CN113354343A - 一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法 - Google Patents

一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，将道路中的二灰碎石拆除废料进行破碎，筛分选取获得再生细骨料；筛分后的再生细骨料、粉煤灰、矿渣和MgO均匀混合形成搅拌物；向水玻璃中加入氢氧化钠固体以及水，搅拌至氢氧化钠固体溶解形成混合碱激发剂；将混合碱激发剂加入搅拌物中，搅拌形成地聚合物砂浆；将搅拌形成的地聚合物砂浆注入混凝土预制砌块模具，接着振动热压固化成型，静置后脱模，获得地聚合物砌块坯体；对地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护以及自然养护；本发明提供的制备方法还可根据实际需要，选用不同的模具将地聚合物砂浆制成不同类型及用途的砌块（如护坡砖、路面砖等），且养护周期较短，可以实现规模化生产。

Description

一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法
技术领域
本发明涉及一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，属于再生材料领域。
背景技术
随着我国交通事业的迅速发展，许多公路进入改扩建时期，工程固体废料的产生也越来越多，废料长期堆积不仅造成砂石资源的浪费，还会使有害物质渗入到地下，污染土壤及地下水，产生的粉尘颗粒悬浮于空气中也会影响空气质量，危害人体健康。对于道路基层中的废弃二灰碎石目前主要用于基层冷再生，但由于冷再生施工过程中原基层废旧混合料中的再生细骨料含泥量较高，所以再生细骨料的利用率较低，如何合理的、最大限度的利用再生细骨料，节约砂石资源，减少废弃旧料对环境的污染，已成为目前提升旧路二灰碎石原基层废旧混合料利用率的关键。
发明内容
本发明提供一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，节约了制作砌块的成本，同时又拓宽了二灰碎石细骨料的应用范围。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，具体包括以下步骤：
第一步，将道路中的二灰碎石拆除废料进行破碎，筛分选取获得再生细骨料，作为混凝土预制砌块骨料；
第二步，将筛分后的再生细骨料、粉煤灰、矿渣和MgO均匀混合形成搅拌物，其中再生细骨料、粉煤灰、矿渣和MgO的质量份数比为111.1-171.4：50：5-10:1.5-4.5；
第三步，称取质量份数为30.0-62.5份的水玻璃，向水玻璃中加入质量份数为5.2-9.0份的氢氧化钠固体以及质量份数为00.0-22.7份的水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂；
第四步，将混合碱激发剂加入搅拌物中，搅拌形成地聚合物砂浆；
第五步，将搅拌形成的地聚合物砂浆注入混凝土预制砌块模具，接着振动热压固化成型，经过静置16-24小时后脱模，获得地聚合物砌块坯体；
第六步，将地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护；
第七步，蒸汽养护后进行自然养护，在自然养护期间采用人工或者机械喷洒方式进行喷水，持续若干天后得到地聚合物砌块；
作为本发明的进一步优选，第一步中，筛分选取的再生细骨料粒径范围在0.00mm≦D<4.75mm；
作为本发明的进一步优选，第一步中，获取的再生细骨料含泥量小于3.0%；
作为本发明的进一步优选，第二步中，加入的矿渣活性指数≧75%，烧失量＜3.0%；
作为本发明的进一步优选，第三步中，水玻璃的固含量为35.8%，其中水玻璃中SiO2的质量分数为27.28%，Na2O的质量分数为8.52%，波美度为39°，比重范围为1.370-1.375，模数范围为3.1-3.4；
氢氧化钠固体纯度≧99%；
作为本发明的进一步优选，第四步中，混合碱激发剂加入搅拌物中搅拌的时间为3-5分钟；
作为本发明的进一步优选，第五步中，振动热压固化成型时，振动频率为4000-4500次/min，振动时间为60s，成型压力为40kN；
作为本发明的进一步优选，第六步中，蒸汽恒温养护温度为50-70℃，养护时间为24小时；
作为本发明的进一步优选，第七步中，在自然养护期间每天至少进行2次喷水，持续7-14天后得到地聚合物砌块。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的制备方法以少量矿渣与粉煤灰混合共同作为胶凝材料，利用了矿渣与碱激发剂的水化产物对粉煤灰的水化反应起诱导作用，充分发挥了矿渣与粉煤灰之间的协同作用，大大增加了粉煤灰地聚合物砌块的强度；
