CN106007526A - 一种机制砂收尘灰干混砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机制砂收尘灰干混砂浆及其制备方法,所述机制砂收尘灰干混砂浆由水泥、砂、收尘灰和外加剂组成,其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.3~0.5%,容重为1700~1800g/L,外形近乎圆形。制备方法包括收尘、除杂、烘干、冷却和混合。发明将收尘灰变废为宝,实现了工业废弃物的资源化利用;收尘灰的加入改善了砂浆性能,提升了砂浆强度、增加了保水性,提高了稠度、增加砂浆密实度和提高了耐久性;本发明收尘灰的加入降低了外加剂的用量,由于外加剂成本昂贵,因此,降低了干混砂浆生产成本;本发明制备机制砂收尘灰干混砂浆的方法具有操作简单、制备方便、成本低、适用于工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于土木工程材料技术领域,具体涉及一种机制砂收尘灰干混砂浆及其制备方法。
背景技术
为加快我国建筑业的节能减排,促进和谐社会的建设,2007年6月6日,我国商务部、公安部、建设部、质检总局和环保总局等六部委联合发布了《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》(商改发[2007]205),要用3年的时间,在全国127个城市分步推广普通商品砂浆,实现预拌砂浆对传统现场搅拌砂浆的取代,解决城市施工的环境污染问题,提高工程施工文明程度,同时也改善施工现场劳动条件,降低建筑工人劳动强度,提高机械化施工程度,改进建筑物质量,提高建筑物耐久性,降低建筑施工成本。
干混砂浆,作为预拌砂浆的一种,是预拌砂浆中应用最为广泛的一种,也是绿色建筑材料发展的最终方向。作为建筑用砂浆,干混砂浆在建筑物与构筑物中以施工厚度小,质量稳定可靠,发挥着粘结、衬垫、防护和装饰的作用。随着现代建筑业施工能力的提升,干混砂浆作为灵活与可持续供应的建筑材料,既满足了建筑性能,同时满足机械化施工快速,量大,瞬时需求量增长迅猛的施工需求,在建筑和装修工程应用极为广泛,同时丰富多样的品种满足了现在建筑各种功能与需求。
普通干混砂浆作为现场搅拌砂浆的取代,其组成进行了各方面的优化,普通的干混砂浆由胶凝材料,细骨料、掺合料和外加剂组成,水泥作为主要的水硬性胶凝材料被应用于干混砂浆中,由于国内大型建筑物数量的增加,对防水性能提出了新的要求,同时为了提高建筑砂浆质量,以其硬性的胶凝材料的石灰应用受到了极大的限制。以水泥为主要胶凝材料的建筑砂浆,需要适量的掺合料来改善建筑砂浆的施工性能,常用的掺合料包括粉煤灰、矿渣微分,以及沸石粉等。
我国福建、广东、浙江、陕西、陕西、山东、新疆等地有大量的石料开采加工企业,这些企业在为国家经济建设开采加工了大量用于结构承重和装饰的石材后,破坏了山体,同时遗留下难以处置的废弃固体,即大量石粉。国家主管部门和当地政府急呼一定要找到切实可行的措施,有效利用这些针对环境造成严重破坏的石粉。
除此之外,各种建筑用碎石的加工过程中也伴随产生大量的石粉,而将石块转变为机制砂的过程产生的石粉量更为可观,由石料开采加工而产生的废石粉,其颗粒粒径一般为0~1mm,其中0.08mm以下颗粒含量超过80%,这些细微颗粒含有较多杂质,无法作为建材工业的细骨料得到利用,常用的方法是通过水洗的方式或者风选的办法将这些细颗粒在机制砂中分离,以控制机制砂中的石粉含量在5%以下,本发明旨在解决和合理利用通过收尘器收集下来的粉尘,对于水洗形成的历史石粉也可以得到利用。
干混砂浆对收尘灰的使用接解决了工业废弃物的环境污染问题,提高了石材加工生产的可持续性,也有效利用了各种资源,实现了天然资源的零排放,同时对改善干混砂浆施工性能,提高建筑砂浆质量也十分有益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种高品质的机制砂收尘灰干混砂浆;
