碳化回收水泥混凝土粉末对泡沫混凝土性能的影响

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1151

硅酸盐通报 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (6): 2063-2074.DOI: 10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.1151

碳化回收水泥混凝土粉末对泡沫混凝土性能的影响

何彦辉¹^,²(), 王欢³, 邹勇⁴, 陈诚⁴, 许芃³, 何智浩³^,⁵^,⁶()

^1.阿里地区交通运输局，阿里 859000
^2.陕西公路隧道博物馆，西安 710068
^3.西华大学应急管理学院，成都 610039
^4.陕西兴通监理咨询有限公司，西安 710061
^5.四川省重大危险源监测与控制重点实验室，成都 610046
^6.电子科技大学资源与环境学院，成都 611731

收稿日期:2025-11-18 修订日期:2025-12-13 出版日期:2026-06-15 发布日期:2026-07-14
通信作者: 何智浩，博士，副教授。E-mail：zzzzhangjj@163.com
作者简介:何彦辉（1981—），男，高级工程师。主要从事交通工程施工技术及管理、安全与应急救援方面的研究。E-mail：18080584376@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(52408440);地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金(SKLGP2023K006);57号改建工程科研项目(HCZB-AL-2024002);重大危险源测控四川省重点实验室开放课题(KFKT2023-04);成都市揭榜挂帅应急类项目(2024-JB00-00006-SN)

Influence of Carbonized Recycled Cement Concrete Powder on Performance of Foamed Concrete

HE Yanhui¹^,²(), WANG Huan³, ZOU Yong⁴, CHEN Cheng⁴, XU Peng³, HE Zhihao³^,⁵^,⁶()

^1.Ali Prefecture Transportation Bureau，Ali，859000，China
^2.Shaanxi Highway Tunnel Museum，Xi’an 710068，China
^3.School of Emergency Management，Xihua University，Chengdu 610039，China
^4.Shaanxi Xingtong Supervision and Consulting Co.，Ltd.，Xi’an 710061，China
^5.Sichuan Provincial Key Laboratory of Major Hazard Source Monitoring and Control，Chengdu 610046，China
^6.School of Resources and Environment，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 611731，China

Received:2025-11-18 Revised:2025-12-13 Published:2026-06-15 Online:2026-07-14

摘要/Abstract

摘要：

在“双碳”目标背景下，水泥工业的高能耗和高排放问题亟待解决，建筑固废的资源化利用成为低碳建材发展的重要途径。本研究采用普通硅酸盐水泥为基体，通过加速碳化处理制得回收水泥混凝土粉末（RCCP）和碳化回收水泥混凝土粉末（碳化RCCP），并分别以0%、20%、40%、60%（质量分数）替代水泥，制备泡沫混凝土。通过流动性、干密度、吸水率、抗压强度、XRD、TG-DSC、SEM、MicroCT及导热系数测试，分析了碳化RCCP对泡沫混凝土工作性、显微结构及热学性能的影响。结果表明：随着RCCP替代率增加，浆体流动性下降，当替代率为60%时，碳化与未碳化试样的流动度分别较基准样下降约8.0%与11.0%；随着碳化RCCP替代率增加，试样抗压强度先增大后减小，当替代率为20%时，28 d抗压强度达到峰值，比RCCP试样提高6.3%；随着RCCP替代率增加，孔隙率增大，导热性能有所改善，当碳化RCCP替代率为60%时，导热系数较RCCP试样降低6.8%。

关键词: 泡沫混凝土, 回收水泥混凝土粉末, 碳化, 力学性能, 保温性能

Abstract:

Under the background of the “double carbon” target， the high energy consumption and high emission problems of the cement industry need to be solved urgently. The resource utilization of construction solid waste has become an important way for the development of low-carbon building materials. In this study， ordinary Portland cement was used as the matrix， and recycled cement concrete powder （RCCP） and carbonated recycled cement concrete powder （carbonated RCCP） were prepared by accelerated carbonation treatment. Foamed concrete was prepared by replacing cement with 0%， 20%， 40% and 60% （mass fraction） RCCP and carbonated RCCP respectively. The effect of carbonated RCCP on the workability， microstructure and thermal properties of foamed concrete was analyzed by fluidity， dry density， water absorption rate， compressive strength， XRD， TG-DSC， SEM， microCT and thermal conductivity coefficient tests. The results show that with the increase of RCCP substitution rate， the fluidity of slurry decreases. When the substitution rate is 60%， the fluidity of carbonated and uncarbonated samples decreases by about 8.0% and 11.0% respectively compared with the reference sample. With the increase of the substitution rate of carbonated RCCP， the compressive strength of sample increases first and then decreases. When the substitution rate is 20%， the 28 d compressive strength reaches the peak value， which is 6.3% higher than that of RCCP sample. With the increase of RCCP substitution rate， the porosity increases， the thermal conductivity performance is improved. When the substitution rate of carbonated RCCP is 60%， the thermal conductivity is 6.8% lower than that of RCCP sample.

