CN105366974A - 混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法、制得的再生细粉及其用途 - Google Patents
混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法、制得的再生细粉及其用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法、制得的再生细粉及其用途。所述制备再生细粉的方法包括以下步骤：S1、破碎混凝土废渣料，分选出粒径≤2.5mm渣粉，风干；S2、粉磨步骤S1中的渣粉10～20min，得到再生细粉。所述再生细粉的主要成分及技术指标范围如下：45μm方孔筛筛余≤30％，需水量比≤115％，烧失量≤8％，含水量≤0.9％，游离氧化钙含量≤0.35％，三氧化硫含量≤0.4％，密度2.5-2.7g/cm3，胶砂流动度比≥90％，强度活性指数≥70％。所述再生细粉可以用于配制砂浆和混凝土。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物的回收利用领域，具体涉及混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法、制得的再生细粉及其用途。
背景技术
在生产预拌混凝土的过程中，若其和易性不达标便会被退料。混凝土搅拌站对于这些退料一般将砂石分离后进一步利用，但由此产生的废浆沉淀物——废渣料则直接捞出堆放于地面。废渣料的这种处理方式不仅占用了大片土地，还造成了环境污染，有悖于近年来倡导的混凝土搅拌站由规模型逐渐向绿色环保型发展的战略。因此对这些堆积如山的混凝土废渣料的处理与利用已成为混凝土企业的技术难点和研究热点。
混凝土废渣料主要由水泥水化产物(C-S-H凝胶、钙钒石、Ca(OH)2等)以及大量的制备混凝土用的原材料(细砂、外加剂和未参与水化的水泥颗粒及掺合料等)组成，仍具有一定潜在化学活性。随着混凝土废渣料堆放时间的延长，其颗粒之间的粘结力增强，粒度增大，但基本组分变化不大，使其再利用成为可能。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法、制得的再生细粉及其用途、以及含有该再生细粉的砂浆和混凝土。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，包括以下步骤：
S1、破碎混凝土废渣料，分选出粒径≤2.5mm渣粉，风干；
S2、粉磨步骤S1中的渣粉10～20min得到再生细粉，所述再生细粉的45μm方孔筛筛余率≤30％。
优选地，步骤S1中使用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，使用直线型筛分机分选出≤2.5mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％。
优选地，步骤S2中研磨体的尺寸分别为和其级配依次为1.5～2.5％、6.0～7.0％、7.0～8.0％、7.5～8.5％和70.0～78.0％。
优选地，步骤S2中研磨体的尺寸分别为和其级配依次为1.85％、6.57％、7.60％、8.00％和75.98％。
一种使用上述方法制备的再生细粉。
优选地，所述再生细粉的主要成分及技术指标范围如下：45μm方孔筛筛余≤30％，需水量比≤115％，烧失量≤8％，含水量≤0.9％，游离氧化钙含量≤0.35％，三氧化硫含量≤0.4％，密度2.5-2.7g/cm3，胶砂流动度比≥90％，强度活性指数≥70％。
上述再生细粉用于制备砂浆或混凝土的用途。
优选地，所述砂浆为干混抹灰砂浆或湿拌砌筑砂浆，所述混凝土为C30或C40混凝土。
一种砂浆，使用上述再生细粉替代水泥或石粉，替代率为10～70wt％。
优选地，所述砂浆为干混抹灰砂浆，使用上述再生细粉替代水泥，替代率为10～30wt％。
优选地，所述干混抹灰砂浆含有下述重量百分含量的下述组分：石粉5～7％、增稠剂0.023～0.025％、黄砂75～85％、再生细粉和水泥，所述再生细粉和水泥的总重量百分含量为10～15％，再生细粉的重量占再生细粉和水泥的总重量的10～30％。
更优选地，所述干混抹灰砂浆含有下述重量百分含量的下述组分：石粉7.0％、增稠剂0.025％、黄砂80％、再生细粉和水泥，所述再生细粉和水泥的总重量百分含量为13％，再生细粉的重量占再生细粉和水泥的总重量的10～30％。
优选地，所述砂浆为湿拌砌筑砂浆，使用上述再生细粉替代石粉，替代率为30～70wt％。
