CN109665729A - 再生微粉碱渣无熟料凝胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料及其制备方法，再生微粉碱渣无熟料凝胶材料利用建筑垃圾和工业废渣，变废为宝，将再生微粉、碱渣、高炉炉渣、脱硫石膏作为主要原料，掺入少量复合激发剂进行配比设计，采用粉磨工艺进行深加工，充分激发组分活性，制作出力学性能符合32.5水泥的技术标准的再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。本发明上述实施例不仅可以解决建筑垃圾和工业废渣的堆积问题，还能部分代替水泥，减少水泥的产量，而且建筑垃圾和工业废渣原料价格低廉，能实现改善环境和降低成本的作用，具有显著的经济效益和社会效益。本发明方法操作简单方便，能够运用于实际，成本低。

Description

再生微粉碱渣无熟料凝胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料及其制备方法，特别是涉及一种建筑凝胶材料及其制备方法，还涉及一种利用建筑废弃物和其他工业废弃物制备的建筑材料及其方法，应用于废弃物资源化、建筑材料和环境保护技术领域。
背景技术
建筑垃圾是指建筑物或者构筑物在拆除、修缮、建设、装修等建设过程中产生的各类废弃物。随着城市化的进程的推进，每年都会产生大量的建筑垃圾，约为15.5-24亿吨，已经占到城市垃圾的40％。而这些建筑垃圾的处理，一般采用简单的填埋处理，这样处理不仅占用大量的土地，污染环境，还在一定程度上影响城市的容貌和环境卫生。韩国、日本、西班牙、希腊、爱尔兰和葡萄牙等国家的建筑垃圾的利用率已经达到95％以上。日本则在20世纪60年代就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》以及多项法规。我国对于建筑废弃物资源化利用的研究相对较晚，建筑垃圾循环利用率较低，仅为5％，大量的建筑废弃物和其他工业废弃物没有被有效利用，浪费了资源，增加了环境负担，不利于未来发展。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料及其制备方法，以建筑垃圾和工业废弃物渣料为主要原材料，外掺少量复合激发剂，制备无熟料凝胶材料，具有较好的强度，变废为宝，改善环境，降低成本。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，包括如下重量百分比的各组分：再生微粉：20～45％，碱渣微粉：15～25％，矿渣微粉：20～45％，脱硫石膏：5～15％，外加剂掺量：1～5％，以上各组分重量百分比之和为100％。
优选上述再生微粉以建筑垃圾中的砖粉、水泥和石灰作为原料，通过粉磨系统设备生产的粒径不大于0.08mm的再生砖粉和水泥石灰混合微粉，使比表面积不低于400m2/kg，并经不高于100℃烘干，制成再生微粉。
优选上述碱渣微粉以制碱过程中的固体废弃物作为原料，经过不高于100℃烘干磨细，制备得到碱渣微粉。
优选上述矿渣微粉是以炼铁生成的废渣经过淬冷得到的粉粒状物作为原料，再经过不高于100℃烘干磨细，使细度不低于400m2/kg，制成矿渣微粉。
优选上述矿渣微粉活性满足不低于S95级标准要求。
优选上述脱硫石膏是烟气脱硫过程中产生的二水石膏废弃物作为回用资源材料。
优选上述外加剂为酸性的激发剂A和碱性的激发剂B的混合物，所述激发剂A和激发剂B的质量比为6：(4～9)。
优选上述外加剂是硅酸钙、硫酸钠、硫酸铝盐、硅酸钙、石灰、三乙醇胺、水洗浆、沸石粉、珍珠岩粉中的任意两种或者任意两种以上的混合物材料。
优选上述水洗浆是以钢铁冶炼炉渣清洗过程中排放的固体废弃物中的二水石膏作为原料，再经不高于60℃烘干磨细制备得到石膏浆材料。
一种本发明再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的制备方法，其步骤如下：
a.将再生微粉在不高于100℃进行保温2.5～4h，进行预处理；
b.将经预处理的再生微粉与外加剂、碱渣、矿渣、脱硫石膏进行粉磨工艺混合，经过磨细，使细度不低于400m2/kg，得到再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。
作为本发明优选的技术方案，
