CN116283150A - 再生流态回填材料及制备方法 - Google Patents

再生流态回填材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种再生流态回填材料及制备方法，具体涉及建筑垃圾回收处理技术领域。该再生流态回填材料包括按重量份数计的如下组分：水泥50份‑100份，粉煤灰40份‑80份，冗余土1300份‑1500份和水250份‑350份；其中，使用加气混凝土微粉按照水泥重量的0％‑30％替代水泥；使用再生骨料按照冗余土重量的0％‑100％替代冗余土。该再生流态回填材料，采用加气混凝土微粉替代部分胶凝材料掺加的方式降低生产成本；同时将建筑垃圾中的再生骨料与冗余土复掺方式调节基料粒径分布，搭建骨架结构，从而提高再生流态回填材料的强度。该再生流态回填材料流动性好，和易性好，28d抗压强度可达0.4MPa‑1.2MPa。

Description

再生流态回填材料及制备方法
技术领域
本发明涉及建筑垃圾回收处理技术领域，尤其是涉及一种再生流态回填材料及制备方法。
背景技术
目前，行业内普遍的再生流态回填材料主要由建筑垃圾筛除的冗余土作为主要基料，外加水泥、白灰、粉煤灰等传统胶凝材料作为增强材料。
现有再生流态回填材料的强度主要依赖水泥、白灰等传统胶凝材料，成本较高，同时受限于建筑垃圾冗余土的质量，极易出现质量波动，导致产生质量事故。水泥白灰等传统胶凝材料主要依赖矿山开采、高温窑烧获得，随着对环保的重视及产业升级，其成本呈上升态势。建筑垃圾冗余土及工程渣土受原料及处理工艺的影响，泥土含量及粒径对再生流态回填材料的强度影响较大。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种再生流态回填材料，以缓解现有的技术中再生流态回填材料成本升高以及建筑垃圾冗余土及工程渣土导致再生流态回填材料强度不稳定的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供了一种再生流态回填材料，包括按重量份数计的如下组分：水泥50份-100份，粉煤灰40份-80份，冗余土1300份-1500份和水250份-350份；
其中，使用加气混凝土微粉按照水泥重量的0％-30％替代水泥；
使用再生骨料按照冗余土重量的0％-100％替代冗余土。
可选地，所述加气混凝土微粉的粒径＜0.15mm。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配范围为0mm-31.5mm。
可选地，还包括按照重量份数计的碱激发剂3份-10份。
优选地，所述碱激发剂包括工业烧碱、水玻璃和硫酸钠中的至少一种。
可选地，所述粉煤灰的含水量为15wt.％-25wt.％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：0mm＜粒径≤5mm的再生骨料重量占比为0％-40％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：5mm＜粒径≤10mm的再生骨料重量占比为0％-30％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：10mm＜粒径≤25mm的再生骨料重量占比为20％-40％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：25mm＜粒径≤31.5mm的再生骨料重量占比为0％-30％。
本发明的第二方面提供了所述的再生流态回填材料的制备方法，将所有原料混合均匀即可得到。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果:
本发明提供的再生流态回填材料，通过采用加气混凝土微粉替代部分胶凝材料掺加的方式降低生产成本；同时将建筑垃圾中的再生骨料与冗余土复掺方式调节基料粒径分布，搭建骨架结构，从而提高再生流态回填材料的强度。本发明提供的再生流态回填材料流动性好，和易性好，28d抗压强度可达0.4MPa-1.2MPa，满足现阶段回填工程要求。
本发明提供的再生流态回填材料的制备方法，将所有原料混合均匀即可得到，制备简单，设备要求低，适合工业化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
本发明的第一方面提供了一种再生流态回填材料，包括按重量份数计的如下组分：水泥50份-100份，粉煤灰40份-80份，冗余土1300份-1500份和水250份-350份；
其中，使用加气混凝土微粉按照水泥重量的0％-30％替代水泥；
使用再生骨料按照冗余土重量的0％-100％替代冗余土。
本发明提供的再生流态回填材料，通过采用加气混凝土微粉替代部分胶凝材料掺加的方式降低生产成本；同时将建筑垃圾中的再生骨料与冗余土复掺方式调节基料粒径分布，搭建骨架结构，从而提高再生流态回填材料的强度。本发明提供的再生流态回填材料流动性好，和易性好，28d抗压强度可达0.4MPa-1.2MPa，满足现阶段回填工程要求。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。
粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。
