CN1807329A - 应用于可控制性低强度回填材料的骨材及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于可控制性低强度回填材料的骨材及其处理方法，是以特定组成的废铸砂产制用于高性能可控制性低强度回填材料(CLSM)及将废铸砂制备成可拌合CLSM骨材的处理方法。可控制性低强度回填材料CLSM的组成为水、水泥、飞灰及骨材；其中的骨材以呋喃砂、水玻璃砂、湿模砂、陶瓷壳模砂及树脂砂等数种废铸砂的任一种或多种组成，经过磁选、筛分及破碎三道特定工艺，将废铸砂制成4.75mm以下的细粒料，摒除粗粒料、铁块等杂质对单轴抗压强度及流变行为的影响，以产制强度范围易控制及流动性较佳的CLSM。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于可控制性低强度回填材料的骨材及其处理方法，尤其是指一种在可控制性低强度回填材料作为工程回填与道路基础的混凝土的组成中，将其粗细骨材以呋喃砂、水玻璃砂、湿模砂、壳模砂及树脂砂等废铸砂经特定程序处理后，调配其组成，作为产制可控制性低强度回填材料的骨材，不但可以解决大量废铸砂的环保问题，又能提供一种能提高可控制性低强度回填材料性能的新组成及其处理方法。
背景技术
可控制性低强度回填材料(Controlled Low Strength Materials，CLSM)是一种相当新的水泥质材料，具有自压实性(self-compacting)与自平性(self-leveling)的特性，可以广泛应用于重新开挖作为回填及道路的基础上，其在塑性阶段具有良好的流动性、自充填性及硬固的阶段后具有相当方便的再开挖的可控制强度，能有效取代以往传统的回填夯实材料。对于工程机具无法进入之处等狭小工程、壕沟或路面回填，甚至是地下工程及孔洞的施工等，在不需滚压的情况下就可以得到相当好的工程品质。
其中，如2002年2月中国台湾的高性能回填材料(CLSM)产制的期刊上，就有许钟麟先生、潘昌林先生及郑瑞滨先生等多人对这种高性能回填材料的性质、配比及产制等提出精辟的研究与讨论，从其研究报告中可以肯定这些可控制性低强度回填材料的应用及前途在未来是指日可待的。
这些可控制性低强度回填材料的组成为水、水泥、飞灰、化学掺料及粗细骨材等。而其中的骨材，无论细骨材或粗骨材的使用及配比组成对于可控制性低强度回填材的工作度、流变行为及硬固性质都有相当的影响。
然而，在众多的研究及可控制性低强度回填材料的组成中，虽然一致认定粗、细骨材的应用及比例影响这类材料的工作度很大，但对于以废铸砂应用于骨材上的研究则付之阙如。其中仅有潘昌林先生及郑瑞滨先生在发表的研究中略为提及废铸砂也可为骨材，但如何应用及选择那一种废铸砂则无进一步的讨论与深入研究。
众所周知，废铸砂的主要成分为硅砂，并依模砂内的粘结剂或添加剂或工艺中的精密程度或自硬性等的不同而不同，可分为废湿模砂、废水玻璃砂、废Becot Set树脂砂、废酚醛脂壳模砂、废呋喃砂、废Alpha Set树脂砂、废陶瓷模砂……等十数种系统，每一种系统的物理性质不尽相同，且废弃不用的铸砂中一般都包含铁块及熔炼过程产生的炉石，所以并不是所有的废铸砂或未经处理的废铸砂都可以适合作为所述可控制性低强度回填材料的骨材。
由上述可知，目前对于利用各项废铸砂作为可控制性低强度回填材料的组成的研究与应用仍有不足之处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于可控制性低强度回填材料的骨材及其处理方法，不但可以解决大量废铸砂的环保问题，又能提供一种能提高可控制性低强度回填材料性能的新组成及其处理方法。
本发明所提供的应用于可控制性低强度回填材料的骨材及其处理方法，是将废铸砂中符合作为拌制可控制性低强度回填材料的骨材的呋喃系统废铸砂(呋喃砂)、水玻璃系统废铸砂(水玻璃砂)、湿模砂系统废铸砂(湿模砂系统)、壳模砂系统废铸砂(壳模砂)及树脂砂系统废铸砂(树脂砂)等数种废铸砂的任一种或多种予以磁选去除废铁，再经筛选、破碎后，制成粒径小于4.75mm的粒料，作为产制CLSM的骨材。
具体地，本发明提供了一种应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，包括下列步骤：