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.与现有的常规凝胶材料相比，本发明再生微粉碱渣无熟料凝胶材料产品的原料中除了外加剂之外，其余混合组分均来源于工业废弃物，使用量高达95％以上，并且不添加水泥等熟料，具有非常明显的环保、经济的特点，属于绿色建筑材料；本发明方法能制备出力学效果较好的再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，安定性合格，凝结时间也符合32.5水泥的技术标准要求；本发明采用粉磨工艺，对其强渡影响不是很明显，“先混后磨”工艺比“先磨后混”工艺的强度略高些，而“先磨后混”工艺易于操作，所以大大降低了对粉磨工艺的要求；
2.本发明方法操作简便，效果显著，具有显著的工业实用价值。
具体实施方式
以下结合具体的实施例，对本发明进行详细说明对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，包括如下重量百分比的各组分：达到S95级水泥标准的矿渣微粉：35％，再生微粉：35％，碱渣微粉：20％，脱硫石膏：5％，外加剂掺量：5％。其中所述外加剂为酸性的激发剂A和碱性的激发剂B的混合物，所述激发剂A和激发剂B的质量比为1：1，再生微粉碱渣无熟料凝胶材料中的各组分的比表面积均达到400m2/kg。
在本实施例中，上述再生微粉以建筑垃圾中的砖粉、水泥和石灰作为原料，通过联合粉磨系统专用成套设备设备生产的粒径不大于0.08mm的再生砖粉和水泥石灰混合微粉，使比表面积为400m2/kg，并经100℃烘干，制成再生微粉。再生微粉是一种潜在活性的凝胶材料，本实施例通过外加剂作为激发剂进行激发。
在本实施例中，上述碱渣微粉以制碱过程中的固体废弃物作为原料，经过100℃烘干磨细，制备得到碱渣微粉。碱渣是碱性物质，部分起到碱激发的作用，另外碱渣还能作为凝胶材料，碱渣的主要化学成分使难溶的盐类，并且由于碱渣的活性相对较低，所以本实施例利用粉磨系统对碱渣的粉末工艺时间需要进行较长时间，通过长时间的粉磨工艺以保证碱渣达到400m2/kg的足够的细度，以此保证碱渣微粉组分的活性的充分发挥。
在本实施例中，上述矿渣微粉是以高炉炼铁生成的废渣经过淬冷得到的粉粒状物作为原料，再经过100℃烘干磨细，使细度为400m2/kg，制成矿渣微粉。上述矿渣微粉活性满足达到S95级标准要求。由于矿渣微粉的分相玻璃体结构，使其具有较高的潜在活性，能被本实例加入的激发剂进行激发。
在本实施例中，上述脱硫石膏是烟气脱硫过程中产生的二水石膏CaSO4·H2O废弃物作为回用资源材料。CaSO4·H2O是一种过活性的凝胶材料，早起强度高，呈粉末状。脱硫石膏在制备神实例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的过程中，也能起到激发剂的作用，使硫酸盐激发。
在本实施例中，按照上述配方计量取用各种原料后，进行再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的制备方法，其步骤如下：
a.将再生微粉在100℃进行保温4h，进行预处理，使再生微粉的活性被充分激发；
b.将经预处理的再生微粉与外加剂、碱渣、矿渣、脱硫石膏进行粉磨工艺混合，经过磨细，使细度达到400m2/kg，得到再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。
实验测试分析：
将本实施例制备的再生微粉碱渣无熟料凝胶材料作为实验样品，进行如下实验测试分析：
(1)取用本实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，作为样品来测量标准需水量；
(2)称取本实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料作为样品，按照所述步骤(1)的需水量，加入标准需水量对应的水，成型后即放入标准养护室内进行养护，控制温度为20±1℃，相对湿度≥90％；
(3)在所述步骤(2)的标准环境下养护24±2h后，将试件进行脱模，再放入标准养护室内养护28天，即利用本实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料得到目标实验产品，对本实施例实验产品进行实验分析，对再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的脚砂强度试验采用《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》(GB/T17671-1999)进行，通过相关实验验证本实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学性能，参见表1.再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学实验结果数据表。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，包括如下重量百分比的各组分：达到S95级水泥标准的矿渣微粉：30％，再生微粉：45％，碱渣微粉：15％，脱硫石膏：5％，外加剂掺量：5％。其中所述外加剂为酸性的激发剂A和碱性的激发剂B的混合物，所述激发剂A和激发剂B的质量比为2:3，再生微粉碱渣无熟料凝胶材料中的各组分的比表面积均达到400m2/kg。
