本原料的作用；選擇被廢棄的混凝土絞碎后存在的砂漿或者是微粉以及硬化了的水泥石作為制備水泥的生料成分。 石灰石作為混凝土結構成分中常用的粗骨科類型，是制備水泥不可或缺的重要鈣質性原材料。以學者萬朝均為代表的等研究人員吧廢棄的混凝土作為試對象，將其破碎并分離后，以取得石灰石作為主要成分的且顆粒直徑大約在5~20毫米的顆粒，將其作為取代性原料代替了天然的石灰石作用，運用該技術制備出來的水泥前三天強度較低，但是經過二十八天之后其強度可滿足52.5級別制備水泥的技術硬性要求，并且該項技術已經獲得相應的技術專利授權。 廢棄的混凝土在燒制再生骨料環節中，其中殘存量約為5%的顆粒其基本成分構成是水泥石。捷克相關的技術研究隊伍對取得顆粒直徑約為0~17mm的混凝土顆粒進行實驗研究，將其作為水泥生料的基本構成成分，然后加入富含鈣質的石灰石、CaF2的礦化劑和鐵質的反應原料，于一千四百多攝氏度的環境下煅燒熟料，最終生產出來的水泥其具備的強度竟高于一般原料制備的水泥。被完全破碎的混凝土，其內部的砂石同水泥石會充分粘連，難以被硬性分離。相關研究學者正是通過發揮內含砂石的水泥石作為制備水泥的新原料。例如山東大學以陶珍東為代表的研究學者選擇熱處理，綜合機械粉碎的力量，將基質膠凝組分從被廢棄的混凝土內部成分中分離出，并將其作為制備水泥的基本原料，當加入20%的這類物質時，制備出的水泥強度同一般使用生料制備水泥差異不顯著。 以內富有砂的被廢棄的混凝土各成分作為制備水泥熟料的基本原料，主要是受核心技術的限制，就是如何使得結晶態SiO2實現活化技術。砂內部多數的礦物組成是石英，內含SiO2具備高度的結晶度，難以在煅燒環節將其分解出反應活體性，這樣就難以實現將其同CaO充分結合以生成C2S的目標，進而制約了生料的燒制程度。正是由于這類型的顆粒直徑較大，可能會對熟料內部成分的硅酸鹽類礦物的生成與晶型造成負面影響。以萬惠文為代表等人員的實踐研究顯示，一旦使用過多的被廢棄的混凝土作為替代石灰石數量增多，燒制出來的熟料內部的f-CaO數量會相應的升高，這就會導致熟料的水平和質量降低；以陶珍東為代表的相關研究也出現了此類現象：隨著基質膠凝組分加入的數量越多，越加重了生料的難燒性，導致熟料的強度顯著降低；以王曉波為代表的研究者選擇被廢棄的混凝土以及大部分屬于廢磚結構的建筑垃圾作為基本原料燒制熟料，越多的建筑垃圾數量，那么熟料具備的強度越低，并且他們均將這些現象產生的原因解釋為被廢棄的混凝土作為原料內部富含惰性SiO2。 三、以全組分的視角對被廢棄混凝土制備再生水泥進行研究 當前很多以被廢棄的混凝土作為制備再生水泥基本的原料，都須對給予組分和分離。理論上能夠將被廢棄的混凝土內部的全部組成部分作為基本原料用以制備形成再生水泥，并且這樣的方式具備較多的優勢：不用對廢棄的材料進行分離，又可以減少成本制作成本，滿足大量生產的經濟需求；廢棄的材料內部含有未水化的水泥顆粒，硬化的水泥石和各種雜質離子均有助于燃燒，降低燃燒成本，促進熟料燒制的快速完成；通過利用科學的活化技術，促進SiO2的活性反應，有助于提高熟料的性能。 日本以Fuminori教授為代表的研究學者開展過相同的試驗活動，對廢棄的混凝土給予全面粉碎之后，添加含有SiO2、Al2O3以及Fe2O3的原料后，進行聯合制備生料以及燒制熟料，其結果顯示所得的熟料用于制備再生水泥其性能同一般的水泥無顯著差異，其膠砂的強度為44MPa。以全組分的新視角探究利用被廢棄的混凝土為基本原理制備再生水泥。主要是選擇以石灰巖作為主要粗骨料的被廢棄的混凝土內部所有的組分用以替代一部分的石灰石以及粘土，之后加入適量石灰石以及用以校正的原料，完成配料之后作為制備再生水泥所需的熟料。這提示了這類型的再生水泥所需的熟料具備C3S、β-C2S、C3A、C4AF等基本礦物組成成分：混凝土內部存在多種微量例子具備促進燃燒和融化的作用，加快阿利特以及貝利特生產速度，進而燒制熟料的溫度能夠月降為一千三百三十三攝氏度；這樣的熟料不僅具備良好強度性能，也適應硅酸鹽制備水泥所需熟料的技術硬性要求。 四、結束語 進入新的社會時期，國內水泥工業領域出現了顯著性的發展，最矚目的變化則是倡導節約型的資源利用和發展，倡導應用先進的技術以及鼓勵循環經濟的發展作為帶領水泥工業發展內部經濟的重要方向，尤其注重對廢渣進行再次利用，以實現資源再生化的目標。以被廢棄的混凝土作為制備再生性水泥的基本原料，不僅實現了對廢棄資源的初步利用，降低廢棄物對環境造成的負擔和污染，也有效地緩和了水泥原料供需不足的矛盾。隨著再生水泥技術的不斷發展，對環境以及資源的貢獻度越來越大，今后該領域的研究將會重點關注水泥混凝土技術的應用和發展，以將該領域的研究推向更加廣闊的方向，為人類社會創造更多的資源財富。 |