Key words: foamed concrete, recycled cement concrete powder, carbonation, mechanical property, thermal insulation property

中图分类号:

TU528

何彦辉, 王欢, 邹勇, 陈诚, 许芃, 何智浩. 碳化回收水泥混凝土粉末对泡沫混凝土性能的影响[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(6): 2063-2074.

HE Yanhui, WANG Huan, ZOU Yong, CHEN Cheng, XU Peng, HE Zhihao. Influence of Carbonized Recycled Cement Concrete Powder on Performance of Foamed Concrete[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(6): 2063-2074.

图/表 22

表1 原材料的主要化学组成

Table 1 Main chemical composition of raw materials

Raw material	Mass fraction/%
Raw material	CaO	SiO₂	MgO	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	Na₂O	SO₃	LOI
Cement	50.10	26.50	4.30	8.00	3.30	0.85	0.55	2.95	3.40
RCCP	31.80	20.10	8.90	4.90	1.30	0.75	0.70	0.65	30.90
Attapulgite	1.90	47.90	9.10	9.30	4.50	0.95	5.80	—	19.30

图1 封闭式碳化装置

Fig.1 Closed carbonated device

图2 碳化RCCP碳化曲线

Fig.2 Carbonization curve of carbonated RCCP

图3 RCCP和碳化RCCP的粒径分布

Fig.3 Particle size distribution of RCCP and carbonated RCCP

表2 泡沫混凝土配合比设计

Table 2 Mix proportion design of foamed concrete

Sample	Mix proportion/（kg·m^-3）						SP content/%	W/B
Sample	Cement	Attapulgite	RCCP	Carbonated RCCP	Water	Foam	SP content/%	W/B
Ref	450	90	0	0	324	15	0.8	0.6
R20	360	90	90	0	324	16	0.8	0.6
R40	270	90	180	0	324	18	0.8	0.6
R60	180	90	270	0	324	20	0.8	0.6
C20	360	90	0	90	324	16	0.8	0.6
C40	270	90	0	180	324	18	0.8	0.6
C60	180	90	0	270	324	20	0.8	0.6

图4 导热性能测试装置及测试区域

Fig.4 Thermal conductivity performance test equipment and test area

图5 红外热像仪与温度监测

Fig.5 Infrared thermal imager and temperature monitoring

图6 碳化前后RCCP替代率对浆体流动性的影响

Fig.6 Effect of RCCP substitution rate before and after carbonation on slurry fluidity

图7 Bingham模型拟合结果

Fig.7 Bingham model fitting results

图8 FC在28 d时的干密度和吸水率曲线

Fig.8 Dry density and water absorption rate curves of FC at 28 d

图9 FC抗压强度

Fig.9 Compressive strength of FC

图10 FC干密度、吸水率与抗压强度的相关分析

Fig.10 Correlation analysis of FC dry density， water

图11 泡沫混凝土试样的XRD谱

Fig.11 XRD patterns of foamed concrete samples

图12 不同试样的TG与DTG曲线

Fig.12 TG and DTG curves of different samples

图13 28 d龄期试样的SEM照片（低放大倍数下）

Fig.13 SEM images of samples at 28 d age（low magnification）

图14 28 d龄期试样的SEM照片（高放大倍数下）

Fig.14 SEM images of samples at 28 d age （high magnification）

图15 试样的3D微CT图像

Fig.15 3D microCT images of samples

图16 试样的2D微CT图像

Fig.16 2D microCT images of samples

图17 FC孔隙尺寸分布

Fig.17 Pore size distribution of FC

表3 FC的孔隙结构特征

Table3 Pore structure characterization of FC

Sample	Average diameter /µm	Porosity/%	Correlation coefficient
Ref	53.49	41.32	0.96
C60	82.73	52.48	0.92
R60	89.64	56.69	0.97

图18 FC的导热系数

Fig.18 Thermal conductivity coefficient of FC

图19 FC的温差变化

Fig.19 Temperature difference change of FC

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碳化回收水泥混凝土粉末对泡沫混凝土性能的影响

Influence of Carbonized Recycled Cement Concrete Powder on Performance of Foamed Concrete

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