摘要: 利用建筑垃圾生产再生骨料时，会产生约占再生骨料质量5％～20％粒径小于150μm的再生微粉。若能将再生微粉作为辅助胶凝材料使用，不仅可以全面实现建筑垃圾的资源化利用，同时可以缓解粉煤灰等矿物掺合料紧缺的局面。根据建筑垃圾来源，再生微粉可以... 展开 利用建筑垃圾生产再生骨料时，会产生约占再生骨料质量5％～20％粒径小于150μm的再生微粉。若能将再生微粉作为辅助胶凝材料使用，不仅可以全面实现建筑垃圾的资源化利用，同时可以缓解粉煤灰等矿物掺合料紧缺的局面。根据建筑垃圾来源，再生微粉可以分为黏土砖废弃物制备的再生砖粉和混凝土废弃物制备的再生胶凝微粉两大类，其中再生胶凝微粉又可以分为再生混凝土微粉、再生砂浆微粉和再生净浆微粉。再生微粉的理化特性会直接影响水泥基材料的微结构和物理力学性能。然而，由于再生微粉来源不同，自身的多样性导致其矿物组成、微观形貌等存在很大的差异，对水泥基材料的影响机理不同，目前缺乏系统研究。基于此，本文通过微观试验和宏观性能试验，系统研究了再生砖粉、再生胶凝微粉和再生混凝土-砖混合微粉对水泥基材料工作性能、力学性能、毛细吸水性能及微结构的影响规律，探究了复掺矿物掺合料和热活化方式提升再生胶凝微粉水泥基材料力学性能和抗渗透性的作用机制，研究成果可为再生微粉的资源化利用提供理论依据，主要研究内容及结论如下: (1)通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞分析和热重分析等微观试验，系统研究了不同来源再生微粉的化学成分、矿物组成和微观形貌等理化特性，阐明了不同类型再生微粉对水泥基材料微观特征、孔结构分布和水化产物的影响机理，证实了再生微粉作为辅助胶凝材料的水化机理与作用机制。 (2)研究了再生砖粉对水泥基材料物理力学性能的影响。结果表明，随着再生砖粉取代率的增加，需水量增加，掺入高细度再生砖粉可以抑制砂浆的收缩。当再生砖粉细度高于水泥细度、取代率≤15％时，28d抗压强度随再生砖粉取代率的增加而增加，其28d活性指数约为90％;建立了再生砖粉活性指数与中位径的关系模型。掺入一定细度和取代率的再生砖粉可以降低再生砖粉砂浆的总孔隙率和吸水性能，再生砖粉砂浆毛细吸水系数与再生砖粉取代率符合抛物线关系。基于非饱和毛细吸收理论，通过引入Bolzmann变量，实现了再生砖粉砂浆内部水分时空分布的量化计算。 (3)系统研究了3种类型、4种粒径、5种取代率(0％、10％、20％、30％和50％)下再生胶凝微粉对水泥基材料力学性能、毛细吸水性能和总孔隙率的影响。结果表明，再生胶凝微粉的掺入降低了砂浆的抗压强度，细粒径再生胶凝微粉28d的活性指数均在70％以上。建立了相对毛细吸水系数与再生胶凝微粉取代率、再生砂浆总孔隙率的关系模型。再生胶凝微粉砂浆的总孔隙率和毛细吸水系数随着再生胶凝微粉粒径和取代率的增加而增加。通过复掺再生胶凝微粉和活性矿物掺合料可以制备出力学性能优异且低渗透性的再生微粉砂浆。其中，20％再生胶凝微粉与10％偏高岭土(MK)或10％硅灰(SF)混合后28d活性指数均在100％以上;20％再生混凝土微粉与10％MK或10％SF复掺后再生砂浆毛细吸水系数分别比普通砂浆降低了25.9％和35.7％。 (4)探明了再生混凝土-砖混合微粉细度、砖粉所占比例对水泥基材料流动性、凝结时间、力学性能和毛细吸水性能的影响规律。随着再生混凝土-砖混合微粉中再生砖粉比例的增加，再生净浆流动性降低，凝结时间延长。当总取代率为10％、20％和30％时，分别建立了再生砂浆相对抗压强度、相对抗折强度、毛细吸水系数、相对总孔隙率与混合微粉中再生砖粉比例的关系模型。随着再生砖粉比例的增加，力学性能提高，毛细吸水性能降低。当再生混凝土-砖混合微粉总取代率为30％、再生砖粉比例分别为25％和75％时，再生混凝土-砖混合微粉砂浆的毛细吸水系数分别比普通砂浆高41.4％和7.3％。 (5)研究了不同类型再生胶凝微粉经过600～1200℃高温处理后，对水泥基材料的力学性能和渗透性的影响。揭示了热活化再生胶凝微粉矿物组成和微观形貌的演变规律，热活化温度超过600℃时，再生胶凝微粉中会形成新的C2S、C3S和CaO等活性成分。阐明了热活化再生胶凝微粉促进水化反应、细化孔结构的作用机制，及其对水泥基材料力学性能、抗渗透性的提升原理。结合环境和经济效益，给出了再生胶凝微粉最佳热活化温度区间为600～800℃。 收起