CN110255957A

CN110255957A - 一种建筑垃圾纳米晶核及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN110255957A
Application number: CN201910290297.2A
Authority: CN
Inventors: 谭洪波; 邓秀峰; 张迅; 聂康峻; 李懋高; 贺行洋; 苏英
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2019-09-20
Anticipated expiration: 2039-04-11
Also published as: CN110255957B

Abstract

本发明提供一种建筑垃圾纳米晶核及其制备方法和应用，该建筑垃圾纳米晶核的原料，按重量份计，包括以下组分：建筑垃圾微粉：20～35份，抗泥剂：0.5～2份、水化促进剂：0.5‑1份、表面改性剂：0.1‑0.5份、分散稳定剂：0.1‑0.5份，余量为水；所述建筑垃圾微粉、所述抗泥剂、所述水化促进剂、所述表面改性剂、所述分散稳定剂、所述水的总份数为100份。本发明的建筑垃圾纳米晶核可大幅度改善孔结构，并诱导成核加速水化，显著提升早期强度，当取代5‑15％的水泥时，普通硅酸盐水泥砂浆1d抗压强度可以提高20％以上，3d抗压强度提高10％以上，28d抗压强度不下降，本发明为建筑垃圾的资源化利用提供一种新方向，大大提高了建筑垃圾的资源化利用率。

Description

一种建筑垃圾纳米晶核及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种建筑垃圾纳米晶核及其制备方法和应用。

背景技术

工业化和城市化的加速发展过程中，建筑行业的发展以及建筑物的更新换代也越来越快，相伴而来的是建筑垃圾排放量也越来越巨大，据统计中国建筑垃圾的数量已经占到城市垃圾总量的30-40％，且我国的建筑垃圾年产量在18亿吨以上，但是在这样的惊人储量下，其资源化率不足10％，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种建筑垃圾纳米晶核，以解决现有建筑垃圾资源化利用率低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种建筑垃圾纳米晶核，按重量份计，所述建筑垃圾纳米晶核由以下组分经湿磨工艺制得：建筑垃圾微粉：20～35份，抗泥剂：0.5～2份、水化促进剂：0.5-1份、表面改性剂：0.1-0.5份、分散稳定剂：0.1-0.5份，余量为水；所述建筑垃圾微粉、所述抗泥剂、所述水化促进剂、所述表面改性剂、所述分散稳定剂、所述水的总份数为100份。

可选地，所述建筑垃圾纳米晶核的中值粒径为300～400nm。

可选地，所述抗泥剂为聚合硫酸铁、焦亚硫酸钠、聚乙二醇中的一种。

可选地，所述水化促进剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺。

可选地，所述三乙醇胺和所述三异丙醇胺的质量比为1∶(5-10)。

可选地，所述表面改性剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种。

可选地，所述分散稳定剂为聚羧酸减水剂；所述聚羧酸减水剂的固含量为39-41％。

本发明的第二目的在于提供一种制备上述建筑垃圾纳米晶核的方法，该制备方法包括以下步骤：

向所述建筑垃圾微粉中加入所述抗泥剂、所述水化促进剂、所述表面改性剂和所述水，湿磨，然后，加入第一部分所述分散稳定剂，继续湿磨，得到初始建筑垃圾微粉纳米晶核；

向所述初始建筑垃圾微粉纳米晶核中加入剩余部分所述分散稳定剂，搅拌，即得建筑垃圾纳米晶核。

可选地，第一部分所述分散稳定剂和剩余部分所述分散稳定剂的质量比为3∶7。

本发明的第三目的在于提供一种上述建筑垃圾纳米晶核在水泥基材料中的应用，在该应用中，所述水泥基材料包括水泥；所述建筑垃圾纳米晶核等量取代5～15％的所述水泥。

相对于现有技术，本发明所述的建筑垃圾纳米晶核具有以下优势：

1、本发明以建筑垃圾微粉为主要原料，通过湿磨工艺处理，且在湿磨过程中，加入抗泥剂、水化促进剂、表面改性剂以及分散稳定剂，得到中值粒径为300～400nm的建筑垃圾纳米晶核，其可作为水泥水化早期的非均匀成核中心，诱导孔溶液中离子定向迁移并在其表面结晶生长成为纳微米形态的水化产物，从而对内部的孔隙起到良好的填充作用，进而可大幅度改善孔结构并加速早期水化，从而显著提升早期强度，当取代5-15％的水泥时，普通硅酸盐水泥砂浆1d抗压强度可以提高20％以上，3d抗压强度提高10％以上，28d抗压强度不下降，本发明为建筑垃圾的资源化利用提供一种新方向，大大提高了建筑垃圾的资源化利用率，且提高了建筑垃圾产品的附加值，在建筑垃圾处理行业具有极好的推广前景。

