CN108863131A - 一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法 - Google Patents

一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑废弃物利用领域，具体涉及一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法。本发明的技术方案如下：一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，包括以下步骤：1)制备强化剂粉体组分；2)制备强化剂液体组分；3)将强化剂粉体组分与强化剂液体组分按5：1～2的比例混合，经充分搅拌，得到再生骨料强化剂。本发明提供的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，将废弃粘土砖磨成细粉，通过碱性激发剂激发其活性，作为强化剂应用于建筑废弃物资源化利用的再生骨料强化方面是很具有创新性和很高附加值利用途径，适用于混凝土再生骨料的强化，也适用于其他建筑废弃物再生骨料的强化处置。

Description

一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法
技术领域
本发明属于建筑废弃物利用领域，具体涉及一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法。
背景技术
环境保护是我国的基本国策，固体废弃物处置是环境保护工作的重要组成部分。据统计，工业固体废弃物中，建筑废弃物大约占40％。建筑废弃物主要构成有废弃混凝土块、碎粘土砖块和废水泥砂浆。在废弃混凝土的再生利用方面，目前开展了大量卓有成效的研究和应用工作，如日本早在20世纪70年代就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，德国在1998年8月制定了《混凝土再生骨料应用指南》，韩国货架标准针对废混凝土再生骨料、道路铺装用再生骨料以及废沥青混凝土再生骨料制定了相关技术标准。关于废弃混凝土的再生利用研究较多，且实现了工程应用，但在废弃粘土砖的再生利用方面研究较少。在过去50年中，我国至少生产了200亿立方米粘土砖制品，50年后大都将转化成建筑废弃物。从目前废弃粘土砖的应用看，可作为粗骨料搅拌混凝土，可作为地基处理，地坪垫层材料等，但上述利用途径均存在利用率低、附加值低的问题。
发明内容
本发明提供一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，将废弃粘土砖磨成细粉，通过碱性激发剂激发其活性，作为强化剂应用于建筑废弃物资源化利用的再生骨料强化方面是很具有创新性和很高附加值利用途径，适用于混凝土再生骨料的强化，也适用于其他建筑废弃物再生骨料的强化处置。
本发明的技术方案如下：
一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)制备强化剂粉体组分
a)强化剂粉体组分包括主体粉体和外加剂，所述主体粉体中配比为：硅铝总含量为80～90％，其中硅铝比为3～4:1；所述外加剂质量为所述主体粉体的0.5～1％；
b)将建筑废弃粘土砖经过预处理、破碎、粉磨、筛分后制成粉体原料；对所述粉体原料进行成分分析；
c)依据所述主体粉体配比，计算所需添加到所述粉体原料中的校正粉体数量；
d)将所述粉体原料、校正粉体和外加剂混料、均化和垂直切割取料后，得到强化剂粉体组分；
2)制备强化剂液体组分
强化剂液体组分包括激发剂和水，激发剂与水的质量比为3～6:4～5，激发温度为20±2℃，激发剂与水经强力搅拌均匀后得到强化剂液体组分；
3)将强化剂粉体组分与强化剂液体组分按5：1～2的比例混合，经充分搅拌，得到再生骨料强化剂。
进一步地，所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，所述建筑废弃粘土砖为建筑物、构筑物的粘土砖结构拆除中产生的废弃粘土砖。
进一步地，所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，所述预处理为将废弃粘土砖中杂质去除，并进行清洗、干燥、挑拣；所述破碎为应用颚式破碎机对预处理后的整块或大块的粘土砖体进行破碎，破碎后颗粒尺寸分布范围在0.6mm～30mm；所述粉磨为应用球磨机对破碎后的砖块进行粉磨，粉磨时间为20～40min；所述筛分为粉磨后的颗粒经孔径为75μm方孔筛，筛除粒径大于75μm的颗粒。
进一步地，所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，利用X射线荧光光谱分析仪对所述粉体原料进行成分分析。
进一步地，所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，所述外加剂为萘系减水剂粉剂。
进一步地，所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，所述校正粉体为硅灰和γ型氧化铝粉末。
进一步地，所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，所述激发剂为氢氧化钾与水玻璃的复合剂，通过氢氧化钾调整水玻璃的模数至1.0～1.8。