本发明的另一目的在于提供此机制砂收尘干混砂浆的制备方法,该方法操作简单、制备方便、成本低、适用于工业化大规模生产。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:1~5;砂:5~15;收尘灰:1~5;外加剂:0.5~1;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.3~0.5%,容重为1700~1800g/L,外形近乎圆形。
进一步地,如权利要求1所述的一种机制砂收尘灰干混砂浆,其特征在于,所述收尘灰中SiO2的含量为75~85%、Al2O3的含量为10~20%,Fe2O3的含量为3~5%、MgO的含量为1~2%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<3%。
进一步地,所述外加剂为保水增稠剂、可再分散型聚合物胶粉、纤维增强抗裂材料、塑性减水剂、引气剂、发泡剂、早强剂或防冻剂中的一种或多种的组合。
一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,它包括以下步骤:,
S1.收尘:在机制砂生产过程中,采用旋风收尘器和袋收尘两级联合收尘收集下的收尘灰,风机的风量为50000m3/h,风速为5~10s/m,压力为0.5~1.5MPa;
S2.除杂:水中加入步骤S1的收尘灰,在温度为100~120℃、转速为100~200r/min的条件下搅拌10~15min,加入阳离子聚丙烯酰胺,在0.01MPa的压力下过滤,得浆体和清液,清液回流备用;浆体中加入高钙粉煤灰,搅拌均匀后,在0.5~1MPa的压力下过滤,滤液与清液混合后加入生石灰,搅拌并降温至45~60℃,静置20~28h,去除上清液并加热至水分蒸发,得除杂后的收尘灰;
S3.烘干:采用回转式烘干机对用滤饼收集了除杂后的收尘灰进行烘干,烘干至收尘灰的含水量<0.5%;其中,所述回转式烘干机的烘干温度为100℃~105℃;
S4.冷却:采用风冷的方式对烘干的收尘灰进行冷却,冷却至收尘灰的温度为20~25℃;其中,风速<5m/s;
S5.混合:将冷却的收尘灰、水泥、砂、外加剂混合搅拌150~200s,搅拌的速度为150~200r/min,即制得机制砂收尘灰干混砂浆。
进一步地,步骤S2所述收尘灰和水的重量比为1:3~5。
进一步地,步骤S2所述高钙粉煤灰为过45微米筛且筛余不超过20%。
进一步地,步骤S2所述生石灰为经过890~920℃高温煅烧而未经消解的生石灰粉,其细度为通过200目方孔筛筛余不大于1%,且掺加量为滤液与清液混合后总量的5~10%。
本发明具有以下优点:
(1)本发明降低了建筑石材加工过程中产生废渣对周围环境的破坏,实现了工业废弃物的资源化利用;
(2)本发明中收尘灰的加入改善了砂浆性能,提升了砂浆强度、增加了保水性,提高了稠度、增加砂浆密实度和提高了耐久性;
(3)本发明收尘灰的加入降低了外加剂的用量,由于外加剂成本较高,显著的降低干混砂浆的生产成本;
(4)本发明制备机制砂收尘灰干混砂浆的方法具有操作简单、制备方便、成本低、适用于工业化大规模生产;
(5)本发明没有额外产生新的污染物,充分利用了工业废弃物的自身特点和干混砂浆消纳工业废弃物的优势;
(6)本发明对其他水洗方式石粉的利用提供了借鉴,也能够使用同样的方法解决水洗方式产生石粉的利用问题,扩宽了各种石粉的利用渠道;
(7)本发明首次解决了高硫酸盐有害杂质机制砂收尘灰的使用问题,使得水泥基建筑砂浆的性能更能得以充分发挥。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:1;砂:5;收尘灰:1;外加剂:0.5;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.3%,容重为1800g/L,外形近乎圆形,其中,所述收尘灰中SiO2的含量为75%、Al2O3的含量为20%,Fe2O3的含量为3%、MgO的含量为1%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<3%;所述外加剂为保水增稠剂。
