CN103086618A - 用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂 - Google Patents

用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：该固结剂由以下重量百分比的各组分制备：建筑垃圾微粉30~70%；脱硫石膏10~30%；水洗浆5~30%；外加剂1~5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。本发明的固结剂具有能实现建筑垃圾的完全再生利用，并充分激发砖瓦微粉等矿物掺合料的活性，实现建筑垃圾无害化、减量化，同时亦实现了建筑垃圾全再生资源化利用的优点。

Description

用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂。背景技术
在城市化进程中，建筑垃圾是城市发展的负担，世界上许多城市均有过建筑垃圾围城局面。建筑垃圾是城市固体废弃物，而如今，其被认为是最具开发潜力的，永不枯竭的“城市矿藏”资源。建筑垃圾的再生资源化，主要的技术途径是利用建筑垃圾中的废弃混凝土制备再生骨料混凝土，但是在建筑垃圾处置过程中，80%左右的属于砖瓦结构废弃物，目前国内外研究比较深入的是占建筑垃圾20%的废弃混凝土的资源化处置方案，且已有将其制备的再生粗骨料用于配制再生混凝土、再生骨料地方性标准出台，而占建筑垃圾80%左右的砖瓦废弃物还没有好的出路。
为实现建筑垃圾的完全再生利用，必须对占建筑垃圾80%左右的属于砖瓦结构废弃物进行系统的研究和利用。建筑垃圾经分拣除去有机物等球磨成建筑垃圾微粉，建筑垃圾微粉颗粒中废弃混凝土含有大量的硬化水泥浆体、砖瓦（经过烧结），由水泥化学的知识可知，这部分水泥浆体由并未水化水泥颗粒、水泥水化产物组成，其遇水存在再次水化可能，砖瓦经球磨后而成的微粉具有一定潜在水化活性和微集料效应，因此可考虑将建筑垃圾再生微粉用于土壤固结剂的生产，而其再次水化活性的大小则与废弃混凝土的水化成熟度有着必然的联系；此外再次水化的产物中必然存在Ca（OH）2，可作为碱性激发剂对砖瓦微粉等活性掺合料的活性激发起到积极作用,而利用水洗工艺对钢铁渣加工后产生的废弃物——水洗浆其呈碱性可以进一步对砖瓦微粉等活性掺合料的活性进行激发。这种处置方式不但能达到建筑垃圾无害化、减量化，同时亦实现了建筑垃圾全再生资源化利用，将为我国建筑垃圾的处理技术中开辟一个新的领域，而如何完全再生利用建筑垃圾制备一种固化剂，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能实现建筑垃圾的完全再生利用，并充分激发砖瓦微粉等矿物掺合料的活性和水洗浆的碱性激发作用，实现建筑垃圾无害化、减量化，同时亦实现了建筑垃圾全再生资源化利用的用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂。
为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案为：一种用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，该固结剂由以下重量百分比的各组分制备：建筑垃圾微粉30~70%；脱硫石膏10~30%；水洗浆5~30%；外加剂1~5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。
本发明上述的建筑垃圾微粉固结剂其原料组成中优选脱硫石膏掺入量为10%以上，外加剂掺入量为5%以下。
本发明上述的建筑垃圾（除金属、有机物外的由废弃混凝土及砖瓦等构成的建筑垃圾，为公知的经建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的渣土、弃土、弃料、余泥及其他废弃物，然后除去其中的金属和有机物之后的建筑垃圾）微粉为经粉磨后细度大于400m2/kg（比表面积）的建筑垃圾微粉。
本发明建筑垃圾微粉固结剂中所述的脱硫石膏是发电厂烟气脱硫的湿排石膏。
本发明的建筑垃圾微粉固结剂采用脱硫石膏作为激发剂发挥建筑垃圾微粉的矿物掺合料活性。
本发明上述的建筑垃圾为除金属及有机物外未经分拣的建筑垃圾（除金属与有机物外由废弃混凝土及砖瓦组成的建筑垃圾），
本发明的建筑垃圾微粉固结剂采用水洗浆作为激发剂发挥建筑垃圾微粉的矿物掺合料活性。
本发明的建筑垃圾微粉固结剂，采用外加剂作为激发剂发挥建筑垃圾微粉的矿物掺合料活性，实现脱硫石膏与外加剂和水洗浆对建筑垃圾微粉的双重激发。
本发明建筑垃圾微粉固结剂中所述的外加剂为硅酸钠、硫酸钠、高岭土、硫酸铝、硅酸钙、石灰、三乙醇胺中的一种或几种。
