CN102659328A - 一种改性再生胶凝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性再生胶凝材料的制备方法,它包括以下步骤:1)、将从破碎后的废弃混凝土中分离出来的水泥石磨成比表面积300~400m2/kg的粉体;2)、以重量百分比计,按照步骤1)所述的粉体80%~95%,比表面积为50~300m2/g的超细硅灰5%~20%的比例将两者混合,得到混合粉料;再按照水∶混合粉料=(1~5):1的质量比例,向混合粉料中加水,均化后烘干得到烘干料;3)、将烘干料在400℃~900℃煅烧1~4小时,随后用风力冷却至室温,并再次粉磨至比表面积300~400m2/kg,均化后得到改性再生胶凝材料。本发明解决了再生胶凝材料需水量大、凝结时间短的技术问题,利于其作为掺合料应用于混凝土的制备中。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域,具体涉及一种改性再生胶凝材料的制备方法。
背景技术
我国每年都有大量的旧混凝土结构物被摧毁或重建,由此产生了大量的废弃混凝土。目前废弃混凝土的再生资源化利用技术方法主要集中在两个方面,一是将废弃混凝土破碎后用作路基或低强度建筑制品如砌块等的填充材料;二是再生集料混凝土技术,即将废弃混凝土块破碎、清洗、分级后,按一定的比例混合形成再生集料,然后将之部分或全部代替天然集料,再次用于制备新的混凝土。但是这些技术并没有解决废弃混凝土中经济成本最高、环境负荷最重的组分-水泥石的高附加值再生资源化。事实上,将废弃混凝土中分离出的水泥石进行粉磨、煅烧可以制备得到具有再次胶凝能力的材料,称为再生胶凝材料。再生胶凝材料主要组分为未水化的水泥矿物及矿物掺合料、β-C2S、CaO、未煅烧完全的C-S-H及少量的石英、CaCO3等,其中β-C2S、未水化的水泥矿物及矿物掺合料使再生胶凝材料具有再水化能力;而CaO水化反应速度快、需水量大,导致再生胶凝材料需水量大、凝结时间短,用于配制混凝土时混凝土工作性能较差,难以进行大规模综合应用。因此,再生胶凝材料的改性与应用对实现废弃混凝土的高效率再生利用及水泥混凝土的可持续发展具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,本发明的目的是提供一种改性再生胶凝材料的制备方法,改善再生胶凝材料需水量大、凝结时间短的技术问题,提高再生胶凝材料的水化活性,利于其作为掺合料应用于混凝土的制备中。
为解决本发明所提出的技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种改性再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:
1)、将废弃混凝土破碎,将从破碎后的混凝土分离出来的水泥石磨成比表面积300~400 m2/kg的粉体;
2)、以重量百分比计,按照步骤1)所述的粉体80%~95%,比表面积为50~300m2/g的超细硅灰5%~20%的比例将两者混合,得到混合粉料;再按照水∶混合粉料=(1~5):1的质量比例,向混合粉料中加水,并用混料机充分均化,取出后烘干,得到烘干料;
3)、将步骤2)中得到的烘干料在400℃~900℃的温度下煅烧1~4小时,随后用风力冷却至室温,并再次粉磨至比表面积300~400 m2/kg,用混料机均化后得到改性再生胶凝材料。
按上述方案,所述的风力冷却的速率大于等于15℃/min。
本发明的方法可显著改善再生胶凝材料的性能,利于其作为掺合料应用于混凝土的制备中。再生胶凝材料是将废弃混凝土中的水泥石粉进行低温煅烧得到的,其主要组分为未水化的水泥矿物及矿物掺合料、β-C2S、CaO、未煅烧完全的C-S-H及一定量的石英、CaCO3等。其中β-C2S、未水化的水泥矿物及矿物掺合料使再生胶凝材料具有再水化能力;CaO是水泥石中的C-S-H及Ca(OH)2在低温煅烧制备再生胶凝材料过程中形成的,而CaO的存在是造成再生胶凝材料需水量大、凝结时间短的重要原因之一。
