CN103319103A - 再生硬化水泥浆体胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

再生硬化水泥浆体胶凝材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种再生硬化水泥浆体胶凝材料及其制备方法,该胶凝材料按质量份计含有以下成分:废弃硬化水泥浆体60~80份、粒化高炉矿渣粉8~40份、粉煤灰5~20份、氢氧化钠1.5~5份、水玻璃5~14份、磷酸钠0.5~2份、减水剂0.5~1.5份和水25~40份;所述水玻璃的质量份以水玻璃中的固体含量计,所述水包含水玻璃中带有的液态水。本发明的再生硬化水泥浆体胶凝材料,可大量利用废弃混凝土或废弃砂浆中的硬化水泥浆体,既能节约资源,有利于生态环境保护,又可减少废弃混凝土填埋对土地的占用;制备方法简单、能耗低、凝结快、强度高、耐蚀性好,其组成与性能灵活可调,特别适用于处于侵蚀介质环境的工程。

Description

再生硬化水泥浆体胶凝材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料和固体废弃物资源化领域,涉及一种废弃水泥混凝土的再生利用技术,具体地说是涉及一种利用从废弃水泥混凝土或废弃水泥砂浆中分离出的废弃硬化水泥浆体制备再生胶凝材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着大规模基础建设、城市化建设和旧城改造的进行,废弃水泥混凝土的形成量与日俱增。废弃水泥混凝土的弃置或填埋处理占用土地资源、污染环境,其有效处理和再生利用成了亟待解决的社会和环境问题。目前我国废弃水泥混凝土的再生利用技术是再生骨料,将废弃水泥混凝土经过破碎、清洗、分级后,按一定比例混合成再生骨料替代天然骨料,但由于再生骨料中含有水泥砂浆,其强度低、孔隙率高、吸水率大,影响混凝土的性能,且再生骨料制备中筛分出的颗粒较细的硬化水泥砂浆不能有效利用。废弃水泥混凝土的再生利用的另一技术是再生胶凝材料,主要有两种途径:一种是将废弃水泥混凝土全组分或其中的水泥砂浆磨细用作传统方法生产水泥熟料的原料,这种方法一方面因涉及高温煅烧工艺,工序复杂,能耗较闻,另一方面对废弃水泥混凝土或水泥砂楽■组成的稳定性有较闻的要求,同时由于作为混凝土细骨料的河砂的结晶度高,易磨性和易烧性低,会导致水泥熟料f-CaO含量增加,质量下降的问题;另一种途径是将废弃水泥混凝土中的水泥浆体分离出来并经一定温度下热处理后磨细作为胶凝材料使用,这同样存在需在较高温度下煅烧,工序复杂及产品强度较低的问题。目前由废弃水泥混凝土制备的再生胶凝材料一般只能作为混合材,或作为掺合料用于制备低强度等级的混凝土。
发明内容
[0003] 解决的技术问题:本发明针对上述现有技术存在的问题,提出一种以从废弃水泥混凝土或水泥砂浆中分离得的废弃硬化水泥浆体为主要原料的再生胶凝材料及其制备方法,该胶凝材料强度高、耐久性好 。
[0004] 技术方案:再生硬化水泥浆体胶凝材料,按质量份计含有以下成分:废弃硬化水泥浆体6(T80份、粒化高炉矿渣粉8〜40份、粉煤灰5〜20份、氢氧化钠1.5飞份、水玻璃5〜14份、磷酸钠0.5^2份、减水剂0.5^1.5份和水25〜40份;所述水玻璃的质量份以水玻璃中的固体含量计,所述水包含水玻璃中带有的液态水。
[0005] 上述所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料,按质量份计含有以下成分:废弃硬化水泥浆体62〜75份、粒化高炉矿渣粉1(T35份、粉煤灰5〜20份、氢氧化钠2〜4份、水玻璃7〜12份、磷酸钠0.7〜1.5份、减水剂0.5〜1.2份和水26〜35份;所述水玻璃的质量份以水玻璃中的固体含量计,所述水包含水玻璃中带有的液态水。
[0006] 上述所述的废弃硬化水泥浆体是从废弃水泥混凝土、废弃水泥砂浆或其它废弃水泥制品中分离出的硬化水泥浆体。
[0007] 上述所述的粒化高炉矿渣粉为满足GB/T18046规定S75级(含)以上技术指标的粒化高炉矿渣粉,所述粉煤灰为满足GB/T1596规定水泥活性混合材用粉煤灰技术要求的粉煤灰。
[0008] 上述所述的水玻璃是模数为2.2〜3.5,固含量彡25% wt的硅酸钠水玻璃。
[0009] 上述所述的减水剂为符合GB8076技术指标的高效减水剂或高性能减水剂。
