CN108264284A - 一种用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法 - Google Patents

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刘宇轩
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
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Abstract

一种用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，包括以下步骤：（1）阴极射线管锥玻璃无害化处理；（2）混凝土的制备；（3）密实：将步骤（2）混合好的混凝土振捣密实；（4）养护：将步骤（3）密实的混凝土在室温20‑26℃下，用塑料薄膜覆盖24h以上，然后拆模，于22‑28℃水中养护，即成。本发明所得混凝土的工作性、机械强度、耐久性及重金属离子渗出情况均符合标准，具备实际运用的基础。而且能处理数量较大的阴极射线管锥玻璃，减少固体废弃物的堆积污染环境。

Description

一种用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法
技术领域
本发明涉及一种回收处理阴极射线管锥玻璃的方法，尤其是涉及一种用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法。
背景技术
作为产业化最早的显示技术，阴极射线管（Cathode Ray Tube, CRT）显示器曾被广泛应用于电视机、显示器、工业监视器和示波器等产品，随着电子产业的快速发展，CRT已经进入了报废高峰期，每年产生72万吨CRT玻璃电子垃圾。CRT玻璃的无害化处理和资源化利用已经得到社会各界的广泛关注。CRT玻璃可分为屏玻璃、锥玻璃和玻璃管颈三部分，其中，CRT锥玻璃中含有大量重金属物质（如含22~25wt%氧化铅），如不经过有效处理，直接将其投放到环境中去，将造成铅离子等重金属离子析出，污染土壤和水资源，危害人类健康。
目前，有关含铅CRT玻璃利用的相关文献较少，且主要集中在铅和玻璃的分离上，CN102676826A公开了一种使用氟硅酸从CRT玻璃中提取铅的方法，CN 101613802A公开一种使用真空碳热法还原铅的方法，CN104692661A公开了一种使用CRT玻璃制备发泡玻璃的方法，CN103086604A公开了一种使用CRT玻璃制备微晶玻璃的方法，但这些方法工艺都很复杂，规模化成本很高。田英良等发表在《材料导报》2013年第8期上的“CRT玻璃资源化方法与再利用途径”提出可使用含铅CRT玻璃制备防辐射混凝土，鉴于建筑业的巨大体量，使用CRT玻璃替代骨料具有现实意义及可行性。但玻璃骨料可能会对混凝土强度、耐久性方面有影响，CRT玻璃还存在重金属渗透污染的问题。CN104177024 A使用破碎后含铅CRT玻璃替代混凝土粗骨料和细骨料制得满足防辐射要求的混凝土，但其并未研究混凝土耐久性及重金属物质渗出情况，此法制得防辐射混凝土在实际中的适用性有待商榷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种无害化的用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，可有效回收利用阴极射线管锥玻璃，所得混凝土性能符合相关标准。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种无害化的用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，包括以下步骤：
（1）阴极射线管锥玻璃无害化处理：将阴极射线管锥玻璃破碎至粒径≤5mm，再用质量浓度为3-6%的硝酸溶液浸泡3小时以上（除铅），得无害化的阴极射线管锥玻璃；
本步骤中，使用硝酸处理主要是因为阴极射线管锥玻璃中的氧化铅与硝酸反应形成易溶于水的硝酸铅，其中的钡元素也会与硝酸反应生成易溶于水的硝酸钡，从而达到除去铅、钡的目的。使用其他酸性溶液，因所得铅、钡化合物不溶于水，难以除去铅、钡。
（2）混凝土的制备：将水泥、矿物掺合料、粗骨料和细骨料加入搅拌机中，加入水，搅拌均匀后，再加入剩余的水，再搅拌均匀；
所述矿物掺合料为粉煤灰和高炉矿渣的混合物；优选其质量比为1︰1。
所述细骨料为步骤（1）所得无害化的阴极射线管锥玻璃、砂子中的至少一种。所述细骨料也可采用粒径≤5mm的阴极射线管锥玻璃（未经硝酸浸泡处理）代替，但当采用粒径≤5mm的阴极射线管锥玻璃代替时，阴极射线管锥玻璃仅占细骨料总质量的0-28%。
所述粗骨料为天然骨料；天然骨料为采集大自然产生的砂砾石等，经筛选分级后制成的混凝土骨料。
本步骤中加入水，水的总量根据实际情况来确定，将所需加入的水分成两部分加入，使得混合更均匀。
进一步，本步骤混凝土中，水灰比为0.48。水泥与总骨料（粗骨料与细骨料之和）的重量比为0.14～0.19。细骨料占总骨料的31~42wt%。
（3）密实：将步骤（2）混合好的混凝土振捣密实；
（4）养护：将步骤（3）密实的混凝土在室温20-26℃下，用塑料薄膜覆盖24h以上，然后拆模，于22-28℃水中养护，即成。
本发明可采用未去铅处理的锥玻璃替代部分细骨料，采用去铅处理的锥玻璃替代全部细骨料，用于制备混凝土，所提混凝土可用于防辐射等领域，满足强度、耐久性以及重金属离子渗透等性能的要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
各实施例中检测方法标准：按相关规范测定混凝土立方体试块（100*100*100mm）硬化后密度和抗压强度，测定混凝土圆柱体试块（Φ100*200）劈裂强度（英国规范BS EN12390-6），使用75*75*285mm混凝土棱柱试块测量其干缩，使用上述实验后的混凝土试块检测重金属离子渗透可能性（美国规范TCLP法）。
实施例1
收集阴极射线管锥玻璃，进行无害化处理：将阴极射线管锥玻璃破碎至粒径≤5mm，再用质量浓度为5%的硝酸溶液浸泡3小时（除铅），得无害化的阴极射线管锥玻璃。用TCLP法对阴极射线管锥玻璃处理前后的铅、钡含量进行检测，所得结果如表1所示。可见如此处理，可以除去其中大部分的铅、钡重金属。
表1 TCLP法测得的未处理及处理后CRT锥玻璃重金属铅及钡含量
实施例2
（2）混凝土的制备：将水泥、矿物掺合料、粗骨料和细骨料加入搅拌机中，加入水，搅拌均匀后，再加入剩余的水，再搅拌均匀；水灰比为0.48；
（3）密实：将步骤（2）混合好的混凝土振捣密实；
（4）养护：将步骤（3）密实的混凝土在室温20-26℃下，用塑料薄膜覆盖24h，然后拆模，于22-28℃水中养护，即成。
本实施例分别使用28%（质量替代率，以下同）、53%普通CRT玻璃（CRT1）以及28%、53%、77%、100%（质量替代率）无害化的阴极射线管锥玻璃替代细骨料（CRT2）（最大粒径5mm）制备重混凝土（其余为砂子），配比如表2所示，实验结果如表3所示，可见，本实施例所制得的重混凝土强度、干缩及重金属离子渗透参数均符合相关规定。
表 2 重混凝土配合比
注：表2中，粉煤灰、高炉矿渣（%）：指粉煤灰和高炉矿渣占水泥量的wt%；细骨料（%）：指细骨料占总骨料的wt%；花岗岩（%）、重晶石（%）：指该骨料占粗骨料的重量百分比; 砂子（%）、CRT1（%）与CRT2玻璃（%）：指该骨料占细骨料总量的wt%。
表 3实施例2所得混凝土检测结果