2、本发明提供的制备方法掺入了少量的MgO，弥补了粉煤灰基地聚合物的收缩性较高的缺点，减少了胶凝材料表面的微裂缝，提高了砌块的抗侵蚀能力；
3、本发明提供的制备方法减少了二灰碎石废料的堆积而造成的环境污染，实现了废弃二灰碎石的资源化，既节约了成本，又拓宽了二灰碎石细骨料的应用范围；
4、本发明提供的制备方法制得的砌块强度较高，可根据实际需要，选用不同的模具和养护条件将地聚合物砂浆制成不同类型的砌块（如护坡砖、路面砖等），且养护周期较短，可以实现规模化生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明提供的工艺流程图。
具体实施方式
为了最大限度的利用再生细骨料，本申请引入碱激发地聚合物，其作为一种绿色建筑胶凝材料，可以实现对工业固体废弃物的处置与资源化利用，从而达到减少固废污染的目的。本申请制备方法的最主要原理是基于二灰碎石再生细骨料中存在大量活性已失但富含硅铝元素的粉煤灰等物质，可以作为碱激发的原材料，剩余部分则可以作为混凝土预制砌块的细骨料。
图1所示是本申请的流程图，具体的步骤如下：
一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
第一步，将道路中的二灰碎石拆除废料进行破碎，筛分选取粒径范围在0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料，获取的再生细骨料含泥量小于3.0%，作为混凝土预制砌块骨料。
第二步，由于粉煤灰的活性较低，强度在常温下发展缓慢，而矿渣与碱激发剂的水化产物对粉煤灰的水化反应起诱导作用，加入少量矿渣可以充分发挥了矿渣与粉煤灰之间的协同作用，大大提高了粉煤灰地聚合物砌块的强度，同时MgO水化膨胀具有延迟性与不可逆性，生成的Mg( OH)2晶体化学性质稳定，其在地聚合物形成的浆体完全硬化后填充砌块内部孔洞、毛细孔及裂纹孔隙，改善砌块的内部孔结构，阻塞渗水途径并提高混凝土的抗渗性能，因此将筛分后的再生细骨料、粉煤灰、矿渣和MgO均匀混合形成搅拌物，其中再生细骨料、粉煤灰、矿渣和MgO的质量份数比为111.1-171.4：50：5-10:1.5-4.5，其中加入的矿渣活性指数≧75%，烧失量＜3.0%，粉煤灰满足GB/T 1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的规范要求。
第三步，称取质量份数为30.0-62.5份的水玻璃，向水玻璃中加入质量份数为5.2-9.0份的氢氧化钠固体以及质量份数为00.0-22.7份的水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂，其中，水玻璃的固含量为35.8%，其中水玻璃中SiO2的质量分数为27.28%，Na2O的质量分数为8.52%，波美度为39°，比重范围为1.370-1.375，模数范围为3.1-3.4；氢氧化钠固体纯度≧99%。
第四步，将混合碱激发剂加入搅拌物中，搅拌时间为3-5分钟形成地聚合物砂浆。
第五步，将搅拌形成的地聚合物砂浆注入混凝土预制砌块模具，在实际操作时，可选取不同的模具，制作成不同类型的砌块（如护坡砖、路面砖等），接着振动热压固化成型，经过静置16-24小时后脱模，获得地聚合物砌块坯体；为了更好的实现砌块成型，振动热压固化成型时，振动频率为4000-4500次/min，振动时间为60s，成型压力为40kN。
第六步，将地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护温度为50-70℃，养护时间为24小时。
第七步，蒸汽养护后进行自然养护，在自然养护期间采用人工或者机械喷洒方式进行喷水，在自然养护期间每天至少进行2次喷水，持续7-14天后得到地聚合物砌块。
接着本申请基于上述阐述的制备方法，给出了多个实施例，具体如下：
实施例1
按照以下步骤对原材料进行拌和：
第一步，将道路中二灰碎石拆除废料进行破碎、筛分，选取0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料作为混凝土预制砌块骨料；
第二步，将171.4份0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料与50份粉煤灰、5份矿渣、1.5份的MgO均匀混合，形成混合搅拌物；
第三步，称取34.8份的水玻璃，向水玻璃中加入5.2份氢氧化钠固体、22.7份水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂；
第四步，将第三步形成的碱激发剂加入混合物搅拌物中，搅拌5分钟形成地聚合物砂浆；
