CN109020430A - 一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料及其制备方法 - Google Patents

一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料及其制备方法 Download PDF

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    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明公开了一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料及其制备方法,该二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:石灰、粉煤灰、水和建筑垃圾再生集料;所述建筑垃圾再生集料为砖混类建筑垃圾再生集料,包含规格为19.0~31.5mm的再生粗集料、9.5~19.0mm的再生粗集料、4.75~9.5mm的再生粗集料和0~4.75mm的再生细集料。采用石灰和粉煤灰作为胶结材料,采用砖混类建筑垃圾再生集料全部替代石灰石等天然碎石材料,所得二灰稳定建筑垃圾再生混合料的强度高、稳定性好、抗裂性好,其制备方法简单,生产成本低,将建筑垃圾变废为宝,应用低碳环保。

Description

一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及道路工程技术领域,具体涉及一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料及其 制备方法。
背景技术
[0002]随着我国经济发展和城市化进程加快,城市基础设施建设、公路改扩建中产生的 混凝土块、废砖及渣土等(以下统称“建筑垃圾”)总量与日倶增。建筑垃圾指建设单位、施工 单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、管网等以及居民装饰装修房屋过程中所 产生的弃土、弃料及其它废弃物。建筑垃圾主要成分有:砖块、混凝土块、砂浆、砂、石、渣土、 废钢筋铁丝、金属管线废料、木屑、塑料袋等。目前,建筑垃圾的数量占到城市垃圾总量的 30%〜40%。据有关资料,每1万平米建筑的施工过程会产生建筑垃圾500吨〜600吨,而拆 除1万平方米旧建筑将产生7000吨〜1 • 2万吨建筑垃圾。全国每年产生的建筑垃圾多达20亿 吨。随着城市化加速发展以及大规模的旧城改造,我国建筑垃圾产生量将逐年增多。据统计 2017年我国建筑垃圾的产量达到19.3亿吨,已占到城市垃圾总量的30%〜40%。据估算,到 2020年,中国建筑垃圾产生量将达到峰值,预计将达到26亿吨。建筑垃圾的主要成分是无机 材料,耐酸、耐碱、耐水性好,化学性质比较稳定,同时也具有稳定的物理性质:颗粒大、透水 性好、不冻涨、塑性小,其经过处理将会是一种很好的建筑材料,可再次应用于工程建设,做 到物尽其用,变废为宝。面对砂石等自然资源日益短缺、建筑垃圾日渐增加的严峻形势,政 府和研究机构纷纷制定新政策、发展新技术,以促进再生集料的生产及使用。如何解决公路 建设中的砂石材料短缺和日益加剧的“建筑垃圾围城”是一项亟待解决的难题。
[0003]我国高速公路路面基层多采用的是半刚性路面结构,即采用无机结合料稳定碎石 作为路面基层材料,无机结合料主要有水泥、石灰、粉煤灰等,目前使用较多的半刚性基层 材料为水泥稳定碎石和二灰稳定碎石。现有技术中已经有采用建筑垃圾再生集料作为修筑 高速公路基层的材料应用,但或者是采用水泥作为胶结材料来进行稳定,或者是只在碎石 材料中掺加部分再生集料,仍以石灰石等天然碎石为主体材料,而且掺加的部分再生集料 主要为建筑垃圾中的混凝土块,对建筑垃圾中砖块进行舍弃,造成砖块的利用率较低,且需 对建筑垃圾中的砖块和混凝土块进行分离,工艺更加复杂化;0〜4 • 75mm细集料多采用的是 机制砂,但是建筑垃圾加工过程中会产生50 %〜60%的渣土类细集料,如该部分细料不进 行利用会造成建筑垃圾的回收利用率较低。
发明内容
[0004]针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种采用石灰和粉煤灰稳定 建筑垃圾再生混合料及其制备方法,采用石灰和粉煤灰作为胶结材料,采用砖混类建筑垃 圾再生集料全部替代石灰石等天然碎石材料,所得二灰稳定建筑垃圾再生混合料的强度 高、稳定性好、抗裂性好,其制备方法简单,生产成本低,将建筑垃圾变废为宝,应用低碳环 保。
[0005]为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现。
[0006](一) 一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:石灰、粉煤灰、水和建筑 垃圾再生集料;所述建筑垃圾再生集料包含规格为19.0〜31.5mm的再生粗集料、9.5〜 I9 • Omm的再生粗集料、4 • 75〜9 • 5mm的再生粗集料和〇〜4 • 75mm的再生细集料。 _7]优选的,所述19_0〜31_5麵的再生粗集料、9.5〜19.0_的再生粗集料和4.75〜 9 • 5mm的再生粗集料分别包含砖块、混凝土块和砂浆块。
