CN113105135B - 一种水泥混凝土再生集料的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，包括预处理、一次破碎、除铁、水洗、冷冻融化、二次破碎和筛分过程。本发明的工艺通过水洗、冷冻融化和二次破碎，能够去除混凝土表面的泥土，并利用水结冰体积膨胀使再生粗骨料的砂浆内部产生更多的微裂纹，有利于在二次破碎的过程中去除粗骨料表面的水泥砂浆，避免产生大量粉尘，提高细骨料的产量；本发明通过冷冻融化+二次破碎能够提高破碎效果并降低能耗；本发明的工艺简单、成本低、有利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种水泥混凝土再生集料的生产工艺。
背景技术
再生骨料是由废旧混凝土经过破碎机破碎、挤压、碾磨而成，此过程会使再生骨料产生大量微裂隙，加之破碎的骨料表面附着着旧水泥石等杂质，会影响再生骨料的物理力学性能。再生骨料与天然骨料相比，其表面粗糙度大且棱角多，破碎的骨料中包含大量杂质，进而导致再生混凝土工作性较差，强度较低。同时，再生骨料的吸水率也要大于天然骨料的吸水率，其主要原因是再生骨料中水泥石含量较高，再加上机械破碎使再生骨料内部存在大量微裂纹，使再生骨料孔隙率高，吸水性大。再生骨料混凝土界面结构复杂，原始骨料与新水泥石界面，旧水泥石与新水泥石界面，这些界面都是相对薄弱的环节。
由于再生骨料和再生混凝土存在的上述缺陷，国内通过修补再生骨料自身缺陷和掺入粉煤灰、矿渣、硅粉等外掺剂来提高再生混凝土强度、和易性和耐久性。修补再生骨料自身缺陷主要是通过两种骨料强化手段实现：其一，是立式偏心轮法和微波辅助机械法等物理式强化再生骨料。即通过敲击和研磨等方式使再生骨料表面旧水泥脱落。其二，是利用化学溶液浸泡的方法，填补骨料表面及混凝土过渡区微裂纹，用聚合物乳液、水玻璃、有机硅防水剂等浸泡再生骨料，使骨料表面和过渡区形成聚合物膜，填补微裂缝，降低吸水率，从而使骨料得到强化。
上述两种再生骨料的改善方式各有利弊，物理的改善方式虽然方便，但对设备要求高、能耗大，还不能直接应用于实际工程中；化学强化方法，虽然骨料强化的效果显著，但是操作过程复杂，成本高昂，且对环境也会产生二次破坏，本末倒置，推广价值甚微。
因此，如何有效处理废弃混凝土，提高再生骨料的性能具有重要的意义。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，用以解决现有技术中再生骨料吸水率高、性能差的技术问题。
本发明提供一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，包括如下步骤：
预处理：先人为清除废弃混凝土中的大块塑料、木材和钢筋；
一次破碎：将经预处理后的混凝土破碎至直径小于40mm的块体；
除铁：通过磁性分离去除经一次破碎后的混凝土中的钢筋、铁屑；
水洗：将经除铁后的混凝土水洗后过滤，去除混凝土表面的泥土；
冷冻融化：将经水洗后的混凝土进行冷冻融化；
二次破碎：将经冷冻融化后的混凝土破碎至直径小于30mm的块体；
筛分：对经二次破碎后的混凝土烘干后进行筛分，得到细骨料和粗骨料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的工艺通过水洗、冷冻融化和二次破碎，能够去除混凝土表面的泥土，并利用水结冰体积膨胀使再生粗骨料的砂浆内部产生更多的微裂纹，有利于在二次破碎的过程中去除粗骨料表面的水泥砂浆，避免产生大量粉尘，提高细骨料的产量；
本发明通过冷冻融化+二次破碎能够提高破碎效果并降低能耗；
本发明的工艺简单、成本低、有利于推广应用。
附图说明
图1是本发明提供的水泥混凝土再生集料的生产工艺一实施方式的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下附图及结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供了一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，包括如下步骤：
S1预处理：先人为清除废弃混凝土中的大块塑料、木材和钢筋；
S2一次破碎：将经预处理后的混凝土破碎至直径小于40mm的块体；
S3除铁：通过磁性分离去除经一次破碎后的混凝土中的钢筋、铁屑；
S4水洗：将经除铁后的混凝土水洗后过滤，去除混凝土表面的泥土；其中，控制过滤后混凝土的含水量为10～20％；
