CN112592077A - 砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料及其使用方法 - Google Patents

砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料及其使用方法，再生胶凝材料由固体混合粉体与模数为1.0~2.0、所含SiO2+Na2O质量为固体混合粉体的3~15%的钠水玻璃两部分组成，其中的固体混合粉体由磨细至勃氏比表面积大于300 m2/kg砖混类建筑废渣再生微粉与分别磨细至勃氏比表面积大于400 m2/kg的偏高岭土、硅铝酸钙镁和石灰按63~85:0~5:10~30:4~13的质量百分比配料混匀得到。使用时先将水玻璃用水溶解并冷却至室温后再与固体混合粉体拌和均匀，水化后的制品常温保湿养护20天以上才能加载使用。该胶凝材料具有废渣利用率高、使用方法简便、强度、抗弯性和早强性好及低碳环保等优点，具有广阔的应用前景。

Description

砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料及其使用方法
技术领域
本发明属于固体废物处理与利用和水泥建筑材料及其应用领域，特别涉及砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料及其使用方法。
背景技术
建筑废渣指人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动和洪水地震等自然灾害中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。我国城市建设飞速发展、旧有建筑物的拆除以及地震等自然灾害的发生使得建筑废渣产量与日俱增。据统计，我国年产建筑废渣已达30亿吨之巨，其再生利用率不足10%，大部分未经处理露天堆放、焚烧或简单填埋，不仅破坏生态，占用土地，且污染环境。
建筑废渣是放错地方的资源，具有再生利用价值。砖混类建筑废渣（简称砖混渣）指由损毁建筑物得到的建筑废渣在剔除钢筋、木材和塑料等有机和金属杂质外，主要由废弃砖瓦、建筑灰砂浆、废混凝土、少量玻璃和陶瓷等无机非金属物质组成，其中通常废粘土（红）砖和废混凝土占绝对主要成分。废混凝土破碎后截取的颗粒料强度相对较大，越来越多地作为再生混凝土骨料得到循环使用。砖混渣经除杂、破碎、骨料整形强化和筛分后，40~60%的质量转变为粒径不大于4.75mm的再生砂粉，通常仅符合JC/T 2548-2019中的C类再生砂粉标准，只能用作无机混合料或回填材料等低端用途，处理利用率和应有附加值均很低。将再生砂粉进一步磨细至粒径不大于75μm的再生微粉，称为砖混类建筑废渣再生微粉（简称砖混微粉），经济激发其胶凝活性，制备成胶凝材料来处理和增值利用，可有效提高砖混类建筑废渣的利用率和利用价值。
一般认为，砖混废渣的活性很低，不宜直接用作胶凝材料。但烧结粘土砖粉具有一定的火山灰性和碱激发胶凝性，废混凝土粉由于含有未水化的水泥而具有一定的胶凝活性，废混凝土中的碳酸盐骨料在一定条件下也具有胶凝活性。常温化学复合激发砖混微粉中上述各成分的（潜在）胶凝性，通过合理的配方设计促成各种有利胶凝的因素产生耦合效应，再兼顾微观粒子的物理填充效应，可得到胶凝性良好的砖混微粉冷再生胶凝材料。
发明内容
本发明的目的在于通过常温掺混少量复合激发剂将砖混微粉制备成再生胶凝材料加以利用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料，其特征在于胶凝材料由两部分组成，一部分为砖混类建筑废渣再生微粉与分别磨细至勃氏比表面积大于400 m2/kg的偏高岭土、硅铝酸钙镁和石灰，按63~85 : 0~5 : 10~30 : 4~13的质量百分比配料混匀所得的固体混合粉体；另一部分是模数为1.0~2.0、所含SiO2+Na2O质量为固体混合粉体的3~15 %的钠水玻璃，其中的石灰包括主要物相组成为Ca(OH)2和与水反应生成Ca(OH)2的固体物质，石灰的掺量按其中所含的和与水反应所生成的Ca(OH)2的质量计算。
所述的砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料的使用方法是先将钠水玻璃用水完全溶解并冷却至室温，然后与固体混合粉体混合搅拌均匀，硬化后的制品常温保湿养护20天以上方可负载应用。
所述的砖混类建筑废渣再生微粉是先对建筑废渣进行分选和预处理，去除其中的木材、橡胶、塑料、沥青、布料纤维及生活垃圾和钢筋等有机物和金属，得到的以废烧结粘土砖、废混凝土和水泥砂浆为主的砖混类建筑废渣干燥后用任意方法磨细至勃氏比表面积大于300 m2/kg的粉末。
所述的偏高岭土由外掺1~2 %的NaOH的高岭土在600~750℃充分煅烧后冷却得到。
所述的硅铝酸钙镁由主要包含硅、铝、钙和镁的氧化物的原料在1300~1550℃充分煅烧后水淬急冷得到，其化学组成按质量计算满足：K2O+0.658Na2O = 0.2~5.8 %，(CaO +MgO)/(SiO2+Al2O3) = 0.70~1.30。
为改善所述胶凝材料及其制品的工作性、使用性能与经济性，使用时可外掺化学助剂、矿物混合材料和粗细骨料的任一种或多种。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
由建筑垃圾剔除废塑料、沥青及生活垃圾和钢筋等有机和金属杂质后，剩下来的废渣主要由废粘土砖、废混凝土、碎砂浆片和少量玻璃陶瓷等构成，属于砖混类建筑废渣，后者破碎粉磨得到砖混微粉，检测其勃氏比表面积为359 m2/kg；偏高岭土由高岭土掺入1.5%的烧碱混磨后在700℃煅烧3小时自然冷却得到，其磨细后的比表面积为425m2/kg；4种化学组成不同的硅铝酸钙镁分别在1300~1550℃之间的最高煅烧温度下保温3小时，然后水淬急冷并磨细，测定其比表面积大致相同，均在400~500m2/kg之间，其以质量表示的化学组成满足：(CaO +MgO)/(SiO2+Al2O3) = 0.70~1.30，K2O+0.658Na2O = 0.2~5.8%，相关参数详见表1；石灰选分析纯Ca(OH)2粉，其比表面大于400m2/kg；钠水玻璃用高模数的工业钠水玻璃溶入不同掺量的分析纯NaOH调制成模数为1.0~2.0的溶液。
表1 硅铝酸钙镁镁的煅烧温度与化学组成一览表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
参照JTG E30-2005 《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》对胶凝材料的
抗压、抗折强度进行测试，每组试件掺水量为砂浆流动度达到180mm±5mm时的用水量。先将氢氧化钠和水玻璃放入预加的50～120g水中溶解，将配置好的溶液冷却后倒入砂浆中搅拌，最后将剩余水量补加入砂浆中充分搅拌后装模成型并振动密实，在水泥标准养护箱的20℃湿气中放置24h后将试件脱模。脱模的试件没入20℃水中继续养护，分别检测试件3天和28天的抗折抗压强度。
20个实施例的胶凝材料配方参数及相应的胶砂抗压强度详见表2。由表2可知，各实施例的再生胶凝材料中，固体粉体均由在砖混微粉中掺入不同比例的偏高岭土、硅铝酸钙镁和Ca(OH)2粉体混和而成，各组分的质量配比为：砖混微粉占63~85%，偏高岭土占0~5%，硅铝酸钙镁占10~30%，石灰占4~13%。钠水玻璃的掺量按其所含的SiO2+Na2O的质量为固体混合粉体的3~15%。
由表2可知，再生胶凝材料粉体中砖混微粉的含量超过60%，高至85%，而其强度性能均超过32.5#水泥的标准要求，多数超过PO42.5水泥的强度要求，少量超过PO52.5水泥的强度要求。该再生胶凝材料的早强性普遍超过普通硅酸盐水泥，其3天强度超过28天强度的一半，且有比硅酸盐水泥更高的抗弯性能。
由此可见，本发明制备的再生胶凝材料能大掺量利用砖混废渣中难以利用的再生微粉，其中昂贵的钠水玻璃掺量较低，使该胶凝材料表现出良好的经济性，是高性价比的绿色胶凝材料，应用前景广阔。
表2 再生胶凝材料实施例的配方参数及其强度性能一览表
Figure DEST_PATH_IMAGE003