在本实施例中，上述再生微粉以建筑垃圾中的砖粉、水泥和石灰作为原料，通过联合粉磨系统专用成套设备设备生产的粒径不大于0.08mm的再生砖粉和水泥石灰混合微粉，使比表面积为400m2/kg，并经100℃烘干，制成再生微粉。再生微粉是一种潜在活性的凝胶材料，本实施例通过外加剂作为激发剂进行激发。
在本实施例中，上述碱渣微粉以制碱过程中的固体废弃物作为原料，经过100℃烘干磨细，制备得到碱渣微粉。碱渣是碱性物质，部分起到碱激发的作用，另外碱渣还能作为凝胶材料，碱渣的主要化学成分使难溶的盐类，并且由于碱渣的活性相对较低，所以本实施例利用粉磨系统对碱渣的粉末工艺时间需要进行较长时间，通过长时间的粉磨工艺以保证碱渣达到400m2/kg的足够的细度，以此保证碱渣微粉组分的活性的充分发挥。
在本实施例中，上述矿渣微粉是以高炉炼铁生成的废渣经过淬冷得到的粉粒状物作为原料，再经过100℃烘干磨细，使细度为400m2/kg，制成矿渣微粉。上述矿渣微粉活性满足达到S95级标准要求。由于矿渣微粉的分相玻璃体结构，使其具有较高的潜在活性，能被本实例加入的激发剂进行激发。
在本实施例中，上述脱硫石膏是烟气脱硫过程中产生的二水石膏CaSO4·H2O废弃物作为回用资源材料。CaSO4·H2O是一种过活性的凝胶材料，早起强度高，呈粉末状。脱硫石膏在制备神实例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的过程中，也能起到激发剂的作用，使硫酸盐激发。
在本实施例中，按照上述配方计量取用各种原料后，进行再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的制备方法，其步骤如下：
a.将再生微粉在100℃进行保温4h，进行预处理，使再生微粉的活性被充分激发；
b.将经预处理的再生微粉与外加剂、碱渣、矿渣、脱硫石膏进行粉磨工艺混合，经过磨细，使细度达到400m2/kg，得到再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。
实验测试分析：
将本实施例制备的再生微粉碱渣无熟料凝胶材料作为实验样品，进行如下实验测试分析与实施一方法相同。
对本实施例实验产品进行实验分析，对再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的脚砂强度试验采用《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》(GB/T17671-1999)进行，通过相关实验验证本实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学性能，参见表1.再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学实验结果数据表。
实施例三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，包括如下重量百分比的各组分：达到S95级水泥标准的矿渣微粉：45％，再生微粉：30％，碱渣微粉：15％，脱硫石膏：5％，外加剂掺量：5％。其中所述外加剂为酸性的激发剂A和碱性的激发剂B的混合物，所述激发剂A和激发剂B的质量比为2:3，再生微粉碱渣无熟料凝胶材料中的各组分的比表面积均达到400m2/kg。
在本实施例中，上述再生微粉以建筑垃圾中的砖粉、水泥和石灰作为原料，通过联合粉磨系统专用成套设备设备生产的粒径不大于0.08mm的再生砖粉和水泥石灰混合微粉，使比表面积为400m2/kg，并经100℃烘干，制成再生微粉。再生微粉是一种潜在活性的凝胶材料，本实施例通过外加剂作为激发剂进行激发。
在本实施例中，上述碱渣微粉以制碱过程中的固体废弃物作为原料，经过100℃烘干磨细，制备得到碱渣微粉。碱渣是碱性物质，部分起到碱激发的作用，另外碱渣还能作为凝胶材料，碱渣的主要化学成分使难溶的盐类，并且由于碱渣的活性相对较低，所以本实施例利用粉磨系统对碱渣的粉末工艺时间需要进行较长时间，通过长时间的粉磨工艺以保证碱渣达到400m2/kg的足够的细度，以此保证碱渣微粉组分的活性的充分发挥。