S5冷冻融化：将经水洗后的混凝土进行冷冻融化；其中，冷冻融化的次数为1～3次，冷冻的温度为-10～-30℃，冷冻的时间为30～60min；融化的温度为20～30℃，融化的时间为4～6h。
S6二次破碎：将经冷冻融化后的混凝土破碎至直径小于30mm的块体；
S7筛分：对经二次破碎后的混凝土烘干后进行筛分，得到细骨料和粗骨料。其中，烘干的温度为60～80℃，烘干的时间为2～3h。具体地，采用4.75mm的标准方孔筛筛分后得到细骨料；采用9.5mm、19mm、31.5mm的标准方孔筛筛分后得到不同粒级的粗骨料。
本发明通过水洗过程，能够去除混凝土表面的泥土等杂质，降低细骨料的含泥量，同时能使骨料的孔隙中填满水，有利于冷冻融化过程的进行。本发明通过冷冻融化过程，能够利用水结冰体积膨胀使粗骨料的砂浆内部产生更多的微裂纹，从而使水泥砂浆在二次破碎的过程中脱离粗骨料表面；本发明通过直接将冷冻融化后的混凝土进行二次破碎，能够在充分去除骨料表面砂浆的前提下，避免产生大量粉尘，无需使用额外的除尘设备。本发明通过冷冻融化+二次破碎能够提高研磨效果并显著缩短研磨时间，降低能耗。
本发明中，一次破碎通过转子破碎机实现，除铁过程通过磁铁分离器实现，二次破碎通过反击细碎机实现，筛分过程通过双筛网筛分机实现。进一步地，二次破碎时采用的反击细碎机的型号为PF-1520V，其处理能力500～600t/h，功率400～450W时，破碎效果最佳。若功率过低，将导致破碎不充分，水泥砂浆无法完全脱除，若功率过小，将导致过磨。进一步地，筛分过程中，直径大于31.5mm的粗骨料返回至反击细碎机中继续破碎。
本发明中，水洗过程可在水洗池或水洗罐中进行，经简单过滤，将混凝土和表面的泥土分离，得到吸附水的混凝土。
本发明中，冷冻融化的过程可通过冷冻装置和加热装置实现，也可利用自然条件实现，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。优选地，可利用北方冬天温度极低的自然条件，通过简单的开窗通风和关窗打开暖气实现，这样无需昂贵的设备，有利于进一步降低生产成本。
进一步地，每次冷冻过程前，可向混凝土补加水，控制混凝土的含水量为10～20％。
实施例1
本实施例提供了一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，包括如下步骤：
(1)预处理：先人为清除废弃混凝土中的大块塑料、木材和钢筋；
(2)一次破碎：将经预处理后的混凝土通过转子破碎机破碎至直径小于40mm的块体；
(3)除铁：通过磁铁分离器去除经一次破碎后的混凝土中的钢筋、铁屑；
(4)水洗：将经除铁后的混凝土在水洗池中水洗后过滤，去除混凝土表面的泥土；其中，控制过滤后混凝土的含水量为15％；
(5)冷冻融化：将经水洗后的混凝土进行冷冻融化；其中，冷冻融化的次数为2次，冷冻的温度为-20℃，冷冻的时间为40min；融化的温度为25℃，融化的时间为5h。
(6)二次破碎：将经冷冻融化后的混凝土通过反击细碎机PF-1520V破碎至直径小于30mm的块体；其中，反击细碎机PF-1520V的处理能力564t/h，功率400W。
(7)筛分：对经二次破碎后的混凝土烘干后通过双筛网筛分机进行筛分，得到细骨料和不同粒级的粗骨料。其中，烘干的温度为70℃，烘干的时间为3h。具体地，采用4.75mm的标准方孔筛筛分后得到细骨料；采用9.5mm、19mm、31.5mm的标准方孔筛筛分后得到不同粒级的粗骨料。
进一步地，筛分过程中，直径大于31.5mm的粗骨料返回至反击细碎机中继续破碎。
进一步地，每次冷冻过程前，可向混凝土补加水，控制混凝土的含水量为15％。
实施例2
本实施例提供了一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，包括如下步骤：
(1)预处理：先人为清除废弃混凝土中的大块塑料、木材和钢筋；
(2)一次破碎：将经预处理后的混凝土通过转子破碎机破碎至直径小于40mm的块体；
(3)除铁：通过磁铁分离器去除经一次破碎后的混凝土中的钢筋、铁屑；
(4)水洗：将经除铁后的混凝土在水洗池中水洗后过滤，去除混凝土表面的泥土；其中，控制过滤后混凝土的含水量为10％；
(5)冷冻融化：将经水洗后的混凝土进行冷冻融化；其中，冷冻融化的次数为3次，冷冻的温度为-10℃，冷冻的时间为60min；融化的温度为20℃，融化的时间为6h。