2、本发明采用湿磨方法制备建筑垃圾纳米晶核，制备工艺简单，制备过程易控制，能耗低，且本发明所用原料环保，无有害物质引入和排出，易于推广和应用。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

表1为本发明实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核中各组分的配比以及各实施例建筑垃圾纳米晶核的细度，其中，实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核的细度用激光粒度测定仪进行分析。

表1

表2为本发明实施例1～实施例6中抗泥剂、水化促进剂、表面改性剂、分散稳定剂的种类及组成，其中，作为抗泥剂的聚乙二醇的分子量为6000。表3为不同固含量下作为分散稳定剂的聚羧酸减水剂的性能测试结果。

表2

表3

采用下述方法制备实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核，具体包括以下步骤：

按照上述组分配方，向建筑垃圾微粉中加入抗泥剂、水化促进剂、表面改性剂，并采用湿磨机湿磨10min，然后，加入30％的分散稳定剂(第一部分)，继续湿磨，直至混合物的中值粒径达到300～400nm，得到初始建筑垃圾微粉纳米晶核；

过滤湿磨机中研磨体，并向初始建筑垃圾微粉纳米晶核中加入70％的分散稳定剂(剩余部分)，搅拌均匀，即得建筑垃圾纳米晶核。

将实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核用于水泥基材料，在该应用中，水泥基材料包括水泥；建筑垃圾纳米晶核等量取代5～15％的水泥，即建筑垃圾纳米晶核内掺5～15％。其中，实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核等量取代水泥的量如表4所示。

参照标准GB8076-2008对掺有实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核的水泥基材料(水泥砂浆)进行力学性能的测试，其中，水泥基材料的水胶比为0.5。测试结果如表4所示。

表4

由表4可知，实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核等量取代5-15％的水泥时，普通硅酸盐水泥砂浆1d抗压强度可以提高20％以上，3d抗压强度提高10％以上，28d抗压强度不下降，说明实施例1～实施例6的建筑垃圾纳米晶核的加入可促使水泥快速水化，从而使得水泥基材料的早期强度大幅度提升，且后期强度仍能维持不下降甚至实现一定的增长，具有大规模推广的价值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种建筑垃圾纳米晶核，其特征在于，按重量份计，所述建筑垃圾纳米晶核由以下组分经湿磨工艺制得：建筑垃圾微粉：20～35份，抗泥剂：0.5～2份、水化促进剂：0.5-1份、表面改性剂：0.1-0.5份、分散稳定剂：0.1-0.5份，余量为水；所述建筑垃圾微粉、所述抗泥剂、所述水化促进剂、所述表面改性剂、所述分散稳定剂、所述水的总份数为100份。

2.根据权利要求1所述的建筑垃圾纳米晶核，其特征在于，所述建筑垃圾纳米晶核的中值粒径为300～400nm。

3.根据权利要求1所述的建筑垃圾纳米晶核，其特征在于，所述抗泥剂为聚合硫酸铁、焦亚硫酸钠、聚乙二醇中的一种。

4.根据权利要求1所述的建筑垃圾纳米晶核，其特征在于，所述水化促进剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺。

5.根据权利要求4所述的建筑垃圾纳米晶核，其特征在于，所述三乙醇胺和所述三异丙醇胺的质量比为1∶(5-10)。

6.根据权利要求1所述的建筑垃圾纳米晶核，其特征在于，所述表面改性剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种。

7.根据权利要求1所述的建筑垃圾纳米晶核，其特征在于，所述分散稳定剂为聚羧酸减水剂；所述聚羧酸减水剂的固含量为39-41％。

8.制备权利要求1至7任一项所述的建筑垃圾纳米晶核的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的建筑垃圾纳米晶核的制备方法，其特征在于，第一部分所述分散稳定剂和剩余部分所述分散稳定剂的质量比为3∶7。

10.权利要求1至7任一项所述的建筑垃圾纳米晶核在水泥基材料中的应用，其特征在于，所述水泥基材料包括水泥；所述建筑垃圾纳米晶核等量取代5～15％的所述水泥。