实施例2:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:5;砂:15;收尘灰:5;外加剂:1;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.5%,容重为1800g/L,外形近乎圆形,其中,所述收尘灰中SiO2的含量为85%、Al2O3的含量为10%,Fe2O3的含量为3%、MgO的含量为1%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<3%;所述外加剂为可再分散型聚合物胶粉和纤维增强抗裂材料以任意比例的混合物。
实施例3:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:2;砂:6;收尘灰:2;外加剂:0.6;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.34%,容重为1800g/L,外形近乎圆形,其中,所述收尘灰中SiO2的含量为78%、Al2O3的含量为12%,Fe2O3的含量为5%、MgO的含量为2%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<3%;所述外加剂为塑性减水剂、引气剂和早强剂以任意比例的混合。
实施例4:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:2.5;砂:7;收尘灰:2.5;外加剂:0.7;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.38%,容重为1800g/L,外形近乎圆形,其中,所述收尘灰中SiO2的含量为80%、Al2O3的含量为13%,Fe2O3的含量为4%、MgO的含量为2%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<3%;所述外加剂为保水增稠剂、可再分散型聚合物胶粉、纤维增强抗裂材料和防冻剂以任意比例的混合。
实施例5:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:3;砂:9;收尘灰:3;外加剂:0.8;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.40%,容重为1800g/L,外形近乎圆形,其中,所述收尘灰中SiO2的含量为82%、Al2O3的含量为11%,Fe2O3的含量为5%、MgO的含量为1.5%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<1%;所述外加剂为保水增稠剂、塑性减水剂、引气剂、早强剂和防冻剂以任意比例的混合。
实施例6:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:4;砂:12;收尘灰:3.5;外加剂:1;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.42%,容重为1800g/L,外形近乎圆形,其中,所述收尘灰中SiO2的含量为75%、Al2O3的含量为18%,Fe2O3的含量为4%、MgO的含量为1.5%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<1%;所述外加剂为保水增稠剂、可再分散型聚合物胶粉、纤维增强抗裂材料、塑性减水剂、引气剂或早强剂以任意比例的混合。
实施例7:一种机制砂收尘灰干混砂浆,它由以下重量份的原料组成:水泥:1;砂:15;收尘灰:5;外加剂:0.7;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.47%,容重为1800g/L,外形近乎圆形,其中,所述收尘灰中SiO2的含量为80%、Al2O3的含量为10%,Fe2O3的含量为5%、MgO的含量为1%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<3%;所述外加剂为保水增稠剂、可再分散型聚合物胶粉、纤维增强抗裂材料、塑性减水剂、引气剂、早强剂和防冻剂以任意比例的混合。