本发明步骤2)中水泥石中的Ca(OH)2会与超细硅灰(比表面积很大,具有较高的水化反应活性)反应产生更多的C-S-H,同时由于反应消耗了一些水泥石中Ca(OH)2,所以一定程度上减少了再生胶凝材料中CaO的含量。步骤2)得到的混合料在400℃~900℃的温度下煅烧时,一方面,由于混合料中有更多的C-S-H使其在煅烧过程中形成的β-C2S更多,另一方面,水泥石中Ca(OH)2分解产生的CaO与具有高反应活性的C-S-H结构解体中间相、高反应活性的超细硅灰反应形成β-C2S,大幅降低了再生胶凝材料中的CaO含量,而且形成了更多的具有水化胶凝能力的β-C2S,提高了再生胶凝材料的再水化胶凝性。
本发明的有益效果是:第一,按照本发明制备的再生胶凝材料中CaO含量已大幅度降低,改善了再生胶凝材料需水量大、凝结时间短的技术问题,利于其作为掺合料应用于混凝土的制备中;第二,按照本发明制备的再生胶凝材料中具有水化活性的β-C2S含量得到明显提高,提高了再生胶凝材料的再水化活性。所以将本发明所制得的改性再生胶凝材料用于混凝土的制备时,相较普通再生胶凝材料可以显著改善混凝土工作性能及物理力学性能;第三,本发明以废弃的混凝土为原料,具有成本低廉、节能利废的优点。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1和实施例2中普通再生胶凝材料是按照专利《一种利用废弃混凝土制备再生胶凝材料的方法》(CN100335721C)公开的方法制备得到的。
实施例1:
一种改性再生胶凝材料的制备方法,它包括以下步骤:1)、收集建筑物拆除后的废弃混凝土,将废弃混凝土破碎,将从破碎后的混凝土分离出来的水泥石磨成比表面积为300m2/kg的粉体;2)、以重量百分比计,按照步骤1)所述的粉体90%,比表面积为100m2/g的超细硅灰10%的比例将两者混合,得到混合粉料;再按照水∶混合粉料=2:1的质量比例,向混合粉料中加入水,并用混料机充分均化,取出后烘干,得到烘干料; 3)、将步骤2)中得到的烘干料在600℃的温度下煅烧2小时,随后用风力冷却(冷却速率为50℃/min)至室温,并再次粉磨至比表面积300m2/kg,用混料机均化后得到改性再生胶凝材料。
将所得改性再生胶凝材料用于配制C30强度等级混凝土,其配比如下表1所示,由表1中数据可以看到:相较于普通再生胶凝材料,本产品(改性再生胶凝材料)减少了需水量,实现混凝土的优良工作性能;初始坍落度提高了5cm,1h坍落度损失减小了6cm;初凝时间延长了4h,终凝时间延长了3h;7d、28d抗压强度分别提高了4MPa和7MPa,显著提高了再生胶凝材料的水化活性。
表1
其中:
水:自来水,
水泥:华新P.O42.5普通硅酸盐水泥,
超细硅灰:西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司,比表面积100m2/g,
砂:细度模数为2.8的河砂,
石:5-25mm粒径连续级配碎石,
减水剂:上海三瑞高效聚羧酸减水剂。
实施例2:
一种改性再生胶凝材料的制备方法,它包括以下步骤:1)、收集工程结构拆除后的废弃混凝土,将废弃混凝土破碎,将从破碎后的混凝土分离出来的水泥石磨成比表面积为400m2/kg的粉体;2)、以重量百分比计,按照步骤1)所述的粉体90%,比表面积为100m2/g的超细硅灰10%的比例将两者混合,得到混合粉料;再按照水∶混合粉料=2:1的质量比例,向混合粉料中加入水,并用混料机充分均化,取出后烘干,得到烘干料; 3)、将步骤2)中得到的烘干料在700℃的温度下煅烧2小时,随后用风力冷却(冷却速率为50℃/min)至室温,并再次粉磨至比表面积400m2/kg,用混料机均化后得到改性再生胶凝材料。
将所得改性再生胶凝材料用于配制C50强度等级混凝土,其配比如下表2所示:由表2中数据可以看到:相较于普通再生胶凝材料,本产品(改性再生胶凝材料)在需水量相同的条件下,实现混凝土的优良工作性能及力学性能;初始坍落度提高了3cm;初凝时间延长了2h,终凝时间延长了2h;7d、28d抗压强度分别提高了5MPa和6MPa,显著提高了再生胶凝材料的水化活性。
表2
其中:
水:自来水,
水泥:华新P.O42.5普通硅酸盐水泥,
超细硅灰:西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司,比表面积100m2/g,
砂:细度模数为2.8的河砂,
石:5-25mm粒径连续级配碎石,
减水剂:上海三瑞高效聚羧酸减水剂。
实施例3:
一种改性再生胶凝材料的制备方法,它包括以下步骤:1)、将废弃混凝土破碎,将从破碎后的混凝土分离出来的水泥石磨成比表面积为300m2/kg的粉体;2)、以重量百分比计,按照步骤1)所述的粉体95%,比表面积为50m2/g的超细硅灰5%的比例将两者混合,得到混合粉料;再按照水∶混合粉料=1:1的质量比例,向混合粉料中加入水,并用混料机充分均化,取出后烘干,得到烘干料; 3)、将步骤2)中得到的烘干料在400℃的温度下煅烧1小时,随后用风力冷却(冷却速率为15℃/min)至室温,并再次粉磨至比表面积300m2/kg,用混料机均化后得到改性再生胶凝材料。
将所得改性再生胶凝材料用于配制C30强度等级混凝土,其配比如下表3所示,由表3中数据可以看到:相较于普通再生胶凝材料,本产品(改性再生胶凝材料)减少了需水量,实现混凝土的优良工作性能;初始坍落度提高了5cm,1h坍落度损失减小了6cm;初凝时间延长了2h,终凝时间延长了2h;7d、28d抗压强度分别提高了2MPa和4MPa,显著提高了再生胶凝材料的水化活性。
表3
其中:
水:自来水,
水泥:华新P.O42.5普通硅酸盐水泥,
超细硅灰:西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司,比表面积50m2/g,
砂:细度模数为2.8的河砂,
石:5-25mm粒径连续级配碎石,
减水剂:上海三瑞高效聚羧酸减水剂。
实施例4:
一种改性再生胶凝材料的制备方法,它包括以下步骤:1)、将废弃混凝土破碎,将从破碎后的混凝土分离出来的水泥石磨成比表面积为400m2/kg的粉体;2)、以重量百分比计,按照步骤1)所述的粉体80%,比表面积为300m2/g的超细硅灰20%的比例将两者混合,得到混合粉料;再按照水∶混合粉料=5:1的质量比例,向混合粉料中加入水,并用混料机充分均化,取出后烘干,得到烘干料; 3)、将步骤2)中得到的烘干料在900℃的温度下煅烧4小时,随后用风力冷却(冷却速率为100℃/min)至室温,并再次粉磨至比表面积400m2/kg,用混料机均化后得到改性再生胶凝材料。
将所得改性再生胶凝材料用于配制C30强度等级混凝土,其配比如下表4所示,由表3中数据可以看到:相较于普通再生胶凝材料,本产品(改性再生胶凝材料)减少了需水量,实现混凝土的优良工作性能;初始坍落度提高了8cm,1h坍落度损失减小了6cm;初凝时间延长了4h,终凝时间延长了4h;7d、28d抗压强度分别提高了2MPa和5MPa,显著提高了再生胶凝材料的水化活性。
表4
其中:
水:自来水,
水泥:华新P.O42.5普通硅酸盐水泥,
超细硅灰:西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司,比表面积300m2/g,
砂:细度模数为2.8的河砂,
石:5-25mm粒径连续级配碎石,
减水剂:上海三瑞高效聚羧酸减水剂。
本发明所列举的各原料,以及本发明各原料的上下限、区间取值,以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明,在此不一一列举实施例。
Claims (2)
1.一种改性再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:
1)、将废弃混凝土破碎,将从破碎后的混凝土分离出来的水泥石磨成比表面积300~400 m2/kg的粉体;
2)、以重量百分比计,按照步骤1)所述的粉体80%~95%,比表面积为50~300m2/g的超细硅灰5%~20%的比例将两者混合,得到混合粉料;再按照水∶混合粉料=(1~5):1的质量比例,向混合粉料中加水,并用混料机充分均化,取出后烘干,得到烘干料;
3)、将步骤2)中得到的烘干料在400℃~900℃的温度下煅烧1~4小时,随后用风力冷却至室温,并再次粉磨至比表面积300~400 m2/kg,用混料机均化后得到改性再生胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的一种改性再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,所述的风力冷却的速率大于等于15℃/min。
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