CN112341025A - 一种再生微粉掺合料及其制备方法和其作水泥替代物的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生微粉掺合料及其制备方法和其做水泥替代物的应用，所述再生微粉掺合料以再生微粉、酸性硅渣、石灰石、沸石、研磨分散剂为原料在70‑90℃下经湿磨后烘干而成。所述再生微粉掺合料可以有效提高再生微粉惰性，替代水泥胶凝材料的用量，提高水泥早期强度，改善砂浆初始流动度，具有显著的经济和环保效益。

Description

一种再生微粉掺合料及其制备方法和其作水泥替代物的应用
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种再生微粉掺合料及其制备方法和其作水泥替代物的应用。
背景技术
随着我国城市改扩建规模的不断加大以及城市老旧建筑的不断更新，大量老旧建筑物和构筑物的拆除产生了大量的废弃混凝土。目前，建筑废弃混凝土主要还是采用露天堆放、填埋等传统方式处置，不仅占用大量土地，而且还会对环境和人身安全造成较大危害。
近些年来，我国开始加快推进废弃混凝土的回收利用，但是主要集中在粗细骨料的利用，在形成再生骨料的过程中，不可避免会出现大量再生微粉。目前对再生微粉的使用较少，而且从对再生微粉的研究中发现，对于再生微粉主要是作为一种填充料使用，有部分研究将其替代部分水泥生产混凝土，但是主要利用的是其中未水化的水泥颗粒成分，其实废弃混凝土再生骨料微粉中未水化的水泥颗粒最高占比不超过16%，其余还有大量水化硅酸钙和氢氧化钙，而且由于再生微粉吸水量大，等比例替代水泥强度会下降，形成的混凝土也会产生开裂的现象。因此目前的技术手段并未充分挖掘再生微粉作为胶凝材料的实用价值，也没有完全解决废弃混凝土再生微粉的应用问题。
发明内容
为了克服现有利用废弃混凝土再生微粉技术不足的问题，本发明提供了一种再生微粉掺合料及其制备方法和其作水泥替代物的应用。
本发明所述再生微粉掺合料，以再生微粉、酸性硅渣、石灰石、沸石、研磨分散剂为原料，在70℃~90℃下经湿磨后烘干而成；各组分按重量份数计为
再生微粉50份，
酸性硅渣30-40份，
石灰石10-20份，
沸石10-15份，
研磨分散剂1-2份；
所述的再生微粉是以废弃混凝土或废弃砂浆经破碎、筛分获得的粒径小于0.15mm的颗粒；
所述的石灰石颗粒、沸石颗粒、酸性硅渣颗粒应满足湿法球磨机的入料尺寸要求；
所述酸性硅渣为酸性法回收锆之后的废渣，经破碎和筛分；
所述的研磨分散剂为乙二醇和/或三乙醇胺。
本发明所述的可再生微粉掺合料之所以能作为水泥的替代物，原因如下：
再生微粉机械经粉磨破碎后，增大了其表面积，改变了颗粒的惰性，促进了其活性的激发。酸性硅渣具有凝胶性质，粉磨时加入分散剂有利于颗粒分散，并与再生微粉充分混匀，而再生微粉质地相对坚硬，利于硅渣颗粒的破碎与均匀分散。同时，再生微粉含有Ca(OH)2呈碱性，酸性硅渣含有HCl呈酸性。湿法粉磨过程中有利于浆体pH中和，生成CaCl2。因硅渣酸性较强和所取再生微粉的碱性较弱，以及硅渣钙源缺失，为调整pH并补充钙源，加入石灰石一起粉磨。沸石粉具有吸附分离性、可逆脱水性和催化性，在浆体中可以有效实现本身钠离子与浆体中钙离子交换，生成硅酸盐。在此条件下，通过湿法球磨工艺粉磨浆料到一定细度，在分散剂分散颗粒避免团聚的情况下，能够促使相互之间发生激活反应，促使再生微粉和酸性硅渣相互之间生成活性较高的二氧化硅，同时沸石粉可以有效吸附生成的活性二氧化硅，并促进激活反应的进一步发生，提高浆体活性二氧化硅含量。最终使得生成的浆体具有活性，可以替代部分水泥。
本发明所述再生微粉掺合料的制备方法，包括以下步骤：（1）选择合适尺寸的物料，按比例投放到湿法球磨机内；（2）提升筒内温度至70℃，开始研磨，研磨过程中控制筒内温度为70℃~90℃；（3）研磨至物料尺寸不大于0.05mm，将浆料取出；（4）将浆料置于105~120℃烘箱内烘干至恒重，即的所述的再生微粉掺合料。