优选地，1m3所述湿拌砌筑砂浆含有下述含量的下述组分：水泥200～210Kg、砂1300～1350Kg、水190～195Kg、减水剂7～9Kg、调节剂3.5～5Kg、再生细粉和石粉，再生细粉和石粉的总重量为90～100Kg，再生细粉的重量占再生细粉和石粉的总重量的30～70％。
更优选地，1m3所述湿拌砌筑砂浆含有下述含量的下述组分：水泥206Kg、砂1305Kg、水192Kg、减水剂9Kg、调节剂4.5Kg、再生细粉和石粉，再生细粉和石粉的总重量为94Kg，再生细粉的重量占再生细粉和石粉的总重量的30～70％。
一种混凝土，使用上述再生细粉替代粉煤灰，替代率为15～100wt％。
优选地，1m3C30强度等级混凝土由下述含量的下述组分组成：水泥160～180Kg、矿粉85～100Kg、砂700～730Kg、碎石1100～1200Kg、水150～160Kg、减水剂5～7Kg、粉煤灰和再生细粉，所述粉煤灰和再生细粉的总重量为90～110Kg，所述再生细粉的重量占粉煤灰和再生细粉的总重量的15～40％。
更优选地，1m3C30强度等级混凝土由下述含量的下述组分组成：水泥170Kg、矿粉95Kg、砂713Kg、碎石1115Kg、水150Kg、减水剂6Kg、粉煤灰和再生细粉，所述粉煤灰和再生细粉的总重量为110Kg，所述再生细粉的重量占粉煤灰和再生细粉的总重量的15～40％。
优选地，1m3C40强度等级混凝土由下述含量的下述组分组成：水泥220～240Kg、矿粉90～110Kg、砂700～750Kg、碎石1100～1200Kg、水150～170Kg、减水剂6～8Kg、粉煤灰和再生细粉，所述粉煤灰和再生细粉的总重量为80～90Kg，所述再生细粉的重量占粉煤灰和再生细粉的总重量的25～100％。
更优选地，1m3C40强度等级混凝土由下述含量的下述组分组成：水泥240Kg、矿粉100Kg、砂716Kg、碎石1120Kg、水166Kg、减水剂7.98Kg、粉煤灰和再生细粉，所述粉煤灰和再生细粉的总重量为80Kg，所述再生细粉的重量占粉煤灰和再生细粉的总重量的25～100％。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明采用对混凝土废渣料制备再生细粉过程中的粉磨条件进行了研究，入磨物料最大粒径为2.5mm，入磨物料水分为3～5％，采用本发明选定的研磨体尺寸及级配，粉磨10～20min即可以制备本发明再生细粉。本发明方法粉磨时间短，仅为10～20min，可以大大减少指标再生细粉的能耗。
(2)本发明再生细粉的细度、需水量比符合Ⅲ级粉煤灰标准要求，烧失量符合Ⅱ级粉煤灰标准要求，含水量、游离氧化钙、三氧化硫、强度活性指数均项符合粉煤灰技术标准要求。本发明再生细粉的各项性能指标除细度外均符合水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质中的石粉(玄武岩、安山岩和凝灰岩的磨细枌)材料技术标准要求，进而保证了含有本发明再生细粉的砂浆和混凝土的工作性和强度性能。
(3)本发明再生细粉不仅可以用于配制砌筑砂浆，还可用于配制市场需求量更大的抹灰砂浆，以及满足较大流动性要求的C30和C40强度等级的混凝土，本发明对混凝土搅拌站的生产安排具有指导意义。所配制的混凝土不仅抗压强度满足C30和C40强度等级要求，而且抗折强度及劈裂强度亦不受影响。
(4)本发明通过将混凝土搅拌站废渣料制成再生细粉不仅可以减少混凝土搅拌站废弃物占地面积，还可以最大限度实现固体废弃物回收再利用，做到绿色混凝土生产。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好理解本发明的技术方案，以下列出具体实施例加以说明。
实施例1、再生细粉及其制备方法
本发明混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，包括以下步骤：
S1、用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，用直线型筛分机分选出粒径≤2.5mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％；
S2、用球磨机粉磨步骤S1中的渣粉20min得到再生细粉，研磨体的尺寸分别为 和其级配依次为1.85％、6.57％、7.60％、8.00％和75.98％。
实施例2、再生细粉及其制备方法
本发明混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，包括以下步骤：
S1、用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，用直线型筛分机分选出粒径≤2.0mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％；