实施例8:一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,它包括以下步骤:,
S1.收尘:制砂生产过程中,采用旋风收尘器和袋收尘两级联合收尘收集下的收尘灰,风机的风量为5wm3/h,风速为5s/m,压力为0.5MPa;
S2.除杂:水中加入步骤S1的收尘灰,在温度为100℃、转速为100r/min的条件下搅拌10min,加入阳离子聚丙烯酰胺,在0.01MPa的压力下过滤,得浆体和清液,清液回流备用;浆体中加入高钙粉煤灰,搅拌均匀后,在0.5MPa的压力下过滤,滤液与清液混合后加入生石灰,搅拌并降温至45℃,静置20h,去除上清液并加热至水分蒸发,得除杂后的收尘灰;所述收尘灰和水的重量比为1:3;所述高钙粉煤灰为过45微米筛且筛余不超过20%;所述生石灰为经过890℃高温煅烧而未经消解的生石灰粉,其细度为通过200目方孔筛筛余不大于1%,且掺加量为滤液与清液混合后总量的5%;
S3.烘干:采用回转式烘干机对除杂后的收尘灰进行烘干,烘干至收尘灰的含水量<0.5%;其中,所述回转式烘干机的烘干温度为100℃;
S4.冷却:采用风冷的方式对烘干的收尘灰进行冷却,冷却至收尘灰的温度为20℃;其中,风速<5m/s;
S5.混合:将冷却的收尘灰、水泥、砂、外加剂混合搅拌150s,搅拌的速度为150r/min,即制得机制砂收尘灰干混砂浆。
实施例9:一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,它包括以下步骤:,
S1.收尘:制砂生产过程中,采用旋风收尘器和袋收尘两级联合收尘收集下的收尘灰,风机的风量为5wm3/h,风速为10s/m,压力为1.5MPa;
S2.除杂:水中加入步骤S1的收尘灰,在温度为120℃、转速为200r/min的条件下搅拌15min,加入阳离子聚丙烯酰胺,在0.01MPa的压力下过滤,得浆体和清液,清液回流备用;浆体中加入高钙粉煤灰,搅拌均匀后,在1MPa的压力下过滤,滤液与清液混合后加入生石灰,搅拌并降温至60℃,静置28h,去除上清液并加热至水分蒸发,得除杂后的收尘灰;所述收尘灰和水的重量比为1:5;所述高钙粉煤灰为过45微米筛且筛余不超过20%;所述生石灰为经过920℃高温煅烧而未经消解的生石灰粉,其细度为通过200目方孔筛筛余不大于1%,且掺加量为滤液与清液混合后总量的10%;
S3.烘干:采用回转式烘干机对除杂后的收尘灰进行烘干,烘干至收尘灰的含水量<0.5%;其中,所述回转式烘干机的烘干温度为105℃;
S4.冷却:采用风冷的方式对烘干的收尘灰进行冷却,冷却至收尘灰的温度为25℃;其中,风速<5m/s;
S5.混合:将冷却的收尘灰、水泥、砂、外加剂混合搅拌200s,搅拌的速度为200r/min,即制得机制砂收尘灰干混砂浆。
实施例10:一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,它包括以下步骤:,
S1.收尘:制砂生产过程中,采用旋风收尘器和袋收尘两级联合收尘收集下的收尘灰,风机的风量为5wm3/h,风速为8s/m,压力为1MPa;
S2.除杂:水中加入步骤S1的收尘灰,在温度为110℃、转速为155r/min的条件下搅拌13min,加入阳离子聚丙烯酰胺,在0.01MPa的压力下过滤,得浆体和清液,清液回流备用;浆体中加入高钙粉煤灰,搅拌均匀后,在0.8MPa的压力下过滤,滤液与清液混合后加入生石灰,搅拌并降温至50℃,静置24h,去除上清液并加热至水分蒸发,得除杂后的收尘灰;所述收尘灰和水的重量比为1:4;所述高钙粉煤灰为过45微米筛且筛余不超过20%;所述生石灰为经过900℃高温煅烧而未经消解的生石灰粉,其细度为通过200目方孔筛筛余不大于1%,且掺加量为滤液与清液混合后总量的8%;
S3.烘干:采用回转式烘干机对除杂后的收尘灰进行烘干,烘干至收尘灰的含水量<0.5%;其中,所述回转式烘干机的烘干温度为103℃;