在本实施例中，上述矿渣微粉是以高炉炼铁生成的废渣经过淬冷得到的粉粒状物作为原料，再经过100℃烘干磨细，使细度为400m2/kg，制成矿渣微粉。上述矿渣微粉活性满足达到S95级标准要求。由于矿渣微粉的分相玻璃体结构，使其具有较高的潜在活性，能被本实例加入的激发剂进行激发。
在本实施例中，上述脱硫石膏是烟气脱硫过程中产生的二水石膏CaSO4·H2O废弃物作为回用资源材料。CaSO4·H2O是一种过活性的凝胶材料，早起强度高，呈粉末状。脱硫石膏在制备神实例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的过程中，也能起到激发剂的作用，使硫酸盐激发。
在本实施例中，按照上述配方计量取用各种原料后，进行再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的制备方法，其步骤如下：
a.将再生微粉在100℃进行保温4h，进行预处理，使再生微粉的活性被充分激发；
b.将经预处理的再生微粉与外加剂、碱渣、矿渣、脱硫石膏进行粉磨工艺混合，经过磨细，使细度达到400m2/kg，得到再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。
实验测试分析：
将本实施例制备的再生微粉碱渣无熟料凝胶材料作为实验样品，进行如下实验测试分析与实施一方法相同。
对本实施例实验产品进行实验分析，对再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的脚砂强度试验采用《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》(GB/T17671-1999)进行，通过相关实验验证本实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学性能，参见表1.再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学实验结果数据表。
实施例四
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，包括如下重量百分比的各组分：达到S95级水泥标准的矿渣微粉：25％，再生微粉：40％，碱渣微粉：25％，脱硫石膏：5％，外加剂掺量：5％。其中所述外加剂为酸性的激发剂A和碱性的激发剂B的混合物，所述激发剂A和激发剂B的质量比为3:2，再生微粉碱渣无熟料凝胶材料中的各组分的比表面积均达到400m2/kg。
在本实施例中，上述再生微粉以建筑垃圾中的砖粉、水泥和石灰作为原料，通过联合粉磨系统专用成套设备设备生产的粒径不大于0.08mm的再生砖粉和水泥石灰混合微粉，使比表面积为400m2/kg，并经100℃烘干，制成再生微粉。再生微粉是一种潜在活性的凝胶材料，本实施例通过外加剂作为激发剂进行激发。
在本实施例中，上述碱渣微粉以制碱过程中的固体废弃物作为原料，经过100℃烘干磨细，制备得到碱渣微粉。碱渣是碱性物质，部分起到碱激发的作用，另外碱渣还能作为凝胶材料，碱渣的主要化学成分使难溶的盐类，并且由于碱渣的活性相对较低，所以本实施例利用粉磨系统对碱渣的粉末工艺时间需要进行较长时间，通过长时间的粉磨工艺以保证碱渣达到400m2/kg的足够的细度，以此保证碱渣微粉组分的活性的充分发挥。
在本实施例中，上述矿渣微粉是以高炉炼铁生成的废渣经过淬冷得到的粉粒状物作为原料，再经过100℃烘干磨细，使细度为400m2/kg，制成矿渣微粉。上述矿渣微粉活性满足达到S95级标准要求。由于矿渣微粉的分相玻璃体结构，使其具有较高的潜在活性，能被本实例加入的激发剂进行激发。
在本实施例中，上述脱硫石膏是烟气脱硫过程中产生的二水石膏CaSO4·H2O废弃物作为回用资源材料。CaSO4·H2O是一种过活性的凝胶材料，早起强度高，呈粉末状。脱硫石膏在制备神实例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的过程中，也能起到激发剂的作用，使硫酸盐激发。
在本实施例中，按照上述配方计量取用各种原料后，进行再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的制备方法，其步骤如下：
a.将再生微粉在100℃进行保温4h，进行预处理，使再生微粉的活性被充分激发；
b.将经预处理的再生微粉与外加剂、碱渣、矿渣、脱硫石膏进行粉磨工艺混合，经过磨细，使细度达到400m2/kg，得到再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。
实验测试分析：
将本实施例制备的再生微粉碱渣无熟料凝胶材料作为实验样品，进行如下实验测试分析与实施一方法相同。