[0010] 上述所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法,该方法的制备步骤如下: 第一步:将废弃硬化水泥浆体颗粒在250〜600°C烘6(Tl20min,然后粉磨得比表面积
^ 300 m2/kg的粉状废弃硬化水泥衆体;
第二步:将粉状废弃硬化水泥浆体、粒化高炉矿渣粉和粉煤灰倒入搅拌机中干拌2〜3min得干混合料;
第三步:将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻
璃;
第四步:将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30 s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料,也可直接与所需胶结的砂石骨料一起搅拌使用。
[0011] 本发明的废弃硬化水泥浆体中含有大量水化硅酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物和未水化水泥及矿物掺合料颗粒,经不同温度烘干后水化产物大部分成为脱水产物。水化硅酸钙和水化硫铝酸钙的脱水产物及未反应的矿物掺合料经磨细处理后,在氢氧化钠和硅酸钠水玻璃的碱性激发下,其硅氧四面体和铝氧八面体可以解聚,发生结构重组,形成新的水化硅酸钙凝胶和水化铝硅酸(钠,钙)凝胶等胶凝性产物;未水化的水泥颗粒经磨细后本身可以与水充分接触会发生水化反应形成胶凝性产物;硅酸钠水玻璃既具有强的碱性,可起到与氢氧化钠一样 的碱激发作用,其所含的硅氧阴离子团还可与硬化水泥浆体粉中所含各种离子结合形成水化硅酸钙凝胶和水化铝硅酸(钠,钙)凝胶;水淬矿渣粉具有很高的与碱反应的活性,可与氢氧化钠、硅酸钠水玻璃和从硬化水泥浆体中释放出的氢氧化钙反应,形成胶凝性很强的水化硅酸钙凝胶和水化铝硅酸(钠,钙)凝胶等产物,大大提高再生胶凝材料的粘结强度;粉煤灰可以调节胶凝材料的凝结时间,也可以与氢氧化钠、硅酸钠水玻璃和氢氧化钙反应水化硅酸钙凝胶和水化铝硅酸(钠,钙)凝胶,同时可降低再生胶凝材料的氧化钙含量,提高再生凝材料的耐蚀性;减水剂可降低再生胶凝材料成型需水量,提高材料的固结强度;磷酸钠可以延缓再生胶凝材料的凝结,提高其施工使用中的可操作性。
[0012] 有益效果:
1.本发明利用废弃水泥混凝土或废弃水泥砂浆中的硬化水泥浆体为主要原料制备再生胶凝材料,可以实现废弃混凝土的资源化利用,减少废弃混凝土填埋对土地的占用;
2.本发明的再生硬化水泥浆体胶凝材料强度高,耐蚀性好,可直接作为胶凝材料使用,其组成和性能灵活可调,易于控制,适用性好;
3.本发明的制备方法简单,不需要大型的设备和复杂的工艺,不需高温煅烧,能耗低。
具体实施方式
[0013] 下面通过实施例的方式,对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。各实施例中所述粒化矿渣粉均为S75级,所述粉煤灰的活性系数为0.75的F类粉煤灰,所述水玻璃的质量份以水玻璃中的固体含量计,所述水包含水玻璃中带有的液态水;再生胶凝材料凝结时间、胶砂强度和耐硫酸盐侵蚀性均按通用水泥相应试验标准方法测定。
[0014] 实施例1
废弃硬化水泥浆体取自废弃水泥混凝土,减水剂为FDN-1,水玻璃的模数是3.0。各组分的质量份为:
废弃硬化水泥浆体 70份
粒化高炉矿渣粉 10份
粉煤灰 15份
氢氧化钠 3份
水玻璃 7份
磷酸钠 0.7份
减水剂 0.7份
水 35份。
[0015] 本发明的再生废弃硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法是:将废弃硬化水泥浆体颗粒在250°C烘120min,然后粉磨得比表面积为420m2/kg的粉状废弃硬化水泥浆体;将粉状废弃硬化水泥浆体倒入搅拌机中;将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃;将稀释水玻璃倒入搅拌机与粉状废弃硬化水泥浆体混合搅拌30s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
[0016] 实施例2
废弃硬化水泥浆体取自废弃水泥混凝土,减水剂为聚羧酸高效减水剂,水玻璃的模数是2.8。各组分的质量份为:
废弃硬化水泥衆体 65份
粒化高炉矿渣粉 30份
粉煤灰 5份
氢氧化钠 2.5份
水玻璃 9份
磷酸钠 1.2份
减水剂 0.5份
水 33份。
[0017] 本发明的再生废弃硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法是:将废弃硬化水泥浆体颗粒在250°C烘90min,然后粉磨得比表面积为380m2/kg的粉状废弃硬化水泥浆体;将粉状废弃硬化水泥浆体和粒化高炉矿渣粉倒入搅拌机中干拌3 min得干混合料;将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃;将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
[0018] 实施例3
废弃硬化水泥浆体取自废弃水泥混凝土,减水剂为三聚氰胺高效减水剂,水玻璃的模数是2.5。各组分的质量份为:
废弃硬化水泥浆体 70份粒化高炉矿渣粉 10份
粉煤灰 20份
氢氧化钠 2.5份
水玻璃 9份
磷酸钠 0.8份
减水剂 1.0份
水 28份。
[0019] 本发明的再生废弃硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法是:将废弃硬化水泥浆体颗粒在450°C烘90min,然后粉磨得比表面积为365m2/kg的粉状废弃硬化水泥浆体;将粉状废弃硬化水泥浆体和粉煤灰倒入搅拌机中干拌3 min得干混合料;将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃;将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
[0020] 实施例4
废弃硬化水泥浆体取自废弃水泥混凝土,减水剂为三聚氰胺高效减水剂,水玻璃的模数是2.8。各组分的质量份为:
废弃硬化水泥衆体 68份
粒化高炉矿渣粉 15份 粉煤灰 17份
氢氧化钠 3份
水玻璃 8份
磷酸钠 1.2份
减水剂 1.0份
水 28份。
[0021] 本发明的再生废弃硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法是:将废弃硬化水泥浆体颗粒在600°C烘60min,然后粉磨得比表面积为340m2/kg的粉状废弃硬化水泥浆体;将粉状废弃硬化水泥浆体、粒化高炉矿渣粉和粉煤灰倒入搅拌机中干拌3 min得干混合料;将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃;将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
[0022] 实施例5
废弃硬化水泥浆体取自废弃水泥砂浆制品,减水剂为聚羧酸高效减水剂,水玻璃的模数是3.2。各组分的质量份为:
废弃硬化水泥衆体 66份
粒化高炉矿渣粉 20份
粉煤灰 14份
氢氧化钠 2.5份
水玻璃 14份
磷酸钠 1.1份减水剂 0.9份
水 30份。
[0023] 本发明的再生废弃硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法是:将废弃硬化水泥浆体颗粒在300°C烘lOOmin,然后粉磨得比表面积为325 m2/kg的粉状废弃硬化水泥浆体;将粉状废弃硬化水泥浆体、粒化高炉矿渣粉和粉煤灰倒入搅拌机中干拌3 min得干混合料;将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃;将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
[0024] 实施例6
废弃硬化水泥浆体取自废弃水泥砂浆制品,减水剂为FDN-1,水玻璃的模数是3.0。各组分的质量份为:
废弃硬化水泥衆体 64份
粒化高炉矿渣粉 25份
粉煤灰 11份
氢氧化钠 4份
水玻璃 9份
磷酸钠 1.5份
减水剂 1.1份
水 27份。