粉磨工艺以及活性物质的填充作用可以有效降低再生微粉的吸水性，降低其惰性。
其次，在105℃~120℃烘干过程中，能够保证激活反应的持续发生，且避免浆料的板结和团聚。
再有，沸石在粉体烘干过程中，其吸附分离和脱水的可逆性，可以增加粉体的蓬松度，避免团聚。
所述再生微粉掺合料可作为水泥替代物。
本发明提供的再生微粉，增加了固体废弃物包括再生微粉、硅渣以及石灰石废料的再利用，扩展了其应用，对保护生态环境和促进循环经济发展具有良好的推动作用。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面对本发明做进一步的说明，但不能理解为本发明仅适用于下面实例，该领域的技术人员根据上述发明的内容对本发明做出的一些非本质的改动和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
一种再生微粉掺合料以再生微粉、其原料组成以重量份数计如下：
再生微粉50份，
酸性硅渣30份，
石灰石10份，
沸石10份，
乙二醇1份。
再生微粉是以废弃混凝土或废弃砂浆经破碎、筛分获得的粒径小于0.15mm的颗粒。
石灰石颗粒、沸石颗粒、酸性硅渣颗粒满足湿法球磨机的入料尺寸要求。
再生微粉掺合料的制备方法，包括以下步骤：（1）选择合适尺寸的物料，按比例投放到湿法球磨机内；（2）提升筒内温度至70℃，开始研磨，研磨过程中控制筒内温度为70℃~90℃；（3）研磨至物料尺寸不大于0.05mm，将浆料取出；（4）将浆料置于105℃烘箱内烘干至恒重，即得到所述的一种可替代水泥的再生微粉掺合料。
实施例2
一种再生微粉掺合料以再生微粉、其原料组成以重量份数计如下：
再生微粉50份、酸性硅渣40份、石灰石20份、沸石15份、研磨分散剂2份。
再生微粉是以废弃混凝土或废弃砂浆经破碎、筛分获得的粒径小于0.15mm的颗粒。
石灰石颗粒、沸石颗粒、酸性硅渣颗粒满足湿法球磨机的入料尺寸要求。
所述的研磨分散剂为乙二醇和三乙醇胺按质量比1：1混合。
所述的一种可替代水泥的再生微粉掺合料的制备方法，包括以下步骤：（1）选择合适尺寸的物料，按比例投放到湿法球磨机内；（2）提升筒内温度至70℃，开始研磨，研磨过程中控制筒内温度不超过90℃；（3）研磨至物料尺寸不大于0.05mm，将浆料取出；（4）将浆料置于120℃烘箱内烘干至恒重，即的所述的一种可替代水泥的再生微粉掺合料。
实施例3
一种再生微粉掺合料以再生微粉、其原料组成以重量份数计如下：
再生微粉50份、酸性硅渣35份、石灰石15份、沸石13份、三乙醇胺1.5份。
再生微粉是以废弃混凝土或废弃砂浆经破碎、筛分获得的粒径小于0.15mm的颗粒。
石灰石颗粒、沸石颗粒、酸性硅渣颗粒满足湿法球磨机的入料尺寸要求。
再生微粉掺合料的制备方法，包括以下步骤：（1）选择合适尺寸的物料，按比例投放到湿法球磨机内；（2）提升筒内温度至70℃，开始研磨，研磨过程中控制筒内温度为70℃~90℃；（3）研磨至物料尺寸不大于0.05mm，将浆料取出；（4）将浆料置于110℃烘箱内烘干至恒重，即得到所述的一种可替代水泥的再生微粉掺合料。
实施例4
一种再生微粉掺合料以再生微粉、其原料组成以重量份数计如下：
再生微粉50份、酸性硅渣30份、石灰石15份、沸石15份、研磨分散剂2份。
再生微粉是以废弃混凝土或废弃砂浆经破碎、筛分获得的粒径小于0.15mm的颗粒。
石灰石颗粒、沸石颗粒、酸性硅渣颗粒满足湿法球磨机的入料尺寸要求。
研磨分散剂为乙二醇：三乙醇胺按质量比1：3混合。