S2、用球磨机粉磨步骤S1中的渣粉15min得到再生细粉，研磨体的尺寸分别为 和其级配依次为1.85％、6.57％、7.60％、8.00％和75.98％。
实施例3、再生细粉及其制备方法
本发明混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，包括以下步骤：
S1、用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，用直线型筛分机分选出粒径≤1.0mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％；
S2、用球磨机粉磨步骤S1中的渣粉10min得到再生细粉，研磨体的尺寸分别为 和其级配依次为1.85％、6.57％、7.60％、8.00％和75.98％。
对比例1、再生细粉及其制备方法
本发明混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，包括以下步骤：
S1、用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，用直线型筛分机分选出粒径≤0.5mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％；
S2、用球磨机粉磨步骤S1中的渣粉5min得到再生细粉，研磨体的尺寸分别为 和其级配依次为1.85％、6.57％、7.60％、8.00％和75.98％。
对比例2、再生细粉及其制备方法
本发明混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，包括以下步骤：
S1、用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，用直线型筛分机分选出粒径≤2.5mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％；
S2、用球磨机粉磨步骤S1中的渣粉25min得到再生细粉，研磨体的尺寸分别为 和其级配依次为1.85％、6.57％、7.60％、8.00％和75.98％。
对比例3、再生细粉及其制备方法
本发明混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，包括以下步骤：
S1、用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，用直线型筛分机分选出粒径≤3.0mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％；
S2、用球磨机粉磨步骤S1中的渣粉30min得到再生细粉，研磨体的尺寸分别为 和其级配依次为1.85％、6.57％、7.60％、8.00％和75.98％。
依据GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和JGT315-2011《水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料》，对本发明各实施例和对比例制备的再生细粉进行了相关性能指标的检验，评价结果如表1所示。
表1、再生细粉与标准要求的粉煤灰及石粉技术指标对比分析结果
注：“——”表示无相关标准或要求。
由表1可知，混凝土搅拌站废渣料粉磨时间随其入料最大粒度的增大而增大。当入料最大粒度≤2.5mm，粉磨时间为10～20min时，本实施例的再生细粉的细度、需水量比符合Ⅲ级粉煤灰标准要求，烧失量符合Ⅱ级粉煤灰标准要求，含水量、游离氧化钙、三氧化硫、强度活性指数符合粉煤灰技术标准要求。当粉磨时间小于10min时，细度超过30％；需水量比和强度活性指数均未达到Ⅲ级粉煤灰标准要求，胶砂流动度比显著降低。当粉磨时间大于20min时，再生细粉各方面性能指标变化不大，考虑到磨机电耗随粉磨时间延长而增大，所以控制最佳粉磨时间为10～20min，最佳入料最大粒度为2.5mm。