[0008]优选的,所述建筑垃圾再生集料的用量为:19 • 〇〜31 • 5mm的再生粗集料20〜25 %、 9 •5〜I9 • 0mm的再生粗集料2〇〜25%、4 •75〜9 • 5咖的再生粗集料2〇〜25%和0〜4 • 75臟的 再生细集料30〜40 %。
[0009]优选的,所述石灰的用量占所述建筑垃圾再生集料质量的5. 〇〜8. 〇%。
[001 0]优选的,所述粉煤灰的用量占所述建筑垃圾再生集料质量的12. 〇〜14.0 %。
[0011 ]优选的,所述水的用量占所述建筑垃圾再生集料质量的15.3〜16.6 %。
[0012]优选的,所述石灰为I级石灰。
[0013]优选的,所述粉煤灰为I级粉煤灰。
[0014](二)一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,包括以下制备步骤:
[0015]步骤1,将建筑垃圾再生集料拌和均勾,加水,拌和均匀,闷料,得混合料;
[0016] 步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,拌和均匀,即得。
[0017] 优选的,步骤1中,所述闷料的时间为10〜15分钟。
[0018]与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0019] (1)本发明的二灰稳定建筑垃圾再生混合料中的粗集料和细集料全部采用砖混类 建筑垃圾再生集料,充分利用建筑垃圾,提高建筑垃圾的利用效率,采用石灰和粉煤灰作为 胶结材料,且二灰稳定建筑垃圾再生混合料的7d龄期无侧限抗压强度完全满足JTG/T F20-2〇15《公路路面基层施工技术细则》中高等级公路的要求,可以将二灰稳定建筑垃圾再生混 合料作为修筑高速公路基层和底基层材料进行应用。
[0020] (2)粗集料采用砖混类混合材料替代石灰石等天然集料,不需要将砖块和混凝土 块按成分的不同进行分离,减少分离工艺操作,不需添加天然碎石,提高了建筑垃圾的利用 率。
[0021] (3)细集料为建筑垃圾中规格为0〜4.75mm的再生集料,由于建筑垃圾加工过程中 会产生5〇%〜6〇%的渣土类细集料,本发明将建筑垃圾加工后产生的大量的〇〜4.75mm细 集料可一并再生利用,无需使用机制砂。且建筑垃圾中规格为0〜4的再生细集料由于 含有未完全水化的水泥和石灰颗粒可增强二灰稳定建筑垃圾再生混合料的强度、稳定性和 抗裂性。
[0022] (4)与水泥作为胶结料相比,采用石灰和粉煤灰作为结合料可以利用燃煤电厂排 出的主要固体废物粉煤灰,可以废物利用,变废为宝。
[0023] (5)将建筑垃圾进行循环再生利用,解决了公路建设中的砂石材料短缺难题和日 益加剧的“建筑垃圾围城”难题,变废为宝,低碳环保,减少建筑垃圾污染环境和填埋占用大 量土地资源。
具体实施方式
[0024]下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域的技术人员将 会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。
[0025] 实施例1
[0026] —种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:建筑垃圾再生集料为19.0〜 31 • 5mm的再生粗集料2〇 %、9 • 5〜I9 • 〇mm的再生粗集料25%、4.75〜9 • 5mm的再生粗集料 20%和〇〜4• 75mm的再生细集料35% ;占建筑垃圾再生集料质量5 _ 0%的石灰;占建筑垃圾 再生集料质量12• 0%的粉煤灰;占建筑垃圾再生集料质量15.3%的水。
[0027]上述二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,包括以下制备步骤: _8]步骤1,将建筑垃圾再生集料常温拌和均匀,加水,拌和均匀,闷料1〇分钟,得混合 料;
[0029]步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,常温拌和均匀,即得。
[0030]根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E51-2009)规定,对实施例1所 得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料采用重型击实方法成型7(1龄期无侧限抗压强度试件,试 件在温度为20°C ± 2°C、湿度大于% %的标准条件下养护6d,浸水Id后,进行无侧限抗压强 度试验。