再生微粉掺合料的制备方法，包括以下步骤：（1）选择合适尺寸的物料，按比例投放到湿法球磨机内；（2）提升筒内温度至70℃，开始研磨，研磨过程中控制筒内温度为70℃~90℃；（3）研磨至物料尺寸不大于0.05mm，将浆料取出；（4）将浆料置于120℃烘箱内烘干至恒重，即得到所述的一种可替代水泥的再生微粉掺合料。
对比例1
使用普通硅渣代替酸性硅渣，其余与实施例1相同。无盐酸，形不成氯化钙，无法充分利用并激活钙源，活性低。硅渣中的硅酸化合物，无法得到充分活化。对比例2
不掺加石灰石，其余与实施例1相同。无钙源补充，硅钙比较高，pH不稳定，性能不稳定，易产生不良反应。
对比例3
不掺加沸石粉，其余与实施例1相同。无法促进活性二氧化硅进一步产生，掺合料活性降低，早期强度低。
对比例4
再生微粉掺合料的制备方法中，研磨过程中控制筒内温度为60-70℃，其余与实施例1相同。
对比例5
再生微粉掺合料的制备方法中研磨过程中的桶内温度为90-100℃，其余与实施例1相同。温度不适宜会影响活性二氧化硅合成。
应用例：采用再生微粉掺合料替代水泥，按表格里的比例替代水泥，并配制砂浆，试验结果如下表：下述两个表中实施例1-1，2-1,3-1,4-1仅表示改性再生微粉替代水泥的比例不一样。
表1 实验配比
Figure 483373DEST_PATH_IMAGE001
表2 胶砂强度检测结果
Figure 816265DEST_PATH_IMAGE002
结合表1和表2，从表2中可以看出，采用未改性的再生微粉替代水泥可以看到水泥的早期强度和28d强度出现明显下降。而采用改性后的再生微粉替代水泥可以达到与基础胶砂也就是不含替代物几乎相同的效果，甚至在实施例4-1中，最终强度高于基础胶砂。这些实施例结果表明，改性后的再生微粉能够实现对水泥的替代。而通过对比例1可以看出，采用普通硅酸代替酸性硅渣时，胶砂早期强度较低，且最终强度明显低于实施例1；通过对比例2可以看出，不仅胶砂早早期强度有所降低，而且最终28d强度下降明显，这说明钙源的缺失，以及受到酸性硅渣中pH不稳定的影响，严重影响砂浆的强度；通过对比例3可以看出，当改性再生微粉生产过程中缺少沸石粉的离子交换作用，改性再生微粉的强度出现一定程度的下降，这主要是因为沸石粉能通过离子交换提高浆体中硅酸钠凝胶浓度，促进活性二氧化硅的进一步生成，可以使再生微粉活性进一步提高；通过对比例1、2、3，可以看出，酸性硅渣、碳酸钙和沸石粉相互之间能够产生较好的协同反应的作用，促进改性再生微粉活性的增加。通过对比例4以及对比例5，可以看出当反应时筒内温度偏高或者偏低时，活性物质的生成都受到一定程度的抑制，因此确定最佳反应温度在70~90℃之间。

Claims (3)

1.一种再生微粉掺合料，其特征在于，以再生微粉、酸性硅渣、石灰石、沸石、研磨分散剂为原料，在70℃~90℃下经湿磨后烘干而成；各组分按重量份数计为
再生微粉50份，
酸性硅渣30-40份，
石灰石10-20份，
沸石10-15份，
研磨分散剂1-2份；
所述的再生微粉是以废弃混凝土或废弃砂浆经破碎、筛分获得的粒径小于0.15mm的颗粒；
所述的石灰石颗粒、沸石颗粒、酸性硅渣颗粒应满足湿法球磨机的入料尺寸要求；
所述酸性硅渣为酸性法回收锆之后的废渣，经破碎和筛分；
所述的研磨分散剂为乙二醇和/或三乙醇胺。
2.权利要求1所述的可再生微粉掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）选择合适尺寸的物料，按比例投放到湿法球磨机内；（2）提升筒内温度至70℃，开始研磨，研磨过程中控制筒内温度为70℃~90℃；（3）研磨至物料尺寸不大于0.05mm，将浆料取出；（4）将浆料置于105~120℃烘箱内烘干至恒重，即的所述的再生微粉掺合料。
3.权利要求1所述的可再生微粉掺合料的应用，其特征在于，其应用为替代水泥。
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