本发明的原理：本发明制备的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂，主要是利用粘土砖粉的潜在活性，经过物理和化学双重途径激发其活性。机械粉磨是一种物理激发，提高了废弃粘土砖粉中的活性氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)，同时提高了砖粉的填充效应和堆积效应，从宏观上提高了砖粉活性；通过氢氧化钾(KOH)和水玻璃的激发属于化学激发；双重激发后的废弃粘土砖粉具有很强的硬化强度和附着力，同时具有极大的比表面积和很强的渗透蔓延作用，使再生骨料与强化剂的界面区域形成强化过渡区，从而达到强化再生骨料的作用。过程如附图1所示。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供了一种建筑废弃物的利用方法，可以利用废弃粘土砖为原料，将当下巨量闲置不利用或难利用的废弃粘土砖转化为支撑城镇化建设所需的资源。
2.本发明提供了一种可持续资源化和环境保护的新材料，可有效通过利用一种固废物强化另一种固废物，使之得到更广泛的使用，属于一种连续固废利用的新方法，能够提高我国环境保护与新材料产业的可持续发展能力。
附图说明
图1为强化剂对再生骨料的强化过程示意图；其中：(a)为再生骨料截面图，(b)为强化剂挂浆包裹再生骨料示意图，(c)为强化剂渗透填充再生骨料的缝隙示意图，(d)强化剂与再生骨料的界面形成强化过渡区示意图；图中：1为再生骨料，2为强化剂，3为强化过渡区；
图2为实施例1强化剂对废弃混凝土再生骨料的强化前后吸水率对比图；
图3为实施例1强化剂对废弃混凝土再生骨料的强化前后密度对比图；其中：(a)为表观密度对比图，(b)为堆积密度对比图；
图4为实施例2强化剂对废弃砖再生骨料的强化前后吸水率对比图；
图5为实施例2强化剂对废弃砖再生骨料的强化前后密度对比图；其中：(a)为表观密度对比图，(b)为堆积密度对比图。
具体实施方式
实施例1：
①废弃粘土砖：取自某废旧拆迁建筑；
②废弃混凝土再生骨料：粒径为5～25mm；
③硅灰：沈阳艾瑞，SiO2>95％；
④活性氧化铝：国药集团；
⑤氢氧化钾：国药集团，分析纯；
⑥水玻璃：沈阳化工集团有限公司，工业级。
⑦减水剂：沈阳之阳特种建材生产萘系减水剂。
首先，将废弃粘土砖进行预处理、破碎、粉磨、筛分后得到粉体原料；通过X射线荧光光谱分析仪(XRF)对粉体原料进行成分分析，结果如表1所示；
表1废弃粘土砖粉组成成分
技术要求：硅铝比为4:1，原料中硅+铝总含量占90％；应用硅灰和活性氧化铝粉体作为校正粉体微调硅铝比为4:1，按0.8％的掺量加入萘系减水剂粉体；然后充分混料、均化和垂直切割取料后，作为强化剂粉体组分备用；
同时，将氢氧化钾(KOH)和水玻璃按1:5的比例混合形成激发剂，使得水玻璃的模数为1.6，并掺入与激发剂质量相同的水，经强力搅拌均匀后得到强化剂液体组分；
最后，将强化剂粉体组分与液体组分按3:1比例混合，经充分搅拌，进而得到再生骨料强化剂。
应用配制好的强化剂对废弃混凝土再生骨料进行强化试验，采用吊篮裹浆法，即将废弃混凝土再生骨料置于丝网吊篮，然后将吊篮沉入配好后的强化剂浆体中，经高速震荡与搅拌2min取出。再生粗骨料经过强化处理后，置于标准养护条件下养护3d进行性能测试，再生粗骨料的压碎指标和吸水率等试验均按照国家标准进行。测试结果如图2、图3所示，结果表明，强化后的再生骨料与未强化的骨料相比，1h、3h、24h的吸水率均有所降低，其中1h与24h吸水率降低尤为明显，同时，强化后的再生骨料表观密度提升明显，而堆积密度也有所提高。这主要是因为强化的机理是大部分浆体填充骨料表面的空隙与微裂纹，这样使表面形成一层致密保护层，从而降低了吸水率，同时也就提高了骨料的表观密度和堆积密度；值得注意的是，强化后的再生骨料的压碎指标为18.6％，与未强化骨料压碎指标23.8％相比提升一个等级(由GB/T 14685-2011标准规定的Ⅲ级提升到Ⅱ级)。可见强化剂可以有效地强化废弃混凝土再生骨料。
具体数据如表2、3所示：
表2强化前后废弃混凝土再生骨料的吸水率/％
表3强化前后废弃混凝土再生骨料的密度对比
实施例2：
①废弃粘土砖：取自某废旧拆迁建筑；
②废弃砖再生骨料：粒径为5～31.5mm；
③硅灰：沈阳艾瑞，SiO2>95％；
④活性氧化铝：国药集团，99.5％；
⑤氢氧化钾：国药集团，分析纯；
⑥水玻璃：沈阳化工集团有限公司，工业级；
⑦减水剂：沈阳之阳特种建材生产萘系减水剂。
首先，将废弃粘土预处理、砖破、粉磨、筛分后得到粒径≤75μm粉体原料；通过X射线荧光光谱分析仪(XRF)对粉体原料进行成分分析；技术要求：硅铝比为3.5:1，原料中硅+铝总含量占90％；应用硅灰和活性氧化铝粉体作为校正粉体微调硅铝比为3.5:1，按1.0％的掺量加入萘系减水剂粉体；然后充分混料、均化和垂直切割取料后，作为强化剂粉体组分备用；同时，将氢氧化钾(KOH)和水玻璃按1:6的比例混合形成激发剂，使得水玻璃的模数为1.3，并掺入形成激发剂质量4/5的水，经强力搅拌均匀后得到强化剂液体组分；最后，将强化剂粉体组分与液体组分按4:1比例混合，经充分搅拌，进而得到再生骨料强化剂。
应用配制好的强化剂对废弃粘土砖再生骨料强化试验，采用吊篮裹浆法，即将废弃粘土砖再生骨料置于丝网吊篮，然后将吊篮沉入配好后的强化剂浆体中，经高速震荡与搅拌4min取出。再生砖骨料经过强化处理后，置于标准养护条件下养护3d进行性能测试。测试结果如图4、图5所示，结果表明，强化后的再生骨料与未强化的骨料相比，1h、3h、24h的吸水率均有大幅度降低；同时，强化后的再生骨料表观密度提升明显，堆积密度也有提高；对于压碎指标值，强化后的再生骨料的压碎指标为27.6％，与未强化骨料压碎指标32.3％相比提升非常明显，使本不符合国家标准规定的骨料提升至符合国家标准三类指标，可见强化剂对废弃砖再生骨料更具有强化效果。

