CN113185156A - 一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥的方法，包括按照重量份数计包括以下原料：硫铝酸盐水泥熟料44～48份、早强剂6～8份、减水剂0.6～0.8份、引气剂0.004～0.006份、缓凝剂0.4～0.7份、钢渣10～16份、建筑垃圾24～28和自制活化剂0.09～0.12份。本发明的抗海水腐蚀水泥，除了具有普通水泥的性能外，还具有高强、抗海水侵蚀、耐海水冲刷等优良特性，特别适用于地下工程、港口、码头以及其它受侵蚀介质腐蚀的工程。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥的方法。
背景技术
长期以来，水泥作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于建筑工程。1756年，英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现：要获得水硬性石灰，必须采用含有粘土的石灰石来烧制；用于水下建筑的砌筑砂浆，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础。1796年，英国J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥，外观呈棕色，很像古罗马时代的石灰和火山灰混合物，命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料，不经配料直接烧制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特别适用于与水接触的工程。1813年法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按3:1混合制成的水泥性能最好。1824年英国建筑工人J.阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权。他用石灰石和粘土为原料，按一定比例配合后，在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料，再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥。它具有优良的建筑性能，在水泥史上具有划时代意义。
水泥无处不在，我们被水泥所包围，由于如火如荼的房地产建设，作为建筑基础用料的水泥的需求以每年超过6％的速度增长。沿海水利工程的主要结构大部分是混凝土结构。而且从目前的发展情况来看，在今后数十年内，沿海水利工程建设所采用的材料将仍以混凝土结构为主。众所周知，混凝土工程一旦出现耐久性问题，其修复难度非常大，所以，沿海水利工程应十分注重耐久性设计。长期以来，众多沿海水利工程主要使用普通水泥，在现场根据要求拌制相应的耐海水侵蚀混凝土，但是由于现场拌制工艺及质量控制问题，一些结构很难达到理想的设计使用寿命。不良施工会影响混凝土结构的耐久性，如混凝土拌制工艺缺陷、掺合料用量不够正确、钢筋保护层厚度不足等，这些都会使混凝土结构无法达到预定的使用年限。影响沿海水利工程耐久性的原因众多，除了结构设计、施工维护等因素外，其使用的建筑材料是最为重要的因素之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥的方法，其生产方法按照重量份数计包括以下原料：硫铝酸盐水泥熟料44～48份、早强剂6～8份、减水剂0.6～0.8份、引气剂0.004～0.006份、缓凝剂0.4～0.7份、钢渣10～16份、建筑垃圾24～28份和自制活化剂0.09～0.12份。
其生产方法包括以下步骤：
S1：将建筑垃圾和水进行混合后进行粉碎，然后进行烘干，使水分低于1.4％；钢渣进行干燥，干燥后的钢渣含水量低于2.8％，备用。
S2：将步骤S1中的干燥后得到的建筑垃圾颗粒和钢渣混合用水泥磨机研磨，然后过100～150目网晒，再和硫铝酸盐水泥熟料、早强剂和自制活化剂混合加入到水泥磨机中，喷雾划水，磨粉温度控制在100～120℃，最后得到物料即散装水泥。
S3：将步骤S2中的散装水泥和减水剂、引气剂和缓凝剂再次加入水泥磨机中充分混合，然后经均匀化处理后得到所述抗海水腐蚀水泥。
进一步地，所述硫铝酸盐水泥熟料通过将锂云母提取锂后的废渣30％～45％、石灰石25％～35％、天然石膏15％～20％、低品位铝矾土14％～20％，经混合、造粒、干燥、煅烧和快速冷却得到。
进一步地，所述自制活化剂是将萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺配制而成，其中萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺的重量比为(20～30):(5～12):(0.005～0.015):(6～10):(0.05～0.2)。
