CN109095800B

CN109095800B - 一种建筑垃圾包覆改性制备生态骨料的方法

Info

Publication number: CN109095800B
Application number: CN201810935761.4A
Authority: CN
Inventors: 王文龙; 张超; 吴长亮; 刘全勋; 毛岩鹏; 蒋稳
Original assignee: Shandong Zhuolian Environmental Protection Technology Co ltd; Shandong University
Current assignee: Shandong Zhuolian Environmental Protection Technology Co ltd; Shandong University
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2038-08-16
Also published as: CN109095800A

Abstract

本发明提供一种建筑垃圾包覆改性制备生态骨料的方法，包括：采用固废基高活性胶凝材料对建筑垃圾进行表面包覆、固化，即得。本发明利用自制固废基高活性胶凝材料对建筑垃圾再生骨料表面进行改性处理，并对改性后的建筑垃圾再生骨料的饱和吸水率和压碎指标进行了测定，然后用于混凝土骨料与普通混凝土做对比，结果显示改性后的建筑垃圾再生骨料性能满足指标要求，相同配合比下配置的混凝土比普通混凝土强度略有提高，耐久性良好。

Description

一种建筑垃圾包覆改性制备生态骨料的方法

技术领域

本发明属于新型建筑材料的制备领域，特别涉及一种建筑垃圾包覆改性制备生态骨料的方法。

背景技术

随着城市建筑业的不断发展，混凝土材料的消耗量越来越大。每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂排放的废旧混凝土数量巨大。

据统计，我国每年要开釆50亿吨以上的粘土、砂、石等材料用于生产水泥和混凝土。在建筑工程中，混凝土的用量最大，而在混凝土的几种原材料中，骨料用量又居首位。骨料是混凝土材料中体积比重最大的组分，占混凝土材料总体积的60％～70％，生产1m³混凝土大约需要1700～2000kg砂石骨料。在当前城市化建设大环境下，我国建筑业的发展可谓日新月异，然而我国建筑业繁荣发展的背后是一系列的旧房拆迁与新房改造计划，大量建筑废弃物在全国各处建设工地的项目开展中急剧产生。长期以来，我国的建筑垃圾再利用没有引起很大重视，通常是未经任何处理就被运到郊外或农村，不但占用大量土地资源，而且对当地水源、空气、土壤造成严重污染，因此，建筑垃圾的综合利用成为亟待解决地难题。

长期以来，由于砂石材料来源广泛、价格低廉，人们对其滥釆滥用，造成了严重的资源枯竭和环境污染问题。废弃混凝土除了小部分用于充当道路和建筑物的基础垫层外，绝大部分未经任何处理便被施工单位运往郊外，采用天然堆放或填埋的方式进行处理，不仅要花费大量的运费，还要占用大量宝贵的土地资源，造成环境污染，并且简单遗弃也是对自然资源的极大浪费。而且，我国资源短缺问题日益严重，优质的天然骨料(如河砂、卵石、碎石等)在有些地区已趋枯竭，许多地区合格的混凝土砂石料供应十分紧张，致使建筑工程的成本增加、质量下降。同时，由于许多地方大规模开山采石，自然景观和生态环境遭到严重重的破坏，严重背离了我国经济和环境的可持续发展战略。所以将废混凝土作为再生骨料开发利用，一方面解决了大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题；另一方面可以减少建筑业对天然骨料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，从根本上解决了天然骨料日益匮乏和大量砂石开釆对生态环境的破坏问题，保护了人类的生存环境，符合可持续发展的要求。利用再生骨料可以节约工程成本，节省天然骨料开采费用和废弃混凝土处理费用，不管是对提高经济效益还是社会效益，都有着重要的意义。

