摘要
针对以废弃混凝土为主体的建筑垃圾的产出量日益增多以及水泥工业生产所需天然矿物资源的日渐枯竭，本课题组提出利用未经分离处理的全组分废弃混凝土制备再生水泥的技术。前期研究发现，由于废弃混凝土来源广泛、成分复杂，再生水泥熟料中MgO含量波动较大；如果废弃混凝土中粗骨料为白云质石灰岩或低品位高镁石灰石，更易造成再生水泥中MgO含量偏高，不仅影响水泥的安定性，同时还会对水泥的其它性能产生影响。阿利特是硅酸盐水泥中最重要的矿物成分，其形成过程、在熟料中的含量、晶型以及水化特性对水泥强度有重要影响。为进一步拓展废弃混凝土原料来源、明确废弃混凝土中MgO含量控制指标，同时充分发挥MgO对再生水泥烧成及性能的有利影响、提高再生水泥强度，有必要研究高镁再生水泥熟料中阿利特的形成及水化特性。本论文研究可以为高MgO含量再生水泥以及其它高镁水泥的研究和生产应用提供可借鉴的结论。 本论文采用全组分废弃混凝土为主要原料，外掺MgO烧制高镁再生水泥熟料。通过对不同配料组再生水泥的生料易烧性、熟料中不同形式存在的MgO的量、熟料矿物组成、阿利特晶型以及净浆抗压强度等试验结果的分析，研究在不同硅率和SO3掺量下，MgO掺量对高镁再生水泥熟料中阿利特形成及水化的影响，进而探讨MgO对再生水泥性能影响的作用机理。 论文的主要研究结论如下： （1）率值KH=0.92、SM=3.0～3.4、IM=1.8，MgO掺量2%～10%，SO3掺量0%～1.5%，CaF2掺量0.82%的各组高镁再生水泥生料，1350℃煅烧时具有良好的易烧性。除E5组（SM=3.2、MgO=10%、SO3=1.0%）f-CaO含量略高（1.44%≤国标限值1.5%），熟料中f-CaO含量均不超过0.13%；掺加SO3掺量能够提高熟料的致密性和硬度。 （2）SO3掺量为0%和1%时，熟料中MgO的固溶主要受MgO掺量的影响，SM和SO3掺量对f-MgO含量、MgO固溶量随MgO掺量的变化趋势无显著影响，MgO=8%最有利于MgO的固溶；当SO3掺量增至1.5%时，MgO掺量对熟料中MgO固溶的影响变小。MgO≤6%时，SO3掺量对MgO固溶有显著影响，高SO3掺量（1.5%）有利于MgO的固溶；MgO≥8%时，SO3掺量对MgO固溶的影响与SM和MgO掺量间的相互作用有较大关系，高SM（3.4）搭配高MgO掺量（8%、10%）时，掺加SO3不利于MgO的较大关系，高SM（3.4）搭配高MgO掺量（8%、10%）时，掺加SO3不利于MgO的固溶。对于高KH高SM的高镁再生水泥，MgO更倾向于固溶在硅酸盐相中。 （3）未掺SO3时，MgO掺量对偏高SM熟料中硅酸盐矿物组成的影响更大；SM=3.2、3.4时，除C2组（SM=3.4、MgO=4%、SO3=0%）外，熟料中C3S、C3S+C2S的量随MgO掺量增加而减少，说明高SM配料时，MgO不利于硅酸盐相的生成；MgO掺量对于熟料中C3A和C4AF的量影响不大；不同MgO掺量下，SM=3.2时熟料中C3S含量以及C3S/C2S均最高。不同SM时，掺SO3各组熟料中C3S含量更低、C2S含量更高，C3A+C4AF总量呈减少趋势，说明掺加SO3不利于C3S的形成；随着SO3掺量提高，SM和MgO掺量对熟料矿物形成的影响减弱。 （4）不同SM、不同SO3掺量下，MgO掺量对高镁再生水泥熟料中阿利特晶型的影响不同。MgO掺量较低时，可能出现M1型、M1+M3型、M2+M3型阿利特；随着MgO含量增加，阿利特晶型有稳定为M3型的趋势。掺加SO3时，阿利特可以稳定为M1型、尤其在MgO掺量较低时。受生料中杂质离子的影响，SM=3.2的B组（SO3=0%）在MgO掺量4%和8%时出现R型阿利特、SM=3.2的H组（SO3=1.5%）在MgO掺量4%时出现M3+R型阿利特。 （5）未掺SO3时，随着MgO掺量增加，不同SM的净浆3d强度无规律波动、28d强度整体呈降低趋势；MgO=2%的A1组（SM=3.0）3d和28d强度均最高（40.3MPa，107.2MPa），各龄期强度最低值基本出现在MgO=10%时。对于掺SO3的高镁再生水泥，SO3和MgO相互配合强化核化过程，降低MgO掺量对水泥强度的影响；净浆3d强度随SO3掺量增加呈降低趋势、28d强度在SO3=0%时最高，随着SM提高，净浆28d强度增长率随SO3掺量增加呈增大趋势，表明掺入SO3对高镁再生水泥各龄期强度均有不利影响、尤其是早期强度。本论文实验条件下，高KH高SM配料的高镁再生水泥不宜掺加SO3、尤其在MgO掺量较高时。
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