(6)二次破碎：将经冷冻融化后的混凝土通过反击细碎机PF-1520V破碎至直径小于30mm的块体；其中，反击细碎机PF-1520V的处理能力592t/h，功率450W。
(7)筛分：对经二次破碎后的混凝土烘干后通过双筛网筛分机进行筛分，得到细骨料和不同粒级的粗骨料。其中，烘干的温度为60℃，烘干的时间为3h。具体地，采用4.75mm的标准方孔筛筛分后得到细骨料；采用9.5mm、19mm、31.5mm的标准方孔筛筛分后得到不同粒级的粗骨料。
进一步地，筛分过程中，直径大于31.5mm的粗骨料返回至反击细碎机中继续破碎。
进一步地，每次冷冻过程前，可向混凝土补加水，控制混凝土的含水量为10％。
实施例3
本实施例提供了一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，包括如下步骤：
(1)预处理：先人为清除废弃混凝土中的大块塑料、木材和钢筋；
(2)一次破碎：将经预处理后的混凝土通过转子破碎机破碎至直径小于40mm的块体；
(3)除铁：通过磁铁分离器去除经一次破碎后的混凝土中的钢筋、铁屑；
(4)水洗：将经除铁后的混凝土在水洗池中水洗后过滤，去除混凝土表面的泥土；其中，控制过滤后混凝土的含水量为20％；
(5)冷冻融化：将经水洗后的混凝土进行冷冻融化；其中，冷冻融化的次数为1次，冷冻的温度为-30℃，冷冻的时间为40min；融化的温度为25℃，融化的时间为5h。
(6)二次破碎：将经冷冻融化后的混凝土通过反击细碎机PF-1520V破碎至直径小于30mm的块体；其中，反击细碎机PF-1520V的处理能力523t/h，功率400W。
(7)筛分：对经二次破碎后的混凝土烘干后通过双筛网筛分机进行筛分，得到细骨料和不同粒级的粗骨料。其中，烘干的温度为80℃，烘干的时间为2h。具体地，采用4.75mm的标准方孔筛筛分后得到细骨料；采用9.5mm、19mm、31.5mm的标准方孔筛筛分后得到不同粒级的粗骨料。
进一步地，筛分过程中，直径大于31.5mm的粗骨料返回至反击细碎机中继续破碎。
对比例1
本对比例与实施例1相比，区别仅在于：对比例1中未进行冷冻融化过程，水洗后直接进行二次破碎。其中，反击细碎机PF-1520V的处理能力417t/h，功率450W。
试验组
根据根据《公路工程集料试验规程》JTGE42—2005，对本发明实施例所得再生粗骨料(粒径≥4.75mm)进行性能测试，结果见表1。其中，粗集料为的粒径范围为4.75～31.5mm。
表1
| 表观密度(kg/m3) | 吸水率(％) | |
| 实施例1 | 2.57 | 2.35 |
| 对比例1 | 2.12 | 5.38 |
由表1可以看出，本发明通过在二次破碎前进行多次冷冻融化处理能够充分脱除粗集料表面的水泥砂浆，从而显著改善再生粗骨料的表观密度和吸水率，提高再生粗骨料性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种水泥混凝土再生集料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
预处理：先人为清除废弃混凝土中的大块塑料、木材和钢筋；
一次破碎：将经预处理后的混凝土破碎至直径小于40mm的块体；
除铁：通过磁性分离去除经一次破碎后的混凝土中的钢筋、铁屑；
水洗：将经除铁后的混凝土水洗后过滤，控制过滤后混凝土的含水量为15%，去除混凝土表面的泥土；
冷冻融化：将经水洗后的混凝土进行冷冻融化；冷冻融化的次数为2次，所述冷冻融化过程中，冷冻的温度为-20℃，所述冷冻的时间为40min，融化的温度为25℃，所述融化的时间为5h；且所述冷冻融化过程中，每次冷冻前可向混凝土补加水，控制混凝土的含水量为15%；
二次破碎：将经冷冻融化后的混凝土通过反击细碎机PF-1520V破碎至直径小于30mm的块体；
筛分：对经二次破碎后的混凝土烘干后进行筛分，得到细骨料和粗骨料；其中，烘干的温度为70℃，烘干的时间为3h；采用4.75mm的标准方孔筛筛分后得到细骨料；采用9.5mm、19mm、31.5mm的标准方孔筛筛分后得到不同粒级的粗骨料；筛分过程中，直径大于31.5mm的粗骨料返回至反击细碎机中继续破碎。
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2021
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