但是,建筑垃圾再生骨料反应活性低，其建材制品界面结合差、吸水率高等技术难题，限制了其作为骨料应用。为此，本发明利用自制固废基高活性胶凝材料对建筑垃圾再生骨料表面进行改性处理，并对改性后的建筑垃圾再生骨料的饱和吸水率和压碎指标进行了测定，然后用于混凝土骨料与普通混凝土做对比，结果显示改性后的建筑垃圾再生骨料性能满足指标要求，相同配合比下配置的混凝土比普通混凝土强度略有提高，耐久性良好。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的在于应用一种固废基的高活性胶凝材料，基于其早强快凝快硬的性能特点，对块状建筑垃圾混凝土骨料进行包覆改性制得一种建筑垃圾混凝土骨料生态骨料，以达到和普通石子相当的物理性能，取代石子在各种建材领域的应用市场，实现一种建筑垃圾混凝土骨料大规模资源化利用新途径。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的目的之一是提供一种建筑垃圾包覆改性制备生态骨料的方法，包括：

采用固废基高活性胶凝材料对建筑垃圾进行表面包覆、固化，即得。

优选的，所述固废基胶凝材料由硅铝铁基固废和硫酸钙基固废协同互补煅烧而得的一种水硬性胶凝材料，具体制备方法如下：

1)先将大块的煤矸石破碎，然后将粒径大于25mm和低于5mm煤矸石筛分出来，留下粒径5-25mm煤矸石备用；

2)将筛余的大于25mm和小于5mm的煤矸石协同脱硫石膏、铝灰、电渣石经过研磨、混合均匀后煅烧，即得固废基胶凝材料。

所述煤矸石、脱硫石膏、铝灰、电石渣的比例为(质量百分数)20％：20％：30％：30％。

所述胶凝材料的制备方法中，煅烧温度为1250℃，时间为2h。

优选的，所述建筑垃圾混凝土骨料粒径尺寸为5-25mm。

优选的，所述固废基胶凝材料与建筑垃圾的质量比为1-2:8～9。

优选的，水灰比在0.28-0.32之间。

优选的，所述固废基胶凝材料的比表面积为400～450kg/m²。

优选的，所述包覆设备采用一种圆盘型造粒机；圆盘在电机带动下旋转带动建筑垃圾混凝土骨料块旋转，旋转的同时喷水，待建筑垃圾混凝土骨料表面然后再喷撒固废基胶凝材料粉体；直至建筑垃圾混凝土骨料表面包覆一层均匀致密的外壳。

本发明的目的之二是提供上述的方法制备的生态骨料。

本发明的目的之三是提供上述的生态骨料在建筑、建材、道路施工中的应用。

本发明的有益效果

1)本发明能够制备一种建筑垃圾混凝土骨料基生态骨料，未来可大规模取代石子做骨料的市场。

2)本发明与目前石子做骨料费用相比可大幅降低生产成本。

3)本发明可以提高建筑垃圾混凝土骨料的使用强度和耐久性。

4)本发明制备的建筑垃圾混凝土骨料达到和普通碎石相当的物理性能。

5)本发明更大程度地使建筑垃圾混凝土骨料做骨料稳定化、无害化与资源化。

6)本发明制备的建筑垃圾混凝土骨料生态骨料具有成本低、强度高、稳定性高、压碎值低、耐久性优良等地点。市场前景广阔。经检测，制备的建筑垃圾混凝土生态骨料平均压碎值为7.8％<10％。符合国家行业标准《JGJ52-2006》相关指标要求；吸水率2.2％<5.0％。符合国家标准《GB/T14685-2011》相关指标要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的工艺流程图。

