城市固废路用材料资源化：自黏结特性

自黏结特性就是材料在不加任何结合料的情况下，于环境条件下自行发生黏结的性质。其典型情况是破碎混凝土与生活垃圾焚烧炉渣。

在丹麦的试验段中，某道路破碎混凝土的弹性模量，从施工时的大约300 MPa，7年后发展到了500 MPa。而参考的花岗岩基层基本稳定在300 MPa左右。瑞典109号道路中无结合料底基层的劲度也存在类似的现象。道路完工后3个月内，破碎混凝土层的模量从200 MPa提高到了600 MPa，提高了200%，而同一时期控制段破碎花岗岩的模量仅提高了25%（图3-7）。

图3-7　瑞典109号道路无结合料底基层中破碎混凝土的层模量

当水泥与水接触时，水合产物沉积在水泥颗粒的外围，内部未水合水泥的核体积逐渐缩小，水泥水合向内和向外同时推进。在由于表面皮层破裂而加速之前，反应缓慢推进2～5 h（被称为诱导期或潜伏期）。在水合的任何一个阶段，水泥灰浆都由凝胶（水合的细粒产物，具有巨大的表面积，共同被称为凝胶）、剩余的未反应水泥、Ca（OH）2和水组成，还有其他的一些次要化合物。各种合成化合物的晶体，形成了互锁的随机三维网络，逐步填充最初被水占据的空间，导致硬化和随后强度的发展。随着水合的推进，原始水泥颗粒上水合产物的沉积，使得水向未水合核的扩散越来越困难，从而随着时间的推移，减慢了水合速率。(www.xing528.com)

当废旧混凝土被破碎时，自黏结的产生主要来源于三个因素：①由于硅酸三钙水合反应很快，而硅酸二钙相当缓慢，因此已水合的水泥中仍存在一定的硅酸二钙。即便破碎后，这部分剩余的硅酸二钙仍将继续水合而使强度缓慢增长。②水合产物中，存在部分的Ca（OH）2水合产物，起消石灰结合料的作用。③还未反应的剩余水泥颗粒核，由于破碎而重新可为水所接触。

在研究道路半刚性基层材料的工厂再生时，研究者也发现了破碎水泥稳定碎石集料类似的自黏结性质。

生活垃圾焚烧炉渣的自黏结性质也相当明显。干法处理的炉渣，场地堆放进行老化处理时，常常会黏结成块，时间较长时，甚至需用风镐才能挖掘。而湿法处理后的炉渣，堆放再长的时间，炉渣料堆仍保持松散。据估计，这是因为炉渣中含有Ca（OH）2和SiO2等矿物。一方面，Ca（OH）2吸收CO2，p H 值降低的同时，形成微小的CaCO3晶体，生长在熔渣及各种炉渣组分的间隙中，使得孔隙率减小，界面黏结增大；另一方面，Ca（OH）2和SiO2等发生硅酸盐凝胶反应，也就是下面所述的火山灰反应，也使得界面黏结强度提高。不过由于Ca（OH）2与CaCO3均微溶于水，在湿法大量水的冲洗下，这些物质被洗出，导致湿法处理炉渣时自黏结性质的损失。

将破碎混凝土或生活垃圾焚烧炉渣中活性物质含量较高的细料分离，可能的话磨细（增大比表面积，使活性表现最大化），常常可以替换部分结合料而取得额外的价值。