S4.冷却:采用风冷的方式对烘干的收尘灰进行冷却,冷却至收尘灰的温度为23℃;其中,风速<5m/s;
S5.混合:将冷却的收尘灰、水泥、砂、外加剂混合搅拌185s,搅拌的速度为175r/min,即制得机制砂收尘灰干混砂浆。
采用表1的配方制备砂浆,并测定砂浆的保水性、稠度损失、分层度、抗压强度,实验结果如表2所示。
表1:实验配方
表2:实验结果
由表2可知:机制砂收尘灰干混砂浆的保水性、抗压强度显著高于配方中不加入收尘灰的砂浆,稠度损失和分层度显著低于配方中不加入收尘灰的砂浆,比较两组实验结果可以看出,尽管F2不使用粉煤灰作为掺合料,使用收尘灰作为取代,保水性可以提高6个百分点,提高了6.74%,更重要的是砂浆28d抗压强度提升了30.91%,其原理与对收尘灰的改性处理密切相关,这对于处于南方缺少粉煤灰资源的区域来说,具有巨大的经济优势。尤其是对于没有火力发电资源的区域,高昂的粉煤灰价格往往是预拌砂浆不能得到有效推广的最大障碍。工业废弃物收尘灰的使用既可以改善干混砂浆性能也可以显著降低干混砂浆成本,降低建筑物建设代价。
Claims (7)
1.一种机制砂收尘灰干混砂浆,其特征在于,它由以下重量份的原料组成:水泥:1~5;砂:5~15;收尘灰:1~5;外加剂:0.5~1;其中,所述收尘灰的颗粒粒径≤0.075mm,含水量为0.3~0.5%,容重为1700~1800g/L,外形近乎圆形。
2.如权利要求1所述的一种机制砂收尘灰干混砂浆,其特征在于,所述收尘灰中SiO2的含量为75~85%、Al2O3的含量为10~20%,Fe2O3的含量为3~5%、MgO的含量为1~2%、K2O的含量<1%、Na2O的含量<1%、CaO的含量<3%。
3.如权利要求1所述的一种机制砂收尘灰干混砂浆,其特征在于,所述外加剂为保水增稠剂、可再分散型聚合物胶粉、纤维增强抗裂材料、塑性减水剂、引气剂、早强剂或防冻剂中的一种或多种的组合。
4.如权利要求1或2所述的一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,其特征在于,它包括以下步骤:,
S1. 收尘:制砂生产过程中,采用旋风收尘器和袋收尘两级联合收尘收集下的收尘灰,风机的风量为50000m3/h,风速为5~10s/m,压力为0.5~1.5MPa;
S2. 除杂:水中加入步骤S1的收尘灰,在温度为100~120℃、转速为100~200r/min的条件下搅拌10~15min,加入阳离子聚丙烯酰胺,在0.01MPa的压力下过滤,得浆体和清液,清液回流备用;浆体中加入高钙粉煤灰,搅拌均匀后,在0.5~1MPa的压力下过滤,滤液与清液混合后加入生石灰,搅拌并降温至45~60℃,静置20~28h,去除上清液并加热至水分蒸发,得除杂后的收尘灰;
S3.烘干:采用回转式烘干机对用滤饼收集了除杂后的收尘灰进行烘干,烘干至收尘灰的含水量<0.5%;其中,所述回转式烘干机的烘干温度为100℃~105℃;
S4. 冷却:采用风冷的方式对烘干的收尘灰进行冷却,冷却至收尘灰的温度为20~25℃;其中,风速<5m/s;
S5. 混合:将冷却的收尘灰、水泥、砂、外加剂混合搅拌150~200s,搅拌的速度为150~200r/min,即制得机制砂收尘灰干混砂浆。
5.如权利要求4所述的一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,其特征在于,步骤S2所述收尘灰和水的重量比为1:3~5。
6.如权利要求4所述的一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,其特征在于,步骤S2所述高钙粉煤灰为过45微米筛且筛余不超过20%。
7.如权利要求4所述的一种机制砂收尘灰干混砂浆的制备方法,其特征在于,步骤S2所述生石灰为经过890~920℃高温煅烧而未经消解的生石灰粉,其细度为通过200目方孔筛筛余不大于1%,且掺加量为滤液与清液混合后总量的5~10%。
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