图2是实施例1中采用不同骨料制备的混凝土强度对比图；

图3是实施例2中采用不同骨料制备的混凝土强度对比图；

图4是实施例3中采用不同骨料制备的混凝土强度对比图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

建筑垃圾混凝土骨料作为一种工业废弃物，具有轻质高强的特征，经过简单破碎、筛分即可作为集料配制混凝土。用建筑垃圾混凝土骨料是利用建筑垃圾的合理途径，较其他利用建筑垃圾混凝土骨料的方法更为直接、充分、彻底，而且其经济效益也是显著的。经过蹄选处理后的建筑垃圾混凝土骨料与碎石的性质有很多相似之处，由于建筑垃圾混凝土骨料再生骨料表面包裹着一层水泥砂浆，孔隙率增大，加之在破碎的过程中造成不可避免的损伤，使内部产生裂纹，此外，原混凝土的强度、配合比、使用环境会影响骨料的密度，所以建筑垃圾混凝土骨料表观密度与天然骨料相比要低3％-12％。而且由于上述孔隙率大的原因，建筑垃圾混凝土骨料的吸水率比天然骨料要高，天然骨料吸水率在2.5％左右，而垃圾混凝土再生骨料吸水率在3.6％-8％。总之，建筑垃圾混凝土骨料再生骨料与天然骨料相比存在性能上的提携差距，因此本发明将一种自制的固废基高活性胶凝材料对建筑垃圾混凝土骨料包覆处理，从而改善混凝土骨料与浆体之间的界面过渡区的结构，在混凝土骨料与浆体之间形成一种坚硬致密的外壳，阻止浆体的水分和空气进入建筑垃圾混凝土骨料内部发生化学反应，有效降低混凝土骨料孔隙率大的问题，使吸水率大大降低，而且由于改性后颗粒表面密实坚硬且相对光滑，其表观密度和堆积密度也得到显著提高。从而改善混凝土骨料结构强度和耐久性。

首先，建筑垃圾混凝土骨料包覆过程速度快、效率高、包覆均匀。其次包覆所用固废基胶凝材料硬化快，强度高，包覆后骨料强度大幅提高。

本发明目的是对建筑垃圾混凝土骨料处理得到一种新型生态骨料。使其在建筑材料领域得到大规模资环化利用。

本发明中所述建筑垃圾混凝土骨料为城市旧房拆迁产生的固体废弃物。

本发明中所述建筑垃圾混凝土骨料需经粗破、分选、磁选、细破、筛分等工序制备成满足规格要求的骨料。

本发明中所述建筑垃圾混凝土骨料粒径尺寸为5-25mm。

本发明中所述的固废基胶凝材料为自制生产，成本不足300元/吨。

本发明中所述的固废基胶凝材料制备原料为全固废协同互补低温烧制而成。具体制备方法如下：

所述胶凝材料的制备方法中，煅烧温度为1250℃，时间为2h。

所述固废基胶凝材料的比表面积为400～450kg/m²。采用0.08mm方孔筛筛余百分数控制在3％以下。

优选的，以质量份计，固废基胶凝材料用量在10％-20％与块状建筑垃圾混凝土骨料比例在1:9-2:8。

进一步优选的，用水量与固废基胶凝材料水灰比在0.28-0.32之间。

进一步优选的，所述包覆设备采用一种圆盘型造粒机。圆盘在电机带动下旋转带动建筑垃圾混凝土骨料块旋转，旋转的同时喷水，待建筑垃圾混凝土骨料表面然后再喷撒固废基胶凝材料粉体。直至建筑垃圾混凝土骨料表面包覆一层均匀致密的外壳。

本方法工艺简单、设备可靠、安全科学，可实现建筑垃圾混凝土骨料附能再利用，开辟一种建筑垃圾混凝土骨料利用新途径，从而实现建筑垃圾混凝土骨料资源的大规模资源化利用，进一步提高建筑垃圾混凝土骨料利用率。从而会产生巨大的环境效益、经济效益与社会效益。

首先，由建筑垃圾处理厂处理的块状建筑垃圾混凝土骨料粒径一般超过50mm以上。需要经破碎机破碎成5-25mm粒度大小的块状颗粒，然后用标准的筛分设备把大于25mm以及低于5mm的块状或粉末筛分掉。筛分后符合要求级配的建筑垃圾混凝土骨料称一定的量放一种圆盘造粒机的圆盘中让其随圆盘旋转滚动(速度变频可调)，一边旋转一边洒水，待建筑垃圾混凝土骨料表面湿润后喷洒定量的自制固废基活性材料粉末，喷洒粉末的同时洒水，待建筑垃圾混凝土骨料表面均匀的包覆一层活性材料后取出室温晾干得一种建筑垃圾混凝土生态骨料。(自制的固废基活性材料由硅铝铁基固废和硫酸钙基固废协同互补煅烧而得的一种水硬性胶凝材料。)