[0031]实施例1所得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料无侧限抗压强度为2.0MPa,试验结 果完全满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中对于高速公路和一级公路极 重、特重交通(彡1 • IMPa)和重交通(彡1. OMPa)的要求。
[0032] 实施例2
[0033] —种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:建筑垃圾再生集料为19.0〜 31 • 5mm的再生粗集料20%、9 • 5〜19.0mm的再生粗集料25%、4.75〜9 • 5mm的再生粗集料 20%和0〜4• 75mm的再生细集料35% ;占建筑垃圾再生集料质量7 • 0%的石灰;占建筑垃圾 再生集料质量13.0%的粉煤灰;占建筑垃圾再生集料质量15.7%的水。
[0034]上述二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,包括以下制备步骤:
[0035] 步骤1,将建筑垃圾再生集料常温拌和均匀,加水,拌和均匀,闷料12分钟,得混合 料;
[0036] 步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,常温拌和均匀,即得。
[0037]根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E51-2009)规定,对实施例2所 得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料采用重型击实方法成型7〇1龄期无侧限抗压强度试件,试 件在温度为2〇°C ±2°C、湿度大于95%的标准条件下养护6d,浸水Id后,进行无侧限抗压强 度试验。
[0038]实施例2所得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料无侧限抗压强度为3.0MPa,试验结 果完全满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中对于高速公路和一级公路极 重、特重交通(彡1 • IMPa)和重交通〇1 .OMPa)的要求。
[0039] 实施例3
[0040] —种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:建筑垃圾再生集料为19.0〜 31.5mm的再生粗集料20%、9 • 5〜19.0mm的再生粗集料25%、4 • 75〜9 • 5ram的再生粗集料 20%和0〜4 • 75mm的再生细集料35 % ;占建筑垃圾再生集料质量8 • 〇%的石灰;占建筑垃圾 再生集料质量14_0%的粉煤灰;占建筑垃圾再生集料质量16.6%的水。
[0041]上述二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,包括以下制备步骤:
[0042]步骤1,将建筑垃圾再生集料常温拌和均匀,加水,拌和均匀,闷料15分钟,得混合 料;
[0043]步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,常温拌和均匀,即得。
[0044]根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程(jTG E5〖-2009)规定,对实施例3所 得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料采用重型击实方法成型7d龄期无侧限抗压强度试件,试 件在温度为20°C±2°C、湿度大于95%的标准条件下养护6d,浸水Id后,进行无侧限抗压强 度试验。
[0045]实施例3所得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料无侧限抗压强度为2.4MPa,试验结 果完全满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中对于高速公路和一级公路极 重、特重交通(彡1 • IMPa)和重交通〇 1 • OMPa)的要求。
[0046] 实施例4
[0047] —种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:建筑垃圾再生集料为19.0〜 31.5mm的再生粗集料2〇%、9.5〜19.0mm的再生粗集料25%、4.75〜9.5圓的再生粗集料 20%和0〜4• 75mm的再生细集料35% ;占建筑垃圾再生集料质量6.0%的石灰;占建筑垃圾 再生集料质量13 • 0 %的粉煤灰;占建筑垃圾再生集料质量丨6.丨%的水。
[0048]上述二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,包括以下制备步骤:
[0049]步骤1,将建筑垃圾再生集料常温拌和均匀,加水,拌和均匀,闷料10分钟,得混合 料;
[0050]步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,常温拌和均匀,即得。