第五步，将获取的地聚合物砂浆进行放入混凝土预制砌块模具，然后振动热压固化成型，24小时后脱模，得到地聚合物混凝土砌块坯体；
第六步，成型后的地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度为70℃，养护时间为24小时；
第七步，蒸汽养护完后进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式进行喷水，每天至少2次，自然养护14天后得到地聚合物砌块。
总结：制作基于二灰碎石再生细骨料的地聚合物砌块，测得试件14d龄期的抗压强度为25.4MPa。
实施例2
按照以下步骤对原材料进行拌和：
第一步，将道路中二灰碎石拆除废料进行破碎、筛分，选取0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料作为混凝土预制砌块骨料；
第二步，将111.1份0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料与50份粉煤灰、5份矿渣、1.5份的MgO均匀混合，形成混合搅拌物；
第三步，称取34.8份的水玻璃，向水玻璃中加入5.2份氢氧化钠固体、22.7份水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂；
第四步，将第三步形成的碱激发剂加入混合物搅拌物中，搅拌5分钟形成地聚合物砂浆；
第五步，将获取的地聚合物砂浆进行放入混凝土预制砌块模具，然后振动热压固化成型，24小时后脱模，得到地聚合物混凝土砌块坯体；
第六步，成型后的地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度为70℃，养护时间为24小时；
第七步，蒸汽养护完后进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式进行喷水，每天至少2次，自然养护14天后得到地聚合物砌块。
总结：制作基于二灰碎石再生细骨料的地聚合物砌块，测得试件14d龄期的抗压强度为30.1MPa。
实施例3
按照以下步骤对原材料进行拌和：
第一步，将道路中二灰碎石拆除废料进行破碎、筛分，选取0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料作为混凝土预制砌块骨料；
第二步，将111.1份0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料与50份粉煤灰、10份矿渣、4.5份的MgO均匀混合，形成混合搅拌物；
第三步，称取38.4份的水玻璃，向水玻璃中加入7.4份氢氧化钠固体、20.4份水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂；
第四步，将第三步形成的碱激发剂加入混合物搅拌物中，搅拌5分钟形成地聚合物砂浆；
第五步，将获取的地聚合物砂浆进行放入混凝土预制砌块模具，然后振动热压固化成型，24小时后脱模，得到地聚合物混凝土砌块坯体；
第六步，成型后的地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度为70℃，养护时间为24小时；
第七步，蒸汽养护完后进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式进行喷水，每天至少2次，自然养护14天后得到地聚合物砌块。
总结：制作基于二灰碎石再生细骨料的地聚合物砌块，测得试件14d龄期的抗压强度为38.3MPa。
实施例4
按照以下步骤对原材料进行拌和：
第一步，将道路中二灰碎石拆除废料进行破碎、筛分，选取0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料作为混凝土预制砌块骨料；
第二步，将171.4份0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料与50份粉煤灰、10份矿渣、1.5份的MgO均匀混合，形成混合搅拌物；
第三步，称取39.8份的水玻璃，向水玻璃中加入4.7份氢氧化钠固体、14.5份水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂；
第四步，将第三步形成的碱激发剂加入混合物搅拌物中，搅拌5分钟形成地聚合物砂浆；
第五步，将获取的地聚合物砂浆进行放入混凝土预制砌块模具，然后振动热压固化成型，24小时后脱模，得到地聚合物混凝土砌块坯体；
第六步，成型后的地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度为70℃，养护时间为24小时；
