CN101182151A - 一种用于建材中的掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于建材中的掺合料及其制备方法,它由大部分的建筑固体废弃物,通过物理均化,经特殊生产工艺加工而成的一种绿色建材。本掺合料中的建筑固体废弃物是城市建筑垃圾的主要组成部分,即建造或拆除建筑物时,产生的巨量固体废弃物,经过回收再利用,可大量使用到商品混凝土、商品砂浆、水泥与水泥预制等建材领域中,等量取代现有的粉煤灰或矿粉或部分水泥,节约成本,有效地保护了环境,符合国家循环经济,废物再利用政策。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种掺合料及制备方法,此掺合料适用于商品混凝土、商品砂浆、水泥与水泥预制等建材领域中。
二、背景技术
我国城市化建设进程的加快,每年都要产生大量的城市建筑垃圾,而建筑固体废弃物则是城市建筑垃圾的主要组成部分,约占到60%~70%。在建造或拆除建筑物时,会产生巨量的固体废弃物,包括废混凝土块、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖渣、金属、木材、装饰装修产生的废料和其它废弃物等。
虽然我国早在1990年就颁布了《城市固体垃圾处理法》,为建筑垃圾处理提供了依据。但处理办法单一,即到指定地方填埋或回填,这样不但占用大量土地空间资源,还严重污染环境,造成资源浪费,不利于可持续发展。近些年,国内外研究人员在建筑垃圾利用技术上,一般对废混凝土中的石子进行回收,作为再生骨料,和天然骨料混合使用到混凝土中。但由于再生骨料附着不等量的砂浆,导致这样再生骨料的压碎指标和吸水率等物理指标不稳定,严重影响所配制混凝土的物理与力学性能。
三、发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种掺合料,该掺合料可以像粉煤灰或矿粉一样,掺加到商品混凝土、商品砂浆、水泥与水泥预制等领域中,而对所配制的混凝土的物理与力学性能不会有任何不良影响,不仅充分利用了建筑固体废弃物,保护了环境,而且大大降低了成本。此外,本发明还提供了该掺合料的制备方法。
一种用于建材中的掺合料,其特征在于掺合料的组分和重量百分比为:烧失量6.15%,SiO2 38.67%,CaO 24.86%,MgO 5.68%,Fe2O33.12%,Al2O3 17.16%,K2O 0.76%,Na2O 0.69%,SO3 0.41%,TiO2 1.05%,fCaO 0.3%,碱含量1.19%,MnO 0.4%,Cl- 0.009%,CaF2 0.52%。
此外,本发明还提供了上述掺合料的制备方法:首先收集建筑垃圾,再通过人工或机械剔除建筑垃圾中的金属、木材、塑料等杂物,把废混凝土块、黏土砖或瓦片等按按80%~90%重量比废混凝土和10~20%重量比黏土砖或瓦片混合起来,先破碎至最大粒径不超过20mm的颗粒,进行碾磨,碾磨出的材料表面积控制在400m2/kg~450m2/kg。
本发明与现有技术相比具有以下特点:
(1)综合利用了建筑固体废弃物中的绝大部分原材料,与回收废弃混凝土中的石子相比,具有工艺简单,操作方便等优点,而且节省了大量土地资源,降低了环境污染,保护了生态环境,有利于国家的可持续发展;
(2)掺合料的技术指标接近甚至超过粉煤灰的技术指标,所以可完全替代粉煤灰,部分替代矿粉应用于建筑领域中,而不会对成品有任何不良影响。
在实验室,人工剔除建筑垃圾中金属、木材、塑料等杂物,把废混凝土块、黏土砖、瓦片、废瓷砖、墙体装修材料按上述比例混合起来,先破碎至最大粒径不超过20mm的颗粒,再进行碾磨,碾磨出的材料细度控制在400cm2/g~450cm2/g左右。其材料物理指标见表1,由表1可见,其性能接近或超过矿粉技术指标。
表1 S95矿粉与本发明掺合料技术指标比较表
项目 | S95矿粉 | 本发明 | |
密度,g/cm2不小于 | 2.8 | 2.92 | |
比表面积,m2/kg不小于 | 350 | 490 | |
活性指数,%不小于 | 7d | 75 | 74 |
28d | 95 | 97 | |
流动度比,%不小于 | 90 | 92 | |
含水率,%不大于 | 1.0 | 0.8 | |
三氧化硫,%不大于 | 4.0 | 3.2 | |
氯离子,%不大于 | 0.02 | 0.012 | |
烧失量,%不大于 | 3.0 | 2.4 |
最后用碾磨的材料进行混凝土性能对比试验,结果见表2。由表2结果可见,其等量取代粉煤灰或矿粉,基本不影响混凝土的物理与力学性能。
表2 混凝土性能对比表
序号 | 配合比(kg/m3) | 坍落度(cm) | 强度(MPa ) | ||||||||
C | KF | FA | 本发明 | S | G | W | Ad | 7d | 28d | ||
01 | 270 | 50 | 50 | / | 762 | 1053 | 165 | 4.5 | 8.5 | 31 | 39.6 |
02 | 270 | 50 | / | 50 | 762 | 1053 | 165 | 4.5 | 8.0 | 34 | 37.8 |
03 | 270 | / | / | 100 | 762 | 1053 | 165 | 4.5 | 9.0 | 32 | 41.0 |
注:1、混凝土强度等级为C30;
2、C-南京青龙山P.O42.5;
3、KF-南京梅宝S95矿粉;