[0051]根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E51-2009)规定,对实施例4所 得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料采用重型击实方法成型7d龄期无侧限抗压强度试件,试 件在温度为20°C±2°C、湿度大于9f5%的标准条件下养护6d,浸水Id后,进行无侧限抗压强 度试验。
[0052]实施例4所得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料无侧限抗压强度为2 • 3MPa,试验结 果完全满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中对于高速公路和一级公路极 重、特重交通(彡1. IMPa)和重交通(彡1 .OMPa)的要求。
[0053] 实施例5
[OOM] —种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:建筑垃圾再生集料为19 • 0〜 31 • 5mm的再生粗集料25 %、9 • 5〜I9 • 0mm的再生粗集料25 %、4.75〜9.5mm的再生粗集料 20%和0〜4 • 75mm的再生细集料30 % ;占建筑垃圾再生集料质量6 • 0%的石灰;占建筑垃圾 再生集料质量13• 0%的粉煤灰;占建筑垃圾再生集料质量16.3%的水。
[0055]上述二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,包括以下制备步骤:
[0056]步骤1,将建筑垃圾再生集料常温拌和均匀,加水,拌和均匀,闷料1〇分钟,得混合 料;
[0057]步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,常温拌和均匀,即得。
[0058]根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程(jTG E51-2009)规定,对实施例5所 得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料采用重型击实方法成型7(1龄期无侧限抗压强度试件,试 件在温度为2〇°C±2°C、湿度大于95%的标准条件下养护6d,浸水Id后,进行无侧限抗压强 度试验。
[0059]实施例5所得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料无侧限抗压强度为2.4MPa,试验结 果完全满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中对于高速公路和一级公路极 重、特重交通(彡1 • IMPa)和重交通(彡1 • 〇MPa)的要求。
[0060] 实施例6
[0061] —种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,包括以下原料:建筑垃圾再生集料为19.0〜 31.5111111的再生粗集料2〇%、9.5〜19.〇111111的再生粗集料2〇%、4.75〜9.5111111的再生粗集料 20%和0〜4.75mm的再生细集料40%;占建筑垃圾再生集料质量6.0%的石灰;占建筑垃圾 再生集料质量13 • 0%的粉煤灰;占建筑垃圾再生集料质量〖5.7%的水。
[0062]上述二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,包括以下制备步骤:
[0063]步骤1,将建筑垃圾再生集料常温拌和均匀,加水,拌和均匀,闷料10分钟,得混合 料;
[0064]步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,常温拌和均匀,即得。
[0065]根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E51-2009)规定,对实施例6所 得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料采用重型击实方法成型7(1龄期无侧限抗压强度试件,试 件在温度为20 °C± 2 °C、湿度大于% %的标准条件下养护6d,浸水lci后,进行无侧限抗压强 度试验。
[0066] 实施例6所得的二灰稳定建筑垃圾再生混合料无侧限抗压强度为2. IMPa,试验结 果完全满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中对于高速公路和一级公路极 重、特重交通(彡1 • IMPa)和重交通(彡1 • OMPa)的要求。