Claims (7)

1.一种基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备强化剂粉体组分
a)强化剂粉体组分包括主体粉体和外加剂，所述主体粉体中配比为：硅铝总含量为80～90％，其中硅铝比为3～4:1；所述外加剂质量为所述主体粉体的0.5～1％；
b)将建筑废弃粘土砖经过预处理、破碎、粉磨、筛分后制成粉体原料；对所述粉体原料进行成分分析；
c)依据所述主体粉体配比，计算所需添加到所述粉体原料中的校正粉体数量；
d)将所述粉体原料、校正粉体和外加剂混料、均化和垂直切割取料后，得到强化剂粉体组分；
2)制备强化剂液体组分
强化剂液体组分包括激发剂和水，激发剂与水的质量比为3～6:4～5，激发温度为20±2℃，激发剂与水经强力搅拌均匀后得到强化剂液体组分；
3)将强化剂粉体组分与强化剂液体组分按5：1～2的比例混合，经充分搅拌，得到再生骨料强化剂。
2.根据权利要求1所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，其特征在于，所述建筑废弃粘土砖为建筑物、构筑物的粘土砖结构拆除中产生的废弃粘土砖。
3.根据权利要求1所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，其特征在于，所述预处理为将废弃粘土砖中杂质去除，并进行清洗、干燥、挑拣；所述破碎为应用颚式破碎机对预处理后的整块或大块的粘土砖体进行破碎，破碎后颗粒尺寸分布范围在0.6mm～30mm；所述粉磨为应用球磨机对破碎后的砖块进行粉磨，粉磨时间为20～40min；所述筛分为粉磨后的颗粒经孔径为75μm方孔筛，筛除粒径大于75μm的颗粒。
4.根据权利要求1所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，其特征在于，利用X射线荧光光谱分析仪对所述粉体原料进行成分分析。
5.根据权利要求1所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，其特征在于，所述校正粉体为硅灰和γ型氧化铝粉末。
6.根据权利要求1所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，其特征在于，所述外加剂为萘系减水剂粉剂。
7.根据权利要求1所述的基于废弃粘土砖粉的再生骨料强化剂的制备方法，其特征在于，所述激发剂为氢氧化钾与水玻璃的复合剂，通过氢氧化钾调整水玻璃的模数至1.0～1.8。
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