进一步地，所述减水剂为通过以下方法获得：向反应釜中加入水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠和α-萘酚，将反应釜温度升至90～95℃搅拌1.5～2h，然后加入pH调节剂，调节溶液pH值至8～8.5，缓慢滴加甲醛溶液，保温搅拌3～5h，最后加入萘系磺酸染料中间体废液，在80～85℃下共聚1.5～2h后得到。
更进一步地，所述水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠、α-萘酚、甲醛和萘系磺酸染料中间体废液的质量比为(1～2):(1.35～1.6):(0.4～0.48):(5.5～8):(1.55～1.85):(1～1.5)。
进一步地，所述早强剂为木质素、糖蜜酒精废液冻干粉、β-萘磺酸甲醛聚合物和超细氧化钙按照质量比为1:(0.92～0.98):(0.85～0.95):(1.12～1.16)配料、均匀化和粉磨工艺制备而成。
进一步地，所述引气剂是仲烷基磺酸钠，具有良好的去污和乳化力，耐硬水和发泡力好，生物降解性极佳，其质量指标为：外观：浅黄色膏状物、PH值：7±1、含量：≥60％、渗透力：3～5秒(4g/L)、盐含量：≤4％。
进一步地，缓凝剂是羟基羧酸盐；其由羟基、羧酸盐、蛋白质、脂肪酸、糖类化合物等高分子材料，经生物发酵浓缩而成。
进一步地，所述建筑垃圾为工程渣土、砖瓦碎块、混凝土块和石灰石混合以任意比例组合得到的混合材料。
进一步地，所述钢渣为炼钢厂的的转炉钢渣和废弃钢渣。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、随着近些年来建筑业的快速发展，建筑产生的垃圾总量增加迅速，目前，大部分建筑垃圾的再利用途径为一般性回填或者作为建筑物或道路的基础，造成了资源浪费，同时还可能造成二次污染，本发明利用建筑垃圾来生产水泥，达到保护环境、节约资源、发展低碳循环经济的目的；另外本发明抗海水腐蚀水泥的生产方法施工使用操作简便，易于控制质量，能够大幅度降低产品成本，改善工作环境，并能明显改善水泥的性能，生产工艺简单，产品可以长期储存，具有较好的经济和社会效益。
2、高品位铝矾土资源已紧缺，且价格不断攀升，硫铝酸盐水泥作为一种价格相对较低的产品已较难承受其高昂的原料价格，本发明中的抗海水腐蚀水泥以价格较低的低品位铝矾土和锂云母提取锂后的废渣、石灰石、天然石膏按一定比例配置而成，代替铝矿生产所得的硫铝酸盐水泥熟料按设计配比制得，其中锂云母提取锂后的废渣和低品位铝矾土来源比较广泛、价格低廉，因此具有良好的经济和社会效益，同时为硫铝酸盐水泥的生产提供了广阔的前景；同时解决了锂云母提取锂的废渣造成浪费问题，而且本发明抗海水腐蚀水泥还具有低碱度，耐酸碱，早强快硬，后期强度持续增长，利于提高钢筋混凝土的安全性和耐久性，适用于港口、海塘、海岸防护、跨海大桥、海上加油站等海上工程建设。
3、采用本发明抗海水腐蚀水泥配制的浆体结构具有很好的致密性和体积稳定性，提高了混凝土抗渗性、抗冻性，具有很高的抗氯离子扩散性及很高的抗硫酸盐侵蚀性，满足海洋工程建设的需要，解决海洋工程中受海水中盐类侵蚀和海水冲刷后出现建筑损毁、寿命期短等破坏性强问题，克服硅酸盐水泥的早期水化速度较慢，强度低等方面的不足之处。
4、本发明中绿色生态水泥的自制活化剂是以将萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺按一定比例配制而成，可以提高水泥产量，同时可提高粉磨效率，水泥强度，还可提高水泥浆体的密实性，渗透性，使砂浆流动性好，粘结性强、不易收缩、不易产生裂缝。
5、本发明中，抗海水腐蚀水泥加入了早强剂，按照以下方法：向反应釜中加入水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠和α-萘酚，将反应釜温度升至90～95℃搅拌1.5～2h，然后加入pH调节剂，调节溶液pH值至8～8.5，缓慢滴加甲醛溶液，保温搅拌3～5h，最后加入萘系磺酸染料中间体废液，在80～85℃下共聚1.5～2h后得到，和本发明中通过木质素、糖蜜酒精废液冻干粉、β-萘磺酸甲醛聚合物和超细氧化钙一定比例制得的早强剂相互协同，能够加速水泥水化、达到提高砂浆早期强度的效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，按照重量份数计包括以下原料：硫铝酸盐水泥熟料44份、早强剂6份、减水剂0.6份、引气剂0.004份、缓凝剂0.4份、钢渣10份、建筑垃圾24份和自制活化剂0.09份。
其生产方法包括以下步骤：
S1：将建筑垃圾和水进行混合后进行粉碎，然后进行烘干，使水分低于1.4％；钢渣进行干燥，干燥后的钢渣含水量低于2.8％，备用。
S2：将步骤S1中的干燥后得到的建筑垃圾颗粒和钢渣混合用水泥磨机研磨，然后过100目网晒，再和硫铝酸盐水泥熟料、早强剂和自制活化剂混合加入到水泥磨机中，喷雾划水，磨粉温度控制在100℃，最后得到物料即散装水泥。
S3：将步骤S2中的散装水泥和减水剂、引气剂和缓凝剂再次加入水泥磨机中充分混合，然后经均匀化处理后得到所述抗海水腐蚀水泥。