本发明方法获得的再生细粉除细度外，其他技术指标均符合JGT315-2011《水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料》中由玄武岩、安山岩和凝灰岩磨细的石粉标准，但细度符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》中掺混合材超过20％的水泥标准要求(该标准规定P·I、P·Ⅱ和P·O水泥细度≥300m2/kg；其他水泥45μm方孔筛筛余≤30％)，因此由本发明再生细粉替代水泥或石粉配制砂浆具有可行性。另外，尽管GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》对粉煤灰的胶砂流动度比和密度不设要求，但胶砂流动度和密度分别对混凝土的坍落度和表观密度有影响，所以，本发明依据GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣枌》增加了胶砂流动度和密度的检测，结果见表1。本发明方法获得的再生细粉的胶砂流动比为90～93％，密度为2.56～2.67g/cm3，非常接近GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣枌》中规定的相应指标的要求(该标准规定胶砂流动比≥95％，密度≥2.8g/cm3)，因此本发明制备的再生细粉可以替代混凝土掺合料(粉煤灰或矿渣粉)配制混凝土。
为了使本发明方法获得的再生细粉能有效的应用于砂浆和混凝土，根据GB175-2007《通用硅酸盐水泥》、JGT315-2011《水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料》、GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣枌》和GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》等标准制定了本发明再生细粉的主要成分及技术指标控制范围，如表2所示。
表2、本发明再生细粉的主要成分及技术指标
实施例4、干混抹灰砂浆
用本发明再生细粉替代水泥制备干混抹灰砂浆。以常规干混抹灰砂浆作为对照组1，对照组砂浆中各干物料重量百分比分别为：水泥13％、石粉7.0％、增稠剂0.025％、黄砂80％，水料比为18％。上述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚，购自山东一腾新材料股份有限公司，牌号为60YT100000。以本发明实施例1制备的再生细粉分别按照10wt％、15wt％、20wt％、25wt％和30wt％的替代率替代水泥作为实验组1～5，实验组中其他组分和含量与对照组相同。将各组分按比例混合后搅拌均匀出料，即得干混抹灰砂浆M5成品，性能指标如表3所示。
表3、再生细粉掺量对干混抹灰砂浆性能的影响
由表3可知，再生细粉的替代率为10～30％时，实验组1～5的稠度、保水率、和表观密度均略高于对照组1，实验组1～5的粘结强度为0.23～0.36MPa，也高于对照组1；28天抗压强度为5.3～8MPa，虽略低于对照组，但仍符合砂浆强度等级要求。所以，本发明再生细粉可以配制干混抹灰砂浆。
实施例5、湿拌砌筑砂浆
用本发明再生细粉替代石粉制备湿拌砌筑砂浆。以常规湿拌砌筑砂浆作为对照组1。1m3对照组砂浆中各物料重量分别为：水泥206Kg、石粉94Kg、砂1305Kg、水192Kg、减水剂9Kg、调节剂4.5Kg。上述减水剂和调节剂均购自广州耀智化工产品有限公司，牌号分别为LD2010N和LD-10N。以本发明实施例1中的再生细粉分别按照30wt％、40wt％、50wt％、60wt％和70wt％的替代率替代石粉作为实验组1～5，实验组中其他组分和含量与对照组相同。将上述物料混合后搅拌均匀出料，即得砌筑砂浆M10成品，性能指标如表4所示。
表4、再生细粉掺量对湿拌砌筑砂浆性能的影响
由表4可知，随着替代率的提高，湿拌砌筑砂浆的稠度逐渐增大。实验组1～5的表观密度略低于对照组1，保水率略高于对照组1。实验组1～5的28天抗压强度为10.6～15.7MPa，虽低于对照组1，但仍符合砂浆强度等级要求。所以，本发明再生细粉可以配制湿拌砌筑砂浆。
实施例6、C30强度等级混凝土
用本发明再生细粉替代粉煤灰制备C30强度等级混凝土。以常规C30强度等级混凝土作为对照组1。1m3对照组混凝土中各物料重量分别为：水泥170Kg、矿粉95Kg、粉煤灰110Kg、砂713Kg、碎石1115㎏、水150Kg、减水剂6Kg。上述减水剂为聚羧酸高效减水剂，购自广州市洛美建材有限公司，牌号为LM-S2。以本发明实施例1中的再生细粉分别按照15wt％、25wt％和40wt％的替代率替代粉煤灰作为实验组1～3，实验组中其他组分和含量与对照组相同。将上述物料混合后搅拌均匀出料，即得C30强度等级预拌混凝土成品，性能指标如表5所示。
表5、再生细粉掺量对C30强度等级混凝土的影响
由表5可知，随着替代率的提高，C30强度等级混凝土的坍落度逐渐增大，在替代率10％时，坍落度仅为165mm，在替代率为40％时，坍落度可提高至210mm。随着替代率的提高，实验组的28d抗折强度和劈裂强度呈下降趋势；但7d和28d抗压强度变化不大。所以，本发明再生细粉可以替代粉煤灰配制C30强度等级混凝土，这对混凝土废弃物再生利用以及扩大混凝土掺合料来源具有非常重要的意义，对推动大流动性混凝土的使用具有一定的经济与社会效益。