Claims (6)

1.一种用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）阴极射线管锥玻璃无害化处理：将阴极射线管锥玻璃破碎至粒径≤5mm，再用质量浓度为3-6%的硝酸溶液浸泡3小时以上，得无害化的阴极射线管锥玻璃；
（2）混凝土的制备：将水泥、矿物掺合料、粗骨料和细骨料加入搅拌机中，加入水，搅拌均匀后，再加入剩余的水，再搅拌均匀；
所述细骨料为步骤（1）所得粒径≤5mm无害化的阴极射线管锥玻璃、砂子中的至少一种；或所述细骨料采用粒径≤5mm的未处理阴极射线管锥玻璃代替，当采用粒径≤5mm的未处理阴极射线管锥玻璃代替时，阴极射线管锥玻璃仅占细骨料总质量的0-28%；
所述粗骨料为天然骨料；
本步骤中加入水，将所需加入的水分成两部分加入；
（3）密实：将步骤（2）混合好的混凝土振捣密实；
（4）养护：将步骤（3）密实的混凝土在室温20-26℃下，用塑料薄膜覆盖24h以上，然后拆模，于22-28℃水中养护，即成。
2.根据权利要求1所述的用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述矿物掺合料为粉煤灰和高炉矿渣的混合物。
3.根据权利要求2所述的用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，其特征在于，粉煤灰和高炉矿渣的质量比为1︰1。
4.根据权利要求1或2所述的用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，其特征在于，步骤（2）中，混凝土中，水灰比为0.48。
5.根据权利要求1或2所述的用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，其特征在于，步骤（2）中，水泥与总骨料的质量比为0.14～0.19。
6.根据权利要求1或2所述的用阴极射线管锥玻璃制备混凝土的方法，其特征在于，步骤（2）中，细骨料占总骨料质量的31~42%。
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