其中，所述硫铝酸盐水泥熟料通过将锂云母提取锂后的废渣30％、石灰石35％、天然石膏15％、低品位铝矾土20％，经混合、造粒、干燥、煅烧和快速冷却得到。
所述自制活化剂是将萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺配制而成，其中萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺的重量比为20:5:0.005:6:0.05。
所述减水剂为通过以下方法获得：向反应釜中加入水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠和α-萘酚，将反应釜温度升至90℃搅拌1.5h，然后加入pH调节剂，调节溶液pH值至8，缓慢滴加甲醛溶液，保温搅拌3h，最后加入萘系磺酸染料中间体废液，在80℃下共聚1.5h后得到；其中水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠、α-萘酚、甲醛和萘系磺酸染料中间体废液的质量比为1:1.35:0.4:5.5:1.55:1。
所述早强剂为木质素、糖蜜酒精废液冻干粉、β-萘磺酸甲醛聚合物和超细氧化钙按照质量比为1:0.92:0.85:1.12配料、均匀化和粉磨工艺制备而成。
实施例2
一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，按照重量份数计包括以下原料：硫铝酸盐水泥熟料48份、早强剂8份、减水剂0.8份、引气剂0.006份、缓凝剂0.7份、钢渣16份、建筑垃圾28份和自制活化剂0.12份。
其生产方法包括以下步骤：
S1：将建筑垃圾和水进行混合后进行粉碎，然后进行烘干，使水分低于1.4％；钢渣进行干燥，干燥后的钢渣含水量低于2.8％，备用。
S2：将步骤S1中的干燥后得到的建筑垃圾颗粒和钢渣混合用水泥磨机研磨，然后过150目网晒，再和硫铝酸盐水泥熟料、早强剂和自制活化剂混合加入到水泥磨机中，喷雾划水，磨粉温度控制在120℃，最后得到物料即散装水泥。
S3：将步骤S2中的散装水泥和减水剂、引气剂和缓凝剂再次加入水泥磨机中充分混合，然后经均匀化处理后得到所述抗海水腐蚀水泥。
其中，所述硫铝酸盐水泥熟料通过将锂云母提取锂后的废渣45％、石灰石25％、天然石膏15％、低品位铝矾土15％，经混合、造粒、干燥、煅烧和快速冷却得到。
所述自制活化剂是将萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺配制而成，其中萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺的重量比为30:12:0.015:10:0.2。
所述减水剂为通过以下方法获得：向反应釜中加入水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠和α-萘酚，将反应釜温度升至95℃搅拌2h，然后加入pH调节剂，调节溶液pH值至8.5，缓慢滴加甲醛溶液，保温搅拌5h，最后加入萘系磺酸染料中间体废液，在85℃下共聚2h后得到；其中水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠、α-萘酚、甲醛和萘系磺酸染料中间体废液的质量比为2:1.6:0.48:8:1.85:1.5。
所述早强剂为木质素、糖蜜酒精废液冻干粉、β-萘磺酸甲醛聚合物和超细氧化钙按照质量比为1:0.98:0.95:1.16配料、均匀化和粉磨工艺制备而成。
实施例3
一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，按照重量份数计包括以下原料：硫铝酸盐水泥熟料46份、早强剂7份、减水剂0.7份、引气剂0.005份、缓凝剂0.6份、钢渣14份、建筑垃圾26份和自制活化剂0.11份。
其生产方法包括以下步骤：
S1：将建筑垃圾和水进行混合后进行粉碎，然后进行烘干，使水分低于1.4％；钢渣进行干燥，干燥后的钢渣含水量低于2.8％，备用。
S2：将步骤S1中的干燥后得到的建筑垃圾颗粒和钢渣混合用水泥磨机研磨，然后过120目网晒，再和硫铝酸盐水泥熟料、早强剂和自制活化剂混合加入到水泥磨机中，喷雾划水，磨粉温度控制在110℃，最后得到物料即散装水泥。
S3：将步骤S2中的散装水泥和减水剂、引气剂和缓凝剂再次加入水泥磨机中充分混合，然后经均匀化处理后得到所述抗海水腐蚀水泥。
其中，所述硫铝酸盐水泥熟料通过将锂云母提取锂后的废渣38％、石灰石30％、天然石膏16％、低品位铝矾土16％，经混合、造粒、干燥、煅烧和快速冷却得到。
所述自制活化剂是将萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺配制而成，其中萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺的重量比为25:8:0.009:8:0.15。