4、FA-南京华能电厂II级灰;
5、S-中粗砂(天然),FM=2.6;
6、G-5~31.5mm碎石(天然);
7、Ad-缓凝减水剂;
8、SP=42%;
9、W/B=0.44;
10、拆模后混凝土外观颜色一致。
上述试验数据是在实验室比较理想情况下做出的,离实际情况还是有一定的差距,尤其是碾磨出材料的均匀性、稳定性是关键,不过这完全可通过生产工艺与生产配方的调整,克服这方面的不足。
五、最佳实施方式
实施例1:
先收集建筑垃圾,再通过人工或机械剔除建筑垃圾中的金属、木材、塑料等杂物,把废混凝土块、黏土砖或瓦片等按80%重量比废混凝土和20%重量比黏土砖或瓦片混合起来,先破碎至最大粒径不超过20mm的颗粒,进行碾磨,碾磨出的材料表面积控制在450m2/kg。
实施例2:
先收集建筑垃圾,再通过人工或机械剔除建筑垃圾中的金属、木材、塑料等杂物,把废混凝土块、黏土砖或瓦片等按90%重量比废混凝土和10%重量比黏土砖或瓦片混合起来,先破碎至最大粒径不超过20mm的颗粒,进行碾磨,碾磨出的材料表面积控制在400m2/kg。
实施例3:
先收集建筑垃圾,再通过人工或机械剔除建筑垃圾中的金属、木材、塑料等杂物,把废混凝土块、黏土砖或瓦片等按85%重量比废混凝土和15%重量比黏土砖或瓦片混合起来,先破碎至最大粒径不超过20mm的颗粒,进行碾磨,碾磨出的材料表面积控制在425m2/kg。
表3是以C30泵送混凝土为例做矿粉与以上三个实施例掺合料的对比试验,其中NO.1中没有采用本发明的掺合料,完全采用南京梅宝S95矿粉,NO.2、3是采用的实施例1的掺合料,NO.4、5、6是采用的实施例2的掺合料,NO.7、8、9是采用的实施例3的掺合料。由9个对比实验可以看出,本发明完全可以替代部分甚至全部矿粉。
表3:以C30泵送混凝土为例做矿粉与掺合料对比试验
NO | 配合比(kg/m3) | SL(mm) | R3d(MPa) | R7d(MPa) | R28d(MPa) | |||||||
C | FA | KF | 本发明 | S | G | W | Ad | |||||
1 | 230 | 70 | 70 | / | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 190 | 16.1 | 23.3 | 35.2 |
2 | 230 | 50 | / | 90 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 190 | 16.5 | 24.1 | 36.8 |
3 | 230 | 60 | / | 80 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 195 | 16.3 | 24.2 | 36.3 |
4 | 230 | 70 | / | 70 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 190 | 15.9 | 23.6 | 36.0 |
5 | 230 | 80 | / | 60 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 185 | 16.0 | 23.9 | 35.8 |
6 | 230 | 90 | / | 50 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 190 | 15.5 | 23.1 | 35.3 |
7 | 230 | 70 | 20 | 50 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 195 | 16.0 | 25.1 | 37.4 |
8 | 230 | 70 | 30 | 40 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 190 | 15.5 | 26.1 | 37.8 |
9 | 230 | 70 | 40 | 30 | 774 | 1110 | 175 | 4.81 | 190 | 16.1 | 24.9 | 36.6 |
注:1、C-南京龙潭P.O42.5水泥;FA-南京华能电厂II级灰;KF-南京梅宝S95矿粉;
G-5-31.5mm连续级配碎石;S-中粗河砂;W-自来水;Ad-外加剂;Ad-泵送剂;SL-混凝土坍落度。
2、成型温度为26-31℃,试块养护为标养。
Claims (2)
1.一种用于建材中的掺合料,其特征在于掺合料的组分和重量百分比为:烧失量6.15%,SiO2 38.67%,CaO 24.86%,MgO 5.68%,Fe2O3 3.12%,Al2O3 17.16%,K2O 0.76%,Na2O 0.69%,SO3 0.41%,TiO2 1.05%,fCaO 0.3%,碱含量1.19%,MnO 0.4%,Cl- 0.009%,CaF2 0.52%。
2.权利要求1所述掺合料的制备方法,其特征在于首先收集建筑垃圾,再通过人工或机械剔除建筑垃圾中的金属、木材、塑料等杂物,把废混凝土块、黏土砖或瓦片等按80%~90%重量比废混凝土和10~20%重量比黏土砖或瓦片混合起来,先破碎至最大粒径不超过20mm的颗粒,进行碾磨,碾磨出的材料表面积控制在400m2/kg~450m2/kg。
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