粉煤灰在再生流态回填材料中的活性主要来自活性SiO2(玻璃体SiO2)和活性A12O3(玻璃体A12O3)在一定碱性条件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO2、活性A12O3和f-CaO(游离氧化钙)都是活性的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏(CaSO4)的形式存在，它对粉煤灰早期强度的发挥有一定作用，因此粉煤灰中的硫对粉煤灰活性也是有利组成。粉煤灰中的钙含量在3％左右，它对胶凝体的形成是有利的。
湿排粉煤灰是采用较多量的水，直接从喷淋除尘器中或静电除尘器下将粉煤灰稀释成流体，用泵和管道打入粉煤灰沉淀池中。湿排粉煤灰进行脱水处理后就得到粉煤灰粉体。在本发明的一些实施方式中，粉煤灰的重量份数典型但不限于为40份、50份、60份、70份或80份。
冗余土是建筑垃圾经过一级破碎、筛分除土等工艺处理后而得到的一种粒径小于15mm碎石土混合料，经压实后具有较高地基承载力，在再生流态回填材料中作为基材。当建筑垃圾在除土处理工艺环节中出现堵筛等情况，导致建筑垃圾冗余土常常出现砂石含量极低、土颗粒较细的情况，采用该种冗余土生产的再生流态回填材料强度也会明显降低，也会消耗大量胶凝材料。另外，部分开槽产生的工程渣土也存在以上的情况。在本发明的一些实施方式中，冗余土的重量份数典型但不限于为1300份、1400份或1500份。
加气混凝土微粉是加气混凝土回收后破碎粉碎后得到的微粉，组成是以硅质材料(砂、粉煤灰及含硅尾矿等)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料。加气混凝土微粉具有一定的活性可进行资源化利用。同时，加气混凝土由于密度明显低于常见建筑垃圾，可方便将其从建筑垃圾中分离出来；另外，加气混凝土耐磨性较差，方便磨碎且节省能源。在本发明的一些实施方式中，水泥的重量份数典型但不限于为50份、60份、70份、80份、90份或100份。在本发明的一些实施方式中，加气混凝土微粉的重量典型但不限于为水泥重量的0％、5％、10％、15％、20％、25％或30％。
再生骨料是指建筑垃圾通过破碎、多级筛分和除杂等工序，形成不同级配颗粒集料，根据冗余土的级配情况将这些不同级配的再生骨料掺入，为再生回填材料提供骨架支撑结构。在本发明的一些实施方式中，再生骨料的重量典型但不限于为冗余土重量的0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。
由于粉煤灰、冗余土、加气混凝土微粉和再生骨料在常温下与水几乎没有反应，但存在碱激发剂的条件下，具有胶凝性质。在本发明的一些实施方式中，碱激发剂的重量份数典型但不限于为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份。
可选地，所述加气混凝土微粉的粒径＜0.15mm。建筑垃圾微粉的活性与微粉粒径紧密相关，微粉粒径越小，其反应活性越高。同时考虑到球磨设备的效率及能耗，建议将加气混凝土微粉粒径范围设定在0-0.15mm。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配范围为0mm-31.5mm。
可选地，还包括按照重量份数计的碱激发剂3份-10份。
优选地，所述碱激发剂包括工业烧碱、水玻璃和硫酸钠中的至少一种。
可选地，所述粉煤灰的含水量为15wt.％-25wt.％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：0mm＜粒径≤5mm的再生骨料重量占比为0％-40％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：5mm＜粒径≤10mm的再生骨料重量占比为0％-30％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：10mm＜粒径≤25mm的再生骨料重量占比为20％-40％。
可选地，所述再生骨料的颗粒级配构成为：25mm＜粒径≤31.5mm的再生骨料重量占比为0％-30％。
本发明采用的颗粒级配构成，粗骨料和细骨料粒级连续，流动性好；并且骨料之间互相填充，降低材料的空隙率，提高再生流态回填材料固化后的强度。
本发明的第二方面提供了所述的再生流态回填材料的制备方法，将所有原料混合均匀即可得到。
本发明提供的再生流态回填材料的制备方法，将所有原料混合均匀即可得到，制备简单，设备要求低，适合工业化生产。
下面结合实施例，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下述实施例和对比例中的原料采购厂家如下表1所示，如未在表1中列明的原料，则均通过市售购买得到。
表1原料规格表
Figure BDA0004142157800000061
实施例1
本实施例提供一种再生流态回填材料，由以下原料构成：水泥80kg、加气混凝土微粉20kg、粉煤灰40kg、冗余土1350kg、水300kg，其中冗余土的粒径小于15mm，混合均匀得到所述再生流态回填材料。
实施例2
本实施例提供一种再生流态回填材料，由以下原料构成：水泥100kg、粉煤灰40kg、冗余土1350kg、水300kg，其中冗余土的粒径小于15mm，混合均匀得到所述再生流态回填材料。
实施例3
本实施例提供一种再生流态回填材料，由以下原料构成：水泥100kg、粉煤灰40kg、再生骨料1350kg、水280kg。
其中再生骨料中，粒径在0mm-5mm的重量为675kg；粒径在5mm-10mm的重量为405kg；粒径在10mm-25mm的重量为270kg。
将上述原料混合均匀得到所述再生流态回填材料。
实施例4
本实施例提供一种再生流态回填材料，由以下原料构成：水泥80kg、加气混凝土微粉20kg、粉煤灰40kg、再生骨料1350kg、硫酸钠5kg、水280kg。