实施例7、C40强度等级混凝土
用本发明再生细粉替代粉煤灰制备C40强度等级混凝土。以常规C40强度等级混凝土作为对照组1。1m3对照组混凝土中各物料重量分别为：水泥240Kg、矿粉100Kg、、粉煤灰80Kg、砂716Kg、碎石1120㎏、水166Kg、减水剂7.98Kg。上述减水剂为聚羧酸高效减水剂，购自广州市洛美建材有限公司，牌号为LM-S2。以本发明实施例1中的再生细粉分别按照25wt％、40wt％、60wt％、80wt％和100wt％的替代率替代粉煤灰作为实验组1～5，实验组中其他组分和含量与对照组相同。将上述物料混合后搅拌均匀出料，即得C40强度等级预拌混凝土成品，性能指标如表6所示。
表6、再生细粉掺量对C30强度等级混凝土的影响
由表6可知，实验组的抗压强度、抗折强度和劈裂强度与对照组相当；坍落度平均在200mm以上，也与对照组相当。随着再生细粉替代率的提高，抗压强度仍符合C40强度等级的要求，而且抗折强度和劈裂强度基本不受影响。所以，本发明再生细粉可以替代粉煤灰配制C40强度等级混凝土，这对混凝土废弃物再生利用以及扩大混凝土掺合料来源具有非常重要的意义，对推动大流动性混凝土的使用具有一定的经济与社会效益。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、破碎混凝土废渣料，分选出粒径≤2.5mm渣粉，风干；
S2、粉磨步骤S1中的渣粉10～20min，得到再生细粉，所述再生细粉的45μm方孔筛筛余率≤30％。
2.根据权利要求1所述的混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，其特征在于，步骤S1中使用锤式细碎机破碎混凝土废渣料，使用直线型筛分机分选出≤2.5mm渣粉，自然风干至含水率达3～5％。
3.根据权利要求2所述的混凝土搅拌站废渣料制备再生细粉的方法，其特征在于，步骤S2中研磨体的尺寸分别为和其级配依次为1.5～2.5％、6.0～7.0％、7.0～8.0％、7.5～8.5％和70.0～78.0％。
4.一种再生细粉，其特征在于，使用权利要求1～3任一项所述的方法制备。
5.根据权利要求4所述的再生细粉，其特征在于，所述再生细粉的主要成分及技术指标范围如下：45μm方孔筛筛余≤30％，需水量比≤115％，烧失量≤8％，含水量≤0.9％，游离氧化钙含量≤0.35％，三氧化硫含量≤0.4％，密度2.5-2.7g/cm3，胶砂流动度比≥90％，强度活性指数≥70％。
6.权利要求4所述的再生细粉用于制备砂浆或混凝土的用途。
7.一种砂浆，其特征在于，使用权利要求4所述的再生细粉替代水泥或石粉，替代率为10～70wt％。
8.根据权利要求7所述的砂浆，其特征在于，所述砂浆为干混抹灰砂浆或湿拌砌筑砂浆；所述干混抹灰砂浆含有下述重量百分含量的下述组分：石粉5～7％、增稠剂0.023～0.025％、黄砂75～85％、再生细粉和水泥，所述再生细粉和水泥的总重量百分含量为10-15％，再生细粉的重量占再生细粉和水泥的总重量的10～30％；1m3所述湿拌砌筑砂浆含有下述含量的下述组分：水泥200～210Kg、砂1300～1350Kg、水190～195Kg、减水剂7～9Kg、调节剂3.5～5Kg、再生细粉和石粉，再生细粉和石粉的总重量为90-100Kg，再生细粉的重量占再生细粉和石粉的总重量的30～70％。
9.一种混凝土，其特征在于，使用权利要求4所述的再生细粉替代粉煤灰，替代率为15～100wt％。
10.根据权利要求9所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土为C30强度等级混凝土或C40强度等级混凝土；1m3C30强度等级混凝土由下述含量的下述组分组成：水泥160～180Kg、矿粉85～100Kg、砂700～730Kg、碎石1100～1200Kg、水150～160Kg、减水剂5～7Kg、粉煤灰和再生细粉，所述粉煤灰和再生细粉的总重量为90～110Kg，所述再生细粉的重量占粉煤灰和再生细粉的总重量的15～40％；1m3C40强度等级混凝土由下述含量的下述组分组成：水泥220～240Kg、矿粉90～110Kg、砂700～750Kg、碎石1100～1200Kg、水150～170Kg、减水剂6～8Kg、粉煤灰和再生细粉，所述粉煤灰和再生细粉的总重量为80～90Kg，所述再生细粉的重量占粉煤灰和再生细粉的总重量的25～100％。
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