对本实施例实验产品进行实验分析，对再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的脚砂强度试验采用《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》(GB/T17671-1999)进行，通过相关实验验证本实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学性能，参见表1.再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学实验结果数据表。
表1.本发明各实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的物理力学实验结果数据表
上述实施例再生微粉碱渣无熟料凝胶材料利用建筑垃圾和工业废渣，变废为宝，将再生微粉、碱渣、高炉炉渣、脱硫石膏作为主要原料，掺入少量复合激发剂进行配比设计，采用粉磨工艺进行深加工，充分激发组分活性，制作出力学性能符合32.5水泥的技术标准的再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。本发明上述实施例不仅可以解决建筑垃圾和工业废渣的堆积问题，还能部分代替水泥，减少水泥的产量，而且建筑垃圾和工业废渣原料价格低廉，能实现改善环境和降低成本的作用，具有显著的经济效益和社会效益。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明再生微粉碱渣无熟料凝胶材料及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：再生微粉：20～45％，碱渣微粉：15～25％，矿渣微粉：20～45％，脱硫石膏：5～15％，外加剂掺量：1～5％，以上各组分重量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述再生微粉以建筑垃圾中的砖粉、水泥和石灰作为原料，通过粉磨系统设备生产的粒径不大于0.08mm的再生砖粉和水泥石灰混合微粉，使比表面积不低于400m2/kg，并经不高于100℃烘干，制成再生微粉。
3.根据权利要求1所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述碱渣微粉是以制碱过程中的固体废弃物作为原料，经过不高于100℃烘干磨细，制备得到碱渣微粉。
4.根据权利要求1所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述矿渣微粉是以炼铁生成的废渣经过淬冷得到的粉粒状物作为原料，再经过不高于100℃烘干磨细，使细度不低于400m2/kg，制成矿渣微粉。
5.根据权利要求4所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述矿渣微粉活性满足不低于S95级标准要求。
6.根据权利要求1所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述脱硫石膏是烟气脱硫过程中产生的二水石膏废弃物作为回用资源材料。
7.根据权利要求1所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述外加剂为酸性的激发剂A和碱性的激发剂B的混合物，所述激发剂A和激发剂B的质量比为6：(4～9)。
8.根据权利要求1所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述外加剂是硅酸钙、硫酸钠、硫酸铝盐、硅酸钙、石灰、三乙醇胺、水洗浆、沸石粉、珍珠岩粉中的任意两种或者任意两种以上的混合物材料。
9.根据权利要求7所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料，其特征在于：所述水洗浆是以钢铁冶炼炉渣清洗过程中排放的固体废弃物中的二水石膏作为原料，再经不高于60℃烘干磨细制备得到石膏浆材料。
10.一种权利要求1所述再生微粉碱渣无熟料凝胶材料的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
a.将再生微粉在不高于100℃进行保温2.5～4h，进行预处理；
b.将经预处理的再生微粉与外加剂、碱渣、矿渣、脱硫石膏进行粉磨工艺混合，经过磨细，使细度不低于400m2/kg，得到再生微粉碱渣无熟料凝胶材料。
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