Claims (6)

1.砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料，其特征在于：所述胶凝材料包括固体混合粉体和钠水玻璃，所述固体混合粉体由砖混类建筑废渣再生微粉与分别磨细至勃氏比表面积大于400 m2/kg的偏高岭土、硅铝酸钙镁和石灰依次按63~85 : 0~5 : 10~30 : 4~13的质量百分比配料混匀得到，其中的石灰包括主要物相组成为Ca(OH)2和与水反应生成Ca(OH)2的固体物质，石灰的掺量按其中所含的和与水反应所生成的Ca(OH)2的质量计算；所述的钠水玻璃模数为1.0~2.0、所含SiO2+Na2O质量为固体混合粉体的3~15 %。
2.如权利要求1所述的砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料，其特征在于：所述胶凝材料的使用方法是先将钠水玻璃用水完全溶解并冷却至室温，然后与固体混合粉体混合搅拌均匀，硬化后的制品常温保湿养护20天以上方可负载应用。
3.如权利要求1或2所述的砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料，其特征在于：所述的砖混类建筑废渣再生微粉是先对建筑废渣进行分选和预处理，去除其中的木材、橡胶、塑料、沥青、布料纤维及生活垃圾和钢筋等有机物和金属，得到的以废烧结粘土砖、废混凝土和水泥砂浆为主的砖混类建筑废渣干燥后用任意方法磨细至勃氏比表面积大于300 m2/kg的粉末。
4.如权利要求1或2所述的砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料，其特征在于：偏高岭土由外掺1~2 %的NaOH的高岭土在600~750℃充分煅烧后冷却得到。
5.如权利要求1或2所述的砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料，其特征在于：硅铝酸钙镁由主要包含硅、铝、钙和镁的氧化物的原料在1300~1550℃充分煅烧后水淬急冷得到，其化学组成按质量计算满足：K2O+0.658Na2O = 0.2~5.8 %，(CaO +MgO)/(SiO2+Al2O3) = 0.70~1.30。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的砖混类建筑废渣冷再生胶凝材料，其特征在于：为改善胶凝材料及其制品的工作性、使用性能与经济性，使用时外掺化学助剂、矿物混合材料和粗细骨料的任一种或多种。
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