第七步，蒸汽养护完后进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式进行喷水，每天至少2次，自然养护14天后得到地聚合物砌块。
总结：制作基于二灰碎石再生细骨料的地聚合物砌块，测得试件14d龄期的抗压强度为37.4MPa。
实施例5
按照以下步骤对原材料进行拌和：
第一步，将道路中二灰碎石拆除废料进行破碎、筛分，选取0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料作为混凝土预制砌块骨料；
第二步，将111.1份0.00mm≦D<4.75mm的再生细骨料与50份粉煤灰、10份矿渣、1.5份的MgO均匀混合，形成混合搅拌物；
第三步，称取54.7份的水玻璃，向水玻璃中加入8.2份氢氧化钠固体、5份水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂；
第四步，将第三步形成的碱激发剂加入混合物搅拌物中，搅拌5分钟形成地聚合物砂浆；
第五步，将获取的地聚合物砂浆进行放入混凝土预制砌块模具，然后振动热压固化成型，24小时后脱模，得到地聚合物混凝土砌块坯体；
第六步，成型后的地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护，蒸汽恒温养护时温度为70℃，养护时间为24小时；
第七步，蒸汽养护完后进行自然养护，自然养护期间使用人工或机械喷洒方式进行喷水，每天至少2次，自然养护14天后得到地聚合物砌块。
总结：制作基于二灰碎石再生细骨料的地聚合物砌块，测得试件14d龄期的抗压强度为49.5MPa。
综上可知，矿渣以及MgO加入的质量份数适度，混合碱激发剂质量份数越多，可以使制得的砌块抗压强度达到最佳，提高了砌块的抗侵蚀能力。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
第一步，将道路中的二灰碎石拆除废料进行破碎，筛分选取获得再生细骨料，作为混凝土预制砌块骨料；
第二步，将筛分后的再生细骨料、粉煤灰、矿渣和MgO均匀混合形成搅拌物，其中再生细骨料、粉煤灰、矿渣和MgO的质量份数比为111.1-171.4：50：5-10:1.5-4.5；
第三步，称取质量份数为30.0-62.5份的水玻璃，向水玻璃中加入质量份数为5.2-9.0份的氢氧化钠固体以及质量份数为00.0-22.7份的水，搅拌至氢氧化钠固体溶解并冷却至室温，形成混合碱激发剂；
第四步，将混合碱激发剂加入搅拌物中，搅拌形成地聚合物砂浆；
第五步，将搅拌形成的地聚合物砂浆注入混凝土预制砌块模具，接着振动热压固化成型，经过静置16-24小时后脱模，获得地聚合物砌块坯体；
第六步，将地聚合物砌块坯体进行蒸汽养护；
第七步，蒸汽养护后进行自然养护，在自然养护期间采用人工或者机械喷洒方式进行喷水，持续若干天后得到地聚合物砌块。
2.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第一步中，筛分选取的再生细骨料粒径范围在0.00mm≦D＜4.75mm。
3.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第一步中，获取的再生细骨料含泥量小于3.0%。
4.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第二步中，加入的矿渣活性指数≧75%，烧失量＜3.0%。
5.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第三步中，水玻璃的固含量为35.8%，其中水玻璃中SiO2的质量分数为27.28%，Na2O的质量分数为8.52%，波美度为39°，比重范围为1.370-1.375，模数范围为3.1-3.4；
氢氧化钠固体纯度≧99%。
6.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第四步中，混合碱激发剂加入搅拌物中搅拌的时间为3-5分钟。
7.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第五步中，振动热压固化成型时，振动频率为4000-4500次/min，振动时间为60s，成型压力为40kN。
8.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第六步中，蒸汽恒温养护温度为50-70℃，养护时间为24小时。
9.根据权利要求1所述的利用废弃二灰碎石细骨料制备混凝土预制砌块的方法，其特征在于：第七步中，在自然养护期间每天至少进行2次喷水，持续7-14天后得到地聚合物砌块。
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