[0025] 本发明的再生废弃硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法是:将废弃硬化水泥浆体颗粒在400°C烘90min,然后粉磨得比表面积为425m2/kg的粉状废弃硬化水泥浆体;将粉状废弃硬化水泥浆体、粒化高炉矿渣粉和粉煤灰倒入搅拌机中干拌3 min得干混合料;将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃;将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
[0026] 实施例7
废弃硬化水泥浆体取自废弃水泥砂浆制品,减水剂为FDN-1,水玻璃的模数是3.2。各组分的质量份为:
粉状废弃硬化水泥浆体 62份
粒化高炉矿渣粉 35份
粉煤灰 5份
氢氧化钠 3.5份
水玻璃 10份
磷酸钠 1.4份
减水剂 1.2份
水 28份。
[0027] 本发明的再生废弃硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法是:将废弃硬化水泥浆体颗粒在500°C烘60min,然后粉磨得比表面积为405m2/kg的粉状废弃硬化水泥浆体;将粉状废弃硬化水泥浆体、粒化高炉矿渣粉和粉煤灰倒入搅拌机中干拌3 min得干混合料;将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃;将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
[0028] 按通用水泥相应标准试验方法测得实施例f 7再生硬化水泥浆体胶凝材料的凝结时间、胶砂试件强度和耐硫酸盐侵蚀系数,结果见下表。
[0029] 再生硬化水泥浆体粉胶凝材料性能测定结果
Figure CN103319103AD00081

Claims (7)

1.再生硬化水泥浆体胶凝材料,其特征在于按质量份计含有以下成分:废弃硬化水泥浆体6(T80份、粒化高炉矿渣粉8〜40份、粉煤灰5〜20份、氢氧化钠1.5飞份、水玻璃5〜14份、磷酸钠0.5^2份、减水剂0.5^1.5份和水25〜40份;所述水玻璃的质量份以水玻璃中的固体含量计,所述水包含水玻璃中带有的液态水。
2.根据权利要求1所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料,其特征在于按质量份计含有以下成分:废弃硬化水泥浆体62〜75份、粒化高炉矿渣粉1(T35份、粉煤灰5〜20份、氢氧化钠2〜4份、水玻璃7〜12份、磷酸钠0.7〜1.5份、减水剂0.5〜1.2份和水26〜35份;所述水玻璃的质量份以水玻璃中的固体含量计,所述水包含水玻璃中带有的液态水。
3.根据权利要求1所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料,其特征在于所述废弃硬化水泥浆体是从废弃水泥混凝土、废弃水泥砂浆或其它废弃水泥制品中分离出的硬化水泥浆体。
4.根据权利要求1所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料,其特征在于所述粒化高炉矿渣粉为满足GB/T18046规定S75级(含)以上技术指标的粒化高炉矿渣粉,所述粉煤灰为满足GB/T1596规定水泥活性混合材用粉煤灰技术要求的粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料,其特征在于所述水玻璃是模数为2.2〜3.5,固含量彡25% wt的硅酸钠水玻璃。
6.根据权利要求1所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料,其特征在于所述减水剂为符合GB8076技术指标的高效减水剂或高性能减水剂。
7.如权利要求1所述的再生硬化水泥浆体胶凝材料的制备方法,其特征在于该方法的制备步骤如下:· 第一步:将废弃硬化水泥浆体颗粒在250〜600°C烘6(Tl20min,然后粉磨得比表面积^ 300 m2/kg的粉状废弃硬化水泥衆体; 第二步:将粉状废弃硬化水泥浆体、粒化高炉矿渣粉和粉煤灰倒入搅拌机中干拌2〜3min得干混合料; 第三步:将氢氧化钠、水玻璃和水混合搅拌,使氢氧化钠完全溶解,制备得稀释水玻璃; 第四步:将稀释水玻璃倒入搅拌机与干混合料混合搅拌30 s后,再将减水剂和磷酸钠倒入搅拌机,继续搅拌均匀,得到再生硬化水泥浆体胶凝材料。
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