随着我国城镇化建设的稳步推进,固体废弃物数量也伴随着城市建设和各种产业的扩张呈指数增长。由于固体废弃物成分复杂,处理难度大,造成了其整体利用率低、堆放占用土地资源、污染环境等一系列问题。因此,如何能将固体废弃物转化为资源,使其应用于生产服务中,提高其循环利用效率成为主流学术界正在探索的方向。李秋义、王亮编著的《固体废弃物在绿色建材中的应用》一书将固体废弃物应用于生产绿色建材,并从固体废弃物的定义、再生骨料的性能及制备、碱激发再生骨料混凝土、石油焦脱硫灰渣的应用等多个方面阐述了最新的科研成果,为固体废弃物在生产过程的利用提供了多维度思路,具有一定的指导意义。

介绍了再生混凝土粉(RCP)和再生砖粉(RBP)的基本特性,分析了机械活化、热活化、碳化活化、碱激发等活化方式对RCP和RBP活性的影响,并探讨了相关活化机理,总结了各活化方式的优点与不足,可为再生微粉活化方式的优选提供参考。

分别以NaOH和水玻璃为激发剂,制备了碱激发高炉镍渣混凝土,在碱激发高炉镍渣混凝土的7 d抗压强度与普通硅酸盐水泥混凝土的28 d抗压强度基本相等的条件下,对比了碱激发高炉镍渣混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土的后期(90 d)力学性能、孔结构发展规律和抗氯离子渗透性能的差异。结果表明:碱激发高炉镍渣混凝土的早期(7 d前)强度发展迅速,其中,NaOH激发高炉镍渣混凝土28 d后的强度发展相对缓慢;等强度条件下,碱激发高炉镍渣混凝土的后期抗压强度和劈裂抗拉强度、孔结构和抗氯离子渗透性能均优于普通硅酸盐水泥混凝土,其中,水玻璃激发高炉镍渣混凝土的各项性能最好。

研究了在碱激发方式下再生黏土砖粉的活性激发效果和机理,探究了活性激发后的再生黏土砖粉用于制备泡沫混凝土的可行性。结果表明:复合碱激发剂可以提高再生黏土砖粉-水泥胶凝材料的28 d抗压强度和活性指数,当复合碱激发剂掺量为3%时,试件的28 d抗压强度和活性指数分别为22.42 MPa和73.3%,激发效果最好;当采用复合碱激发剂时,胶凝材料体系的水化放热速率和水化放热总量低,水化反应时间长,试件的后期强度高;当复合碱激发剂掺量为3%、再生黏土砖粉掺量为40%、水胶比为0.50时,再生黏土砖粉泡沫混凝土的性能满足JG/T 266—2011《泡沫混凝土》的要求。

为解决盐渍土路基铺设存在的溶陷、变形等问题,采用矿渣碱激发胶凝材料固化的方法对盐渍土的综合性能进行优化。通过击实试验和无侧限抗压强度试验研究了矿渣碱激发胶凝材料对盐渍土抗压强度的影响,并利用XRD和SEM分析了试样的物相组成和微观形貌。结果表明,矿渣碱激发胶凝材料固化盐渍土效果显著,掺入适量矿渣碱激发胶凝材料盐渍土的抗压强度和水稳定性显著改善,反应产物中C-S-H凝胶相含量明显增多,形成了结构稳定的胶凝-网状混合结构。水化反应生成了新的水化产物片状晶体和针棒状晶体,形成了C-S-H凝胶相和钙矾石的结构。

以工农业废料矿渣、稻壳灰为主要原料,制成一种新型胶凝材料,并对此胶凝材料的强度进行探讨,就不同种类的碱激发剂等因素进行探究。同时,用X射线衍射分析不同龄期此体系碱激发胶凝材料的矿物组成,并用扫描电镜观察不同龄期材料的微观形貌。结果表明,稻壳灰的活化可采用"两段煅烧法",碱组分含量为10%、激发剂为水玻璃时激发效果最好,胶凝材料水化产物为低钙硅比的C-S-H凝胶。

利用基于水玻璃形成的复合碱组分SN和少量硅酸盐水泥共同激发锰渣-矿渣体系,制备出碱激发胶凝材料,并对该胶凝材料的力学性能及水化过程进行了探讨。结果表明:水化3～7d内是该碱激发胶凝材料中锰渣与矿渣的适应性由劣向好转变的关键。水化初期(3d前),随着矿渣替代锰渣量增加,碱激发胶凝材料中生成水化产物的程度变慢,抗压强度降低;水化7d后,碱激发锰渣-矿渣胶凝材料中随着矿渣替代量的增加,石英(SiO2)被剥蚀解体量增多,体系的溶解-聚合程度逐渐提高,水化产物逐渐增多,化学结合水量逐渐增大,抗压强度逐渐提高。

为更广泛了解碱矿渣水泥耐高温性能,选用水玻璃和氢氧化钠分别激发昆钢矿渣,探究两种激发剂作用下碱矿渣水泥高温劣化程度,以及在不同碱含量、不同水胶比和不同水玻璃模数时强度随温度的变化规律。实验结果表明,两种碱激发昆钢矿渣水泥随着温度升高强度均较大幅度降低,耐高温性能不佳。在两种激发剂分别作用下,不同碱含量时常温强度越高的碱矿渣水泥高温强度降幅均越大,不同水胶比时碱矿渣水泥高温强度降低幅度均与温度区段相关。在水玻璃为激发剂作用下,水玻璃模数越大,碱矿渣水泥高温强度降幅越小。在相同碱含量和水胶比下,水玻璃激发昆钢矿渣水泥耐高温性能明显好于氢氧化钠激发。

研究了不同掺量的石灰石粉对碱矿渣水泥砂浆流动性和力学性能的影响。结果表明,石灰石粉掺量在0~50%时,随着掺量的增加,砂浆的流动性增大;当石灰石粉掺量为20%时,砂浆3d、7d和28d抗压强度较基准组分别提高3.1%、4.5%、9.0%,28d抗折强度提高10.0%,即在碱矿渣水泥砂浆中掺入20%的石灰石粉对强度是最为有利的。SEM研究表明,水化早期石灰石粉只起到一定的填充作用,但随着水化龄期的延长,石灰石粉参与了水化,水化产物的数量增加,砂浆的密实性和强度提高。

以粒化高炉高钛矿渣粉为主要原料,水玻璃为激发剂,铝粉为引气剂,制备了碱激发高钛矿渣免烧陶粒。试验发现单一使用高钛矿渣粉制备的陶粒保气量不足、堆积密度较大,提出添加少量粉煤灰或固硫灰对其进行了改性,研究改性前后陶粒性能,利用XRD、SEM等手段探讨了陶粒矿物组成和微观结构。试验结果表明,掺入适量的粉煤灰或固硫灰,体系浆体黏度提高,保气量改善,能制备出容重更小的免烧陶粒。