[0067] 以上实施例中,建筑垃圾通过振动给料机进入颚式破碎机,经过颚式破碎机破碎 的集料粒径在150mm以内,颚式破碎机出料口接皮带输送机,送至二级破碎机,二级破碎采 用反击式破碎机,二级破碎后的产品,经皮带输送机送入下道工序,筛分分级。输送机上面 配置一_台永磁自巧式除铁器,将集料表层较长钢筋去除。经除铁后的集料,进入整形滚筒 筛,进行整形、分离,31 • 5mm以下集料进入下道工序进行处理,大于31.5mm集料返回二级破 碎机重新破碎。31 • 5mm以下集料通过输送带送入振动筛,分为4种规格,〇〜4 • 75mm50 %以 上、4 • 75〜9 • 5謹、9.5〜19 .(torn和19 •0〜31 • 5麵的建筑垃圾再生集料。石灰为I级石灰,粉煤 灰为I级粉煤灰。
[0068]本发明的二灰稳定建筑垃圾再生混合料中包含19. 〇〜31.5mm的再生粗集料、9.5 〜19.0mm的再生粗集料、4.75〜9 _5mm的再生粗集料和〇〜4.乃隱的再生细集料4种规格的 建筑垃圾再生集料,均为将建筑垃圾中的砖瓦、混凝土、石、砂浆等经过破碎、磁选、筛分等 工艺后形成的不同粒径的再生集料。其中,规格为9.0〜31.5mm的再生粗集料、9.5〜19.0mm 的再生粗集料和4 • 75〜9 • 5mm的再生粗集料,三种粗集料成分为砖混类混合材料,不需要将 砖块和混凝土块按成分的不同进行分离,现有技术多采用再生混凝土块作为再生集料的主 体材料,本发明减少了砖块和混凝土块分尚工艺,且可对建筑垃圾中的砖块进行合理利用, 提高了建筑垃圾的利用率。 ’
[0069]本发明的细集料选用的是建筑垃圾中规格为0〜4_75mm的再生集料,由于〇〜 4 _7 5mm细集料中含有大量的砂衆和水泥颗粒,成型后在含水量一定的前提下,细颗粒中含 有的未完全水化的石灰、水泥成分在吸收了混合料中的部分水分后会继续进行水化反应, 蛇够項长二灰椋疋砖混突建筑垃圾再生集料的强度和稳定性;同时,由于砂浆和水泥细颗 粒能够填充混合料中的微小孔隙,增强了混合料的整体性和密实性,因此增强了施工后路 面基层整体的抗裂芒。通过实体工程钻芯取样对比分析,发现采用建筑垃圾再生集料修筑 的尚速公路基层与采用天然碎石修筑的高速公路基层相比,抗裂性能更好,能够有效地减 少路面面层的反射裂缝等病害,从而保证了高速公路运行的耐久性。
[0070] —般公路基层用集料只采用粒径大于4.75mm的再生粗集料,但是建筑垃圾加工过 程中会产生50%〜60%的渣土类细集料,数量巨大如果不被再次利用堆放还会占用土地, 污染环境,本发明将建筑垃圾加工后产生的大量的0〜4.75mm细集料可一并再生利用。本发 明的粗集料和细集料全部采用的是建筑垃圾再生集料,能够对建筑垃圾最大化合理利用, 提高建筑垃圾的利用率。
[0071]虽然,本说明书中己经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述, 但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。 因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范 围。

Claims (9)

1. 一种二灰稳定建筑垃圾再生混合料,其特征在于,包括以下原料:石灰、粉煤灰、水和 建筑垃圾再生集料;所述建筑垃圾再生集料包含规格为19_0〜31.5mm的再生粗集料、9.5〜 19 • Omm的再生粗集料、4 • 75〜9 • 5mm的再生粗集料和〇〜4.75mm的再生细集料。
2. 根据权利要求1所述的二灰稳定建筑垃圾再生混合料,其特征在于,所述19.0〜 31 • 5mm的再生粗集料、9 • 5〜19. Oram的再生粗集料和4 • 75〜9 • 5mm的再生粗集料分别包括砖 块、混凝土块和砂浆块。
3.根据权利要求1所述的二灰稳定建筑垃圾再生混合料,其特征在于,所述建筑垃圾再 生集料的用量为:19.〇〜3l.5mm的再生粗集料2〇〜25%、9.5〜i9.〇mm的再生粗集料2〇〜 25 %、4 • 75〜9 • 5mra的再生粗集料20〜25 %和0〜4.75mm的再生细集料30〜40 %。
4. 根据权利要求1所述的二灰稳定建筑垃圾再生混合料,其特征在于,所述石灰的用量 占所述建筑垃圾再生集料质量的5.0〜8.0%。
5. 根据权利要求1所述的二灰稳定建筑垃圾再生混合料,其特征在于,所述粉煤灰的用 量占所述建筑垃圾再生集料质量的12.0〜14.0 %。
6.根据权利要求1所述的二灰稳定建筑垃圾再生混合料,其特征在于,所述水的用量占 所述建筑垃圾再生集料质量的15.3〜16.6%。
7.根据权利要求1所述的二灰稳定建筑垃圾再生混合料,其特征在于,所述石灰为I级 消石灰,所述粉煤灰为I级粉煤灰。
8.—种二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤: 步骤1,将建筑垃圾再生集料拌和均匀,加水,拌和均匀,闷料,得混合料; 步骤2,向所述混合料中加入石灰和粉煤灰,拌和均匀,即得。
9.根据权利要求8所述的二灰稳定建筑垃圾再生混合料的制备方法,其特征在于,步骤 1中,所述闷料的时间为10〜15分钟。
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