以下实施例中，采用的固废基活性材料粉末采用如下方法制备：

所述胶凝材料的制备方法中，煅烧温度为1250℃，时间为2h。

3)将上述的硫铝酸盐胶凝材料过0.08mm方孔筛，即得固废基活性材料粉末。

实施例1：

采用上述工艺步骤进行制备，其具体参数、计算结果及检测如下：以各原料质量计，固废基活性材料粉末、粒径5-25mm建筑垃圾混凝土骨料、自来水按比例1:8.8:0.285配置称量。首先将称量好的块状建筑垃圾混凝土骨料置于造粒机圆盘中让其随圆盘旋转滚动。然后喷水壶中注入按比例称取的定量水，待建筑垃圾混凝土骨料表面湿润后，喷洒按比例称量的固废基活性材料粉末。一边喷洒粉末一边洒水。待水喷洒完毕后取出自然晾干制得表面包覆均匀的建筑垃圾混凝土骨料生态骨料。所得建筑垃圾混凝土骨料产品颗粒直径5-25mm,堆积密度1.33kg/m³，表观密度2865kg/m³，符合再生骨料应用技术规程(JGJ/T240-2011)相关指标，经普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ52-2006)测得平均压碎值为11.5％<20％。符合国家标建设用GB/T14685-2011强度指标Ⅱ类要求；符合凝土用再生骨料(GB-T25177-2010)标准Ⅰ类骨料压碎指标的要求。制备的建筑垃圾混凝土生态骨料按标号C30配置混凝土(配置混凝土所用胶凝材料为自制的固废基胶凝材料，具有早强快硬特点，因此3天抗压强度较高)，并与未包覆处理的建筑垃圾混凝土骨料(粒径5-25mm)直接做骨料及普通石子(粒径5-25mm)做骨料混凝土做对比，混凝土强度结果如图2所示。结果表明建筑垃圾混凝土骨料表面包覆处理后比未处理的建筑垃圾混凝土骨料做骨料3天强度高出5.0MPa。且后期强度稳定增长达到37.3MPa，符合设计标号要求，与同标号普通混凝土做比较强度几乎一致。

实施例2：

采用上述工艺步骤进行制备，其具体参数、计算结果及检测如下：以各原料质量计，固废基活性材料粉末、粒径5-25mm建筑垃圾混凝土骨料、自来水按比例1:8.3:0.29配置称量。首先将称量好的块状建筑垃圾混凝土骨料置于造粒机圆盘中让其随圆盘旋转滚动。然后喷水壶中注入按比例称取的定量水，待建筑垃圾混凝土骨料表面湿润后，喷洒按比例称量的固废基活性材料粉末。一边喷洒粉末一边洒水。待水喷洒完毕后取出自然晾干制得表面包覆均匀的建筑垃圾混凝土骨料生态骨料。所得建筑垃圾混凝土骨料产品颗粒直径5-25mm,堆积密度1.35kg/m³，表观密度2905kg/m³，符合再生骨料应用技术规程(JGJ/T240-2011)相关指标，经普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ52-2006)测得平均压碎值为11.7％<20％。符合国家标建设用GB/T14685-2011强度指标Ⅱ类要求；符合凝土用再生骨料(GB-T25177-2010)标准Ⅰ类骨料压碎指标的要求。制备的建筑垃圾混凝土生态骨料按标号C30配置混凝土(配置混凝土所用胶凝材料为自制的固废基胶凝材料，具有早强快硬特点，因此3天抗压强度较高)，并与未包覆处理的建筑垃圾混凝土骨料(粒径5-25mm)直接做骨料及普通石子(粒径5-25mm)做骨料混凝土做对比，混凝土强度结果如图3所示。结果表明建筑垃圾混凝土骨料表面包覆处理后比未处理的建筑垃圾混凝土骨料做骨料3天强度高出5.2MPa。且后期强度稳定增长达到37.5MPa，符合设计标号要求，与同标号普通混凝土做比较强度几乎一致。

