长沙市废弃混凝土处理及回收利用现状分析与研究展望

废弃混凝土作为城市建筑垃圾的重要组成部分,其处理和资源化利用等问题备受关注。通过走访长沙市废弃混凝土处理和资源化利用的相关政府部门、企业和社会组织,了解了长沙市废弃混凝土的来源、处理方法和资源化利用现状以及相关政策。预估了长沙市从2009～2015年和未来三年废弃混凝土的年产生量,分析了废弃混凝土在资源化利用的过程中存在的问题,并结合国内外先进的方法进一步探讨合理的废弃混凝土资源化利用方案。     

人造骨料制造与养护工艺研究概述

人造骨料也被熟知为轻骨料,通常以固体废弃物为原材料,为解决自然资源消耗和固废环境污染问题提供了新的解决方案。研究发现不同的生产方式(造粒工艺和硬化工艺)会对人造骨料的性能以及生产环境的污染会产生不同的影响。主要对现有的几种造粒方式(压力成型造粒、搅拌法造粒以及挤出-滚圆法造粒等)进行对比概述,并总结现有的骨料硬化方式(烧结、冷结、蒸养、蒸压和碳化硬化),对人造骨料制造工艺进行系统分析,提出适应于绿色可持续发展的人造骨料制作工艺。     

固废基低钙固碳水泥熟料组成设计及烧成过程

以城市垃圾焚烧飞灰（MSWIFA）和焚烧底灰（BA）为原料,成功制备了一种以β型硅酸二钙（β-C₂S）为主的低钙固碳水泥熟料.结果表明：熟料在1 150~1 250 ℃之间均可被烧结,且实际所需的n（Ca）/n（Si）值要高于理论设计值,即n（Ca）/n（Si）>2.6,否则容易过烧且易形成钙铝黄长石,不利于水泥强度的发展;n（Ca）/n（Si）值对水泥早期抗压强度和碳化程度的影响较大,总体来说抗压强度随着n（Ca）/n（Si）值的增加呈递减趋势,n（Ca）/n（Si）=2.8~3.2时水泥碳化养护2 d的抗压强度基本维持在50 MPa以上,甚至高达72 MPa;当n（Ca）/n（Si）值升至3.3~3.7时,水泥的抗压强度降至25~30 MPa,CaCO₃生成量基本维持在12.00%左右;关于熟料各矿物的水化及碳化作用对其强度的贡献还需要进一步探究.     

水泥基材料产生的粉末废弃物的潜在应用与挑战

目前,如何有效地回收和再利用那些建造与拆卸废料,对于减少建筑垃圾造成的环境问题十分重要。研究数据表明,在建筑废料回收的过程中,将产生大量的粉末废料,其数量占总混凝土废弃物的20%~50%。在已有的研究成果中,粉末废料可用作混凝土生产中水泥的替代物和熟料生产中原材料的替代物。同时,由于具有丰富的钙含量,它也可作为一种吸收CO2的潜在材料。综合已有的大量文献,概述了从建筑废料中提取的水泥基粉末废弃物在不同应用中的挑战和潜力。总的来讲,粉末废料具有很大的实际应用潜力,可用作建筑业中原材料的替代物,也是减少CO_2排放的重要途径之一,这些将切实有助于自然资源的保护和环境的可持续发展。     

钢渣加速碳化制品的耐高温性能研究

为开发钢渣用于高温环境的潜力,最大限度地提高钢渣的综合利用率,通过强度试验、热重分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)等测试手段探讨了钢渣加速碳化制品承受不同高温后的抗压强度、矿物相演变和微观结构。结果表明:钢渣加速碳化制品在200~600 ℃范围内的高温处理下,抗压强度得到提高,在400 ℃时达到最大值,为72.4 MPa,较初始强度提高20.5%,钢渣中硅酸钙在高温下进一步发生水化,其水化产物增强了基质连接。当温度达到800 ℃时,钢渣性能发生劣化,强度降低了90.7%,碳酸钙质量分数由24.1%降低至1.6%,而总质量损失可达19.67%,吸水率大幅度提高,且出现贯通试块的裂缝。钢渣加速碳化制品与普通水泥基材料相比,耐高温性能有所提升,但在800 ℃时并无明显优势。     

高温碳化养护对干硬性水泥净浆强度及微观性能的影响

碳化养护可在加快水泥制品早期强度发展的同时固定二氧化碳,因此已引起国内外学者的广泛关注,然而,高温对碳化养护进程的影响却未见报道。本文选用5个温度(20 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃、160 ℃)对干硬性水泥净浆进行碳化养护,探究了抗压强度随碳化温度的变化规律,并结合热重分析、X-射线衍射、红外光谱及扫描电镜等方法对碳化养护后样品的微观性能进行表征。结果表明:抗压强度及碳化程度随温度的升高表现出先增加后趋于平缓的趋势,碳化温度为140 ℃的试件相比碳化温度为20 ℃的试件抗压强度增长近4倍,表明高温碳化是加速养护的有效措施,适当的高温可以蒸发部分自由水,有利于碳化反应进行。此外,高温碳化养护生成了高聚合程度的无定形硅胶和三种不同晶型的碳酸钙(CaCO₃),其中文石和球霰石所占比例相比于常温碳化有所上升。