所述减水剂为通过以下方法获得：向反应釜中加入水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠和α-萘酚，将反应釜温度升至92℃搅拌2h，然后加入pH调节剂，调节溶液pH值至8.2，缓慢滴加甲醛溶液，保温搅拌4h，最后加入萘系磺酸染料中间体废液，在83℃下共聚2h后得到；其中水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠、α-萘酚、甲醛和萘系磺酸染料中间体废液的质量比为1.5:1.42:0.45:6.8:1.78:1.3。
所述早强剂为木质素、糖蜜酒精废液冻干粉、β-萘磺酸甲醛聚合物和超细氧化钙按照质量比为1:0.94:0.92:1.14配料、均匀化和粉磨工艺制备而成。
实验例
性能测试试验—水泥性能检测：将实施例1～3中生产得到的水泥进行性能测试，其检测结果如表1所示，
表1.主要性能检测结果：
从表1中可以看出，本发明实施例1～3制备的水泥具有较优异的流动性能、抗折强度性能和抗压强度性能。
Claims (9)
1.一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，按照重量份数计包括以下原料：硫铝酸盐水泥熟料44～48份、早强剂6～8份、减水剂0.6～0.8份、引气剂0.004～0.006份、缓凝剂0.4～0.7份、钢渣10～16份、建筑垃圾24～28份和自制活化剂0.09～0.12份；
其生产方法包括以下步骤：
S1：将建筑垃圾和水进行混合后进行粉碎，然后进行烘干，使水分低于1.4％；钢渣进行干燥，干燥后的钢渣含水量低于2.8％，备用；
S2：将步骤S1中的干燥后得到的建筑垃圾颗粒和钢渣混合用水泥磨机研磨，然后过100～150目网晒，再和硫铝酸盐水泥熟料、早强剂和自制活化剂混合加入到水泥磨机中，喷雾划水，磨粉温度控制在100～120℃，最后得到物料即散装水泥；
S3：将步骤S2中的散装水泥和减水剂、引气剂和缓凝剂再次加入水泥磨机中充分混合，然后经均匀化处理后得到所述抗海水腐蚀水泥；
其中，所述硫铝酸盐水泥熟料通过将锂云母提取锂后的废渣30％～45％、石灰石25％～35％、天然石膏15％～20％、低品位铝矾土14％～20％，经混合、造粒、干燥、煅烧和快速冷却得到。
2.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，所述自制活化剂是将萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺配制而成，其中萘磺酸盐甲醛缩合物、硫酸铝、羟基化合物、硫酸钙和三乙醇胺的重量比为(20～30):(5～12):(0.005～0.015):(6～10):(0.05～0.2)。
3.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，所述减水剂为通过以下方法获得：向反应釜中加入水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠和α-萘酚，将反应釜温度升至90～95℃搅拌1.5～2h，然后加入pH调节剂，调节溶液pH值至8～8.5，缓慢滴加甲醛溶液，保温搅拌3～5h，最后加入萘系磺酸染料中间体废液，在80～85℃下共聚1.5～2h后得到。
4.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，所述早强剂为木质素、糖蜜酒精废液冻干粉、β-萘磺酸甲醛聚合物和超细氧化钙按照质量比为1:(0.92～0.98):(0.85～0.95):(1.12～1.16)配料、均匀化和粉磨工艺制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，所述引气剂是仲烷基磺酸钠，具有良好的去污和乳化力，耐硬水和发泡力好，生物降解性极佳，其质量指标为：外观：浅黄色膏状物、PH值：7±1、含量：≥60％、渗透力：3～5秒(4g/L)、盐含量：≤4％。
6.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，缓凝剂为羟基羧酸盐。
7.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，所述建筑垃圾为工程渣土、砖瓦碎块、混凝土块和石灰石混合以任意比例组合得到的混合材料。
8.根据权利要求1所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，所述钢渣为炼钢厂的的转炉钢渣和废弃钢渣。
9.根据权利要求3所述的一种用建筑垃圾生产抗海水腐蚀水泥，其特征在于，所述水、对氨基苯磺酸钠、亚硫酸钠、α-萘酚、甲醛和萘系磺酸染料中间体废液的质量比为(1～2):(1.35～1.6):(0.4～0.48):(5.5～8):(1.55～1.85):(1～1.5)。
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