其中再生骨料中，粒径在0mm-5mm的重量为675kg；粒径在5mm-10mm的重量为405kg；粒径在10mm-25mm的重量为270kg。
将上述原料混合均匀得到所述再生流态回填材料。
实施例5
本实施例提供一种再生流态回填材料，与实施例4不同的是，水泥为70kg，加气混凝土微粉30kg，其余原料和方法均与实施例4相同，在此不再赘述。
实施例6
本实施例提供一种再生流态回填材料，由以下原料构成：水泥100kg、粉煤灰40kg、冗余土700kg、再生骨料650kg、水280kg。
其中再生骨料中，粒径在0mm-5mm的重量为200kg；粒径在5mm-10mm的重量为200kg；粒径在10mm-25mm的重量为250kg。
将上述原料混合均匀得到所述再生流态回填材料。
实施例7
本实施例提供一种再生流态回填材料，与实施例3不同的是，其中再生骨料中，粒径在0mm-5mm的重量为540kg；粒径在5mm-10mm的重量为200kg；粒径在10mm-25mm的重量为310kg；粒径在25mm-31.5mm的重量为300kg。其余原料和方法均与实施例3相同，在此不再赘述。
实施例8
本实施例提供一种再生流态回填材料，与实施例3不同的是，水泥为50kg，加气混凝土微粉70kg，硫酸钠10kg，其余原料和方法均与实施例3相同，在此不再赘述。
实施例9
本实施例提供一种再生流态回填材料，与实施例4不同的是，未添加硫酸钠碱激发剂，其余原料和方法均与实施例4相同，在此不再赘述。
对比例1
本对比例提供一种再生流态回填材料，与实施例1不同的是，使用红砖微粉替代加气混凝土微粉，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例2
本对比例提供一种再生流态回填材料，与实施例1不同的是，使用混凝土微粉替代加气混凝土微粉，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例3
本对比例提供一种再生流态回填材料，与实施例1不同的是，使用收尘微粉替代加气混凝土微粉，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例4
本对比例提供一种再生流态回填材料，与实施例2不同的是，使用地表土替代冗余土，且地表土的粒径＜5mm，其余原料和方法均与实施例2相同，在此不再赘述。
试验例1
将上述实施例1-9和对比例1-4得到的再生流态回填材料硬化后的强度进行检测。
强度测试根据GB/T 50081中规定进行，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0004142157800000091
从表2可以看出，实施例1和对比例1-3中，收尘微粉由建筑垃圾处置生产线除尘系统收集得到，其成本最低，但其成分、粒径尺寸波动较大，对产品强度影响较大。而加气混凝土微粉活性较高且获取方便，可部分替代水泥起到胶凝作用，因此采用加气混凝土微粉替代水泥。
通过实施例2、3、6和对比例4可以看出，冗余土作为基料易出现级配波动，尤其是粒径偏小，对强度影响较大，采用混合级配后的再生骨料对基料进行优化稳定，稳定再生流态回填材料的强度。
从实施例4和实施例9可以看出，添加碱激发剂后，再生流态回填材料的强度可以提到18％-22％，通过添加碱激发剂，可以提高加气混凝土微粉的利用价值，使其有效替代水泥利用。
另外，再生粗骨料在流动性较大的再生流态回填材料的工作性方面易出现分层沉降的现象，应根据实际情况进行调整使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种再生流态回填材料，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：水泥50份-100份，粉煤灰40份-80份，冗余土1300份-1500份和水250份-350份；
其中，使用加气混凝土微粉按照水泥重量的0％-30％替代水泥；
使用再生骨料按照冗余土重量的0％-100％替代冗余土。
2.根据权利要求1所述的再生流态回填材料，其特征在于，所述加气混凝土微粉的粒径＜0.15mm。
3.根据权利要求1所述的再生流态回填材料，其特征在于，所述再生骨料的颗粒级配范围为0mm-31.5mm。
4.根据权利要求1所述的再生流态回填材料，其特征在于，还包括按照重量份数计的碱激发剂3份-10份；
优选地，所述碱激发剂包括工业烧碱、水玻璃和硫酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的再生流态回填材料，其特征在于，所述粉煤灰的含水量为15wt.％-25wt.％。
6.根据权利要求3所述的再生流态回填材料，其特征在于，所述再生骨料的颗粒级配构成为：0mm＜粒径≤5mm的再生骨料重量占比为0％-40％。
7.根据权利要求3所述的再生流态回填材料，其特征在于，所述再生骨料的颗粒级配构成为：5mm＜粒径≤10mm的再生骨料重量占比为0％-30％。
8.根据权利要求3所述的再生流态回填材料，其特征在于，所述再生骨料的颗粒级配构成为：10mm＜粒径≤25mm的再生骨料重量占比为20％-40％。
9.根据权利要求3所述的再生流态回填材料，其特征在于，所述再生骨料的颗粒级配构成为：25mm＜粒径≤31.5mm的再生骨料重量占比为0％-30％。
10.根据权利要求1-9任一项所述的再生流态回填材料的制备方法，其特征在于，将所有原料混合均匀即可得到。
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