本发明建筑垃圾微粉固结剂中所述的水洗浆为钢铁企业水洗石灰石等炼钢原材料的废弃物。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明建筑垃圾加工成的建筑垃圾再生微粉中含有大量的硬化水泥浆体（硬化的水泥浆体中含有大量的Ca(OH)2）和未水化的水泥浆体，这些未水化的浆体具有一定的水化活性，将其磨细成粉后，其仍可进行二次水化，形成凝胶和氢氧化钙等水化产物；加上原有的水化产物中含的有大量Ca(OH)2；此外其中大量砖瓦废弃物微粉，这些微粉具有一定水化活性和微集料作用；本发明将建筑垃圾再生微粉与脱硫石膏、水洗浆及外加剂的复合使用配制新型土壤固化剂——建筑垃圾微粉固结剂，其硬化水泥浆中的Ca(OH)2和二次水化形成的氢氧化钙对砖瓦废弃物微粉具有碱激发的作用，进一步了促进砖瓦废弃物微粉参与水化反应；同时其砖瓦废弃物微粉的一定水化活性和微集料作用对胶凝材料强度的增长也具有促进作用，此外水洗浆的碱性对砖瓦废弃物微粉进一步激发。使得本发明上述的建筑垃圾微粉固结剂具体如下性能：达到的凝结时间为初凝不小于45min，终凝不大于600min；安定性合格；抗压强度F3d≥10MPa，F28d≥32.5Mpa；抗折强度F3d≥3.0MPa，F28d≥5.5Mpa；比表面积不小于380m2/kg；28天干缩率不得大于0.1%。
2.本发明充分利用了建筑垃圾微粉和水洗浆，与传统复合水泥相比，在性能相同情况下，充分利用的废弃材料其无疑更具有明显的价格优势。
3.本发明所述的建筑垃圾微粉土壤固结剂进行的土体固结及地基加固技术指标满足土路基设计要求，稳定性和耐久性好。
4.本发明的固化剂由于不需要经过煅烧处理，无废气排放，因而具有很好的环境协调性。
5.本发明的建筑垃圾土壤固结剂，充分发挥建筑垃圾微粉中废弃混凝土微粉和脱硫石膏对砖瓦微粉碱激发和硫酸盐激发双重激发作用，提高其潜在水硬活性和水化反应的能力。
6.本发明的建筑垃圾土壤固结剂，充分发挥水洗浆对砖瓦微粉碱激发激发作用，进一步提高其潜在水硬活性和水化反应的能力。
7.本发明的脱硫石膏采用发电厂湿排石膏，该脱硫石膏提供的硫酸根离子不仅能与矿渣和废弃砖瓦中分解出的铝酸根阴离子团作用，而且形成的水化硫铝酸盐可以促进矿渣的解聚水化，并可以与土壤发生反应。
具体实施方式
下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
本发明筑垃圾微粉固结剂制备方法为：按照配方比例将各组分混合均匀，然后经行业常规球磨技术球磨至混合料比表面积为400m2/kg即可。
实施例1
建筑垃圾微粉固结剂，其配方比例为：建筑垃圾微粉70%；脱硫石膏10%；水洗浆15%；外加剂5%（硅酸钠）；将上述各原料混合球磨至比表面积为400m2/kg，即得到建筑垃圾微粉固结剂。
性能指标：凝结时间为初凝150min，终凝时间380min；安定性合格；抗压强度F3d12.5MPa，F28d34.5Mpa；抗折强度F3d3.2MPa，F28d6.0Mpa。
采用10%这种建筑垃圾微粉土壤固结剂固结土体28天强度为0.90MPa，而采用10%PC32.5水泥固结相同土体28天强度仅仅为0.7MPa。
实施例2
建筑垃圾微粉固结剂，其配方比例为：建筑垃圾微粉51%；脱硫石膏15%；水洗浆30%；外加剂（硫酸铝）4%。将上述各原料混合球磨至比表面积为400m2/kg。
性能指标：凝结时间为初凝时间125min，终凝时间300min；安定性合格；抗压强度F3d14.0MPa，F28d41.5Mpa；抗折强度F3d3.5MPa，F28d6.8Mpa。
采用10%这种建筑垃圾微粉土壤固结剂固化土体28天强度为1.05MPa.而采用10%PC32.5水泥固结相同土体28天强度仅仅为0.7MPa。
实施例3
建筑垃圾微粉胶凝材料，其配方比例为：建筑垃圾微粉60%；脱硫石膏15%；水洗浆20%；外加剂（硅酸钙）5%。将上述各原料混合球磨至比表面积为400m2/kg。
性能指标：凝结时间为初凝时间180min，终凝时间430min；安定性合格；抗压强度F3d13.9MPa，F28d45.6Mpa；抗折强度F3d3.7MPa，F28d6.5Mpa。
采用10%这种建筑垃圾微粉土壤固结剂固化土体28天强度为0.95MPa。而采用10%PC32.5水泥固结相同土体28天强度仅仅为0.7MPa。

Claims (7)

1.一种用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：该固结剂由以下重量百分比的各组分制备：建筑垃圾微粉30~70%；脱硫石膏10~30%；水洗浆5~30%；外加剂1~5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：所述的脱硫石膏掺入量为10%以上，外加剂掺如量为5%以下。
3.根据权利要求1所述的用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：所述的建筑垃圾微粉为建筑垃圾经粉磨后、比表面积大于450m2/kg的建筑垃圾微粉。
4.根据权利要求1所述的用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：所述的建筑垃圾为主要由废弃混凝土和废弃砖瓦组成的建筑垃圾。
5.根据权利要求1所述的用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：所述的脱硫石膏为发电厂烟气脱硫的湿排石膏。
6.根据权利要求1所述的用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：所述的水洗浆为钢铁企业水洗石灰石等炼钢原材料的废弃物。
7.据权利要求1所述的用于土体固化的建筑垃圾微粉固结剂，其特征在于：所述的外加剂为硅酸钠、硫酸钠、高岭土、硫酸铝、硅酸钙、石灰、三乙醇胺中的一种或几种。
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