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再生混凝土微粉制备再生胶凝材料：性能、工艺与应用前景

一、引言

1.1研究背景与意义

随着全球城市化进程的加速和基础设施建设的不断推进，混凝土作为现代建筑中最主要的建筑材料之一，其使用量与日俱增。然而，这也导致了大量废弃混凝土的产生。据统计，我国每年产生的废弃混凝土量高达数亿吨，且呈逐年增长趋势。传统上，这些废弃混凝土大多被运往郊外进行填埋或堆放，这种处理方式不仅占用了大量宝贵的土地资源，还对环境造成了严重的污染和破坏。废弃混凝土在堆放过程中，其中的有害物质可能会逐渐渗出，对地下水和土壤造成污染，这些有害物质可能包括重金属、化学物质等，它们一旦进入环境，不仅会对土壤和地下水造成长期的污染，还可能通过食物链进入人体，对人类健康构成威胁。此外，废弃混凝土的堆积还会阻碍雨水的自然渗透，降低土壤的蓄水能力，进而加剧洪涝灾害的发生。

在资源日益紧张和环保要求愈发严格的背景下，如何有效地处理和利用废弃混凝土成为了亟待解决的问题。将废弃混凝土加工成再生骨料，用于制备再生混凝土，是目前较为常见的一种资源化利用方式。然而，在废弃混凝土的破碎加工过程中，会产生一定比例的再生混凝土微粉，其粒径通常小于0.16mm，约占废弃混凝土总量的5%-15%。在以往的研究和应用中，这部分再生微粉往往被视为废弃物而直接舍弃，不仅造成了资源的极大浪费，还会对大气环境造成一定的污染，如容易在空气中随气流运动而造成扬尘污染。

实际上，再生混凝土微粉并非毫无价值。研究发现，再生混凝土微粉中通常含有二氧化硅（SiO?）、氧化铝（Al?O?）以及未水化的水泥颗粒等成分，使其具有潜在的火山灰活性。若能对再生混凝土微粉进行有效的处理和利用，将其制备成再生胶凝材料，不仅可以实现废弃混凝土的高附加值利用，减少对天然资源的依赖，降低建筑行业对环境的负面影响；还能为建筑材料领域提供一种新型的绿色胶凝材料，推动建筑行业朝着可持续发展的方向迈进。

从环保角度来看，再生混凝土微粉制备再生胶凝材料可以减少废弃混凝土的填埋量，降低对土地资源的占用和对环境的污染，有助于保护生态平衡，促进人与自然的和谐共生。从资源利用角度而言，这是对废弃资源的二次开发利用，提高了资源的利用率，缓解了天然骨料资源短缺的压力，符合可持续发展的理念。就建筑行业发展而言，再生胶凝材料的应用可以降低建筑成本，提高建筑材料的性能，推动建筑行业的技术创新和产业升级，为实现“双碳”目标做出积极贡献。因此，开展再生混凝土微粉制备再生胶凝材料的研究具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

1.2国内外研究现状

在国外，韩国的相关研究成果较为突出。一家名为“利福姆系统”的装修公司成功开发出从废弃混凝土中分离水泥并使其再生利用的技术，并已申请专利。该技术先将废弃混凝土中的水泥与石子、钢筋等分离，然后在700℃高温下对水泥进行加热处理，并添加特殊物质来生产再生水泥。每100吨废弃混凝土大约能获得30吨再生水泥，其强度与普通水泥相当，部分性能甚至更优，符合韩国施工标准，且生产成本仅为普通水泥的一半，生产过程中还不产生二氧化碳，具有显著的环保效益。美国在废弃混凝土回收利用方面也走在前列，其回收废弃混凝土主要通过破碎分离和再加工利用两个步骤。借助先进的大型破碎机械进行精细化处理，并依据粒度大小精准分级，得到多种粒度的骨料、水泥浆以及杂质；再根据不同应用场所和需求对其进行改造利用，在低等级应用场景如道路基础建设等，再生骨料可直接使用，在高等级建筑项目中，再生骨料会与水泥、水和其他添加剂按特定比例混合制成高质量再生混凝土。

国内对再生混凝土微粉制备再生胶凝材料的研究也在逐步深入。部分学者研究了再生微粉的基本性能，发现其吸水率较大，可尝试用作地基的稳定增强材料。在利用再生微粉代替水泥作胶凝材料的研究中，有研究表明，在混凝土中加入建筑垃圾再生微粉，能明显提高混凝土的早期抗裂性，掺入再生微粉的混凝土第一次开裂时间延迟，开裂宽度和长度的最大值都明显缩小。也有研究将再生微粉作为辅助胶凝材料替代矿渣微粉或粉煤灰，不仅能降低建材工业碳排放，还大幅提升了建筑垃圾使用价值。但再生微粉取代部分水泥掺入砂浆后，会影响砂浆的工作性能，在控制砂浆稠度时，随着再生微粉取代率增加，砂浆用水量会缓慢增加，且砂浆保水性与再生微粉取代率呈先增大后减小的关系。

现有研究虽取得了一定成果，但仍存在不足。多数研究集中在再生微粉的基本性能测试和简单应用探索上，对于再生微粉制备再生胶凝材料的系统研究还相对较少，尤其是在优化制备工艺以提高再生胶凝材料性能方面还有待加强。不同地区废弃混凝土来源和组成差异较大，导致再生微粉性能不稳定，如何对再生微粉进行有效的预处理和改性，使其性能更稳定、更适合制备再生胶凝材料，也是目前研究中亟待解决的问题。在再生胶凝材料的应用