以废弃混凝土为主要配料制备水泥熟料及其性能研究

论文摘要

废弃混凝土的回收利用不仅可以解决其大量堆放带来的占用土地和污染环境问题,同时也能较好地缓解生产水泥所需的原料不足问题,是一条保护环境、节约资源、可持续发展的技术路线。论文从建筑物拆除现场随机选取8个以石灰石为骨料的废弃混凝土样品,通过钻芯、切割制备抗压强度试件等,对废弃混凝土本身进行了品质评价。将废弃混凝土破碎、分离,获得以石灰石为主的颗粒,取代天然石灰石作为钙质原料配制水泥生料,并采取通用的工艺成功煅烧出水泥熟料,将该水泥熟料与重庆拉法基水泥厂和润江水泥厂生产的熟料以及市售水泥进行了对比研究,取得的试验结果如下:①废弃混凝土样品破碎、分离后得到的颗粒,其中石灰石的含量约为75%～80%,含量比较稳定,适宜取代天然石灰石作为钙质原料配制水泥生料,其中含有的少量SiO2,还可以起到作部分硅质原料的作用;②利用废弃混凝土中以石灰石为主的分离组分能够配制出满足一般水泥率值范围要求的水泥生料,废弃混凝土在水泥生料中的重量百分含量约为50%～70%,部分废弃混凝土在水泥生料中的重量百分含量高达95%;③除去大部分砂浆后的废弃混凝土用作水泥原料,采用与现有水泥生产工艺相同的通用工艺就可煅烧出满足要求的水泥熟料,不存在“难烧”等问题;④X射线衍射对比分析表明,以废弃混凝土为主要配料制备的水泥熟料的四种主要矿物的衍射峰清晰可见,与拉法基和润江水泥厂生产的水泥熟料的衍射谱相似;⑤化学分析结果表明,以废弃混凝土为主要配料制备的水泥熟料的f-CaO含量与拉法基和润江水泥厂生产的熟料的f-CaO含量相当,满足国家规范对水泥熟料中f-CaO含量的限量要求;⑥力学性能试验结果表明,以废弃混凝土为主要配料制备的水泥配制的水灰比为0.5的水泥净浆,其3天强度达18.9MPa,28天强度达51.27MPa。经对比分析表明,以废弃混凝土为主要配料制备的水泥的28天强度达到52.5级市售水泥的强度水平;⑦以废弃混凝土为主要配料制备的水泥成型的净浆的干燥收缩比普通熟料高约30%。以上试验结果表明,以废弃混凝土为主要配料代替天然石灰石制备出的水泥熟料的质量与普通熟料相当,这为废弃混凝土的高附加值和大利用率综合利用找到了一条较好的技术途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.1.1 水泥工业带来的环境和能源压力
• 1.1.2 混凝土工业带来的环境和能源压力
• 1.2 废弃混凝土利用技术的进展综述
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题研究的内容
• 1.5 技术线路
• 2 废弃混凝土的采集与质量检测
• 2.1 废弃混凝土的采集
• 2.2 废弃混凝土的预处理与质量检测
• 2.2.1 废弃混凝土的预处理
• 2.2.2 原生混凝土质量检测设备
• 2.2.3 原生混凝土质量检测方法
• 2.3 原生混凝土的测试结果
• 2.4 原生混凝土的品质评价
• 2.4.1 原生混凝土的强度相关性探索及综合评定
• 2.4.2 原生混凝土的碳化综合评定
• 2.5 小结
• 3 试验原料
• 3.1 废弃混凝土
• 3.2 常规原料
• 3.3 参比熟料
• 3.4 参比水泥
• 4 生料的制备
• 4.1 率值的确定
• 4.2 生料的配料
• 4.3 生料的制备
• 4.4 生料的试验结果
• 4.5 本章小结
• 5 水泥熟料的煅烧
• 5.1 煅烧机理
• 5.2 影响水泥熟料质量的因素综述
• 5.2.1 成球质量
• 5.2.2 烧成温度
• 5.2.3 保温时间
• 5.2.4 烧结速度
• 5.2.5 冷却途径
• 5.3 煅烧过程
• 5.3.1 生料的成球
• 5.3.2 煅烧方法
• 5.3.3 升温过程
• 5.3.4 熟料的冷却
• 5.4 粉磨工艺
• 5.5 本章小结
• 6 水泥熟料的基本性能试验
• 6.1 水泥熟料的XRD 试验结果
• 6.2 熟料的f-CaO 含量分析
• 6.3 水泥力学性能试验
• 6.4 水泥净浆的干燥收缩试
• 6.5 本章小结
• 7 经济技术分析
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录