实施例3：

采用上述工艺步骤进行制备，其具体参数、计算结果及检测如下：以各原料质量计，固废基活性材料粉末、粒径5-25mm建筑垃圾混凝土骨料、自来水按比例1:8.2:0.295配置称量。首先将称量好的块状建筑垃圾混凝土骨料置于造粒机圆盘中让其随圆盘旋转滚动。然后喷水壶中注入按比例称取的定量水，待建筑垃圾混凝土骨料表面湿润后，喷洒按比例称量的固废基活性材料粉末。一边喷洒粉末一边洒水。待水喷洒完毕后取出自然晾干制得表面包覆均匀的建筑垃圾混凝土骨料生态骨料。所得建筑垃圾混凝土骨料产品颗粒直径5-25mm,堆积密度1.34kg/m³，表观密度2874kg/m³，符合再生骨料应用技术规程(JGJ/T240-2011)相关指标，经普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ52-2006)测得平均压碎值为11.2％<20％。符合国家标建设用GB/T14685-2011强度指标Ⅱ类要求；符合凝土用再生骨料(GB-T25177-2010)标准Ⅰ类骨料压碎指标的要求。制备的建筑垃圾混凝土生态骨料按标号C30配置混凝土(配置混凝土所用胶凝材料为自制的固废基胶凝材料，具有早强快硬特点，因此3天抗压强度较高)，并与未包覆处理的建筑垃圾混凝土骨料(粒径5-25mm)直接做骨料及普通石子(粒径5-25mm)做骨料混凝土做对比，混凝土强度结果如图4所示。结果表明建筑垃圾混凝土骨料表面包覆处理后比未处理的建筑垃圾混凝土骨料做骨料3天强度高出4.9MPa。且后期强度稳定增长达到37.2MPa，符合设计标号要求，与同标号普通混凝土做比较强度几乎一致。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种建筑垃圾包覆改性制备生态骨料的方法，其特征在于，包括：

采用固废基高活性胶凝材料对建筑垃圾进行表面包覆、固化，即得；以各原料质量计，固废基活性材料粉末、粒径5-25mm建筑垃圾混凝土骨料、自来水按比例配置称量；

所述固废基高活性胶凝材料具体制备方法如下：

1)先将大块的煤矸石破碎，然后将粒径大于25mm和低于5mm煤矸石筛分出来；留下粒径5-25mm煤矸石备用；

2)将筛分出的大于25mm和小于5mm的煤矸石协同脱硫石膏、铝灰、电渣石经过研磨、混合均匀后煅烧，即得固废基高活性胶凝材料；

所述煤矸石、脱硫石膏、铝灰、电石渣的质量比例为2～3：2～3：3～4：3～4；

所述胶凝材料的制备方法中，煅烧温度为1250～1300℃，时间为1.8～2h。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固废基高活性胶凝材料中，煤矸石、脱硫石膏、铝灰、电石渣的质量百分数为20％：20％：30％：30％，以原料总质量计。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固废基高活性胶凝材料煅烧温度为1250℃，时间为2h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建筑垃圾混凝土骨料粒径尺寸为5-25mm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固废基高活性胶凝材料与建筑垃圾的质量比为1-2:8～9。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水灰比在0.28-0.32之间，所述水灰比为水和固废基高活性胶凝材料的比。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固废基高活性胶凝材料的比表面积为400～450kg/m²。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆设备采用一种圆盘型造粒机；圆盘在电机带动下旋转带动建筑垃圾混凝土骨料块旋转，旋转的同时喷水，待建筑垃圾混凝土骨料表面润湿，

然后再喷撒固废基胶凝材料粉体；直至建筑垃圾混凝土骨料表面包覆一层均匀致密的外壳。

9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的生态骨料。

10.权利要求9所述的生态骨料在建筑、建材、道路施工中的应用。