①分类取砂：将不同废铸砂予以分类，取湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂及树脂砂等废铸砂中的一种或多种；其中，所述湿模砂：包括主要成分为二氧化硅(SiO2)的硅砂、火山粘土、糊精、碳粉及熔炼过程所产生的炉石、废铁等混合物；所述水玻璃砂：包括硅砂、水玻璃粘结剂及熔炼过程产生的炉石、废铁等混合物；所述呋喃砂：包括硅砂、呋喃甲醇粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁等混合物；所述陶瓷壳模砂：主要成分为硅砂、硅胶水粘结剂及废铁等混合物；所述树脂砂：主要成分为硅砂、树脂粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁等混合物；
②磁选：将上述废铸砂分别经磁选机将废铁去除；
③筛分：将磁选过的废铸砂予以分别筛分，取粒径4.75mm以下的粒料；
④拌合：将筛分后粒径4.75mm以下的粒料，作为产制可控制性低强度回填材料的拌合骨材。
其中，对于粒径大于4.75mm的各种废铸砂可进一步分别送入破碎机作破碎后再经重复上一流程作筛分甚至再次破碎，使废铸砂的粒径都小于4.75mm，作为产制可控制性低强度回填材料的拌合骨材。
利用本发明所提供的上述废铸砂的处理方法，可以得到一种应用于可控制性低强度回填材料的骨材，以取代以往各种昂贵的天然粗细骨材，符合事实需要，同时提供大量的废铸砂的去处及使用，并可以兼顾环保的需求。
通过本发明的处理方法，可以得到一种良好的应用于可控制性低强度回填材料的骨材，由于其中摒除了粗粒料、铁块等杂质对单轴抗压强度及流变行为的影响，可以产制强度范围易控制及流动性较佳的CLSM。本发明同时使废铸砂成为一种可利用的再生资源，不但可以减少使用逐渐枯竭且价格昂贵的的天然骨材，而且又能妥善处置废铸砂，兼具经济性及环保性。
具体实施方式
本发明的可控制性低强度回填材料所应用的骨材，是全数使用废铸砂，包括湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂及树脂砂五种系统废铸砂中的一种或多种。
这些废铸砂是指：
①湿模砂：包括主要成分为二氧化硅(SiO2)的硅砂、火山粘土、糊精、碳粉及熔炼过程所产生的炉石、废铁等混合物。
②水玻璃砂：包括硅砂、水玻璃粘结剂及熔炼过程产生的炉石、废铁等混合物。
③呋喃砂：包括硅砂、呋喃甲醇粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁等混合物。
④陶瓷壳模砂：主要成分为硅砂、硅胶水粘结剂及废铁等混合物。
⑤树脂砂：主要成分为硅砂、树脂粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁等混合物。
这些废铸砂作为产制CLSM骨材之前必须处理至适当的粒径分布，才能提供良好的流动性质及可控制强度范围，以利后续的施工方便(即可再挖性)，其处理方法为：
①分类取砂：将不同废铸砂予以分类取湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂及树脂砂等废铸砂；
②磁选：将上述各系统数种废铸砂在筛分、破碎前先经磁选机作废铁的去除分离，可以保护筛选、破碎的设备，减少破碎机械的损耗，且可精简制造流程及装置成本；
③筛分：将磁选过的各种废铸砂予以分别筛分至小于4.75mm的细骨材；
④破碎：粒径大于4.75mm的各种废铸砂分别送入破碎机作破碎后再经重复上一流程作筛分、破碎，使废铸砂的粒径都小于4.75mm；
⑤拌合：这样经上述四个步骤取得的废铸砂具有合适且均匀的粒径，其配比设计为任一种、任二种、任三种、任四种或五种系统废铸砂均可将之作为可控制性低强度回填材料的拌合骨材，可以有效提高这类材料的流动性，同时由于粒径控制在4.75mm以下，无粗粒料及铁块的干扰，可有效控制这类材料所需的单轴抗压强度范围。
实施例
配比设计：
水玻璃砂系统用量(kg) 11
呋喃砂系统用量(kg) 11
湿模砂系统用量(kg) 22
CLSM水泥砂浆性质：
单位重(kg/M3) 929
含气量(％) 0.8
坍度(cm) 28
流度(cm) 72
修正流度(cm) 26
抗压强度1天(kg/cm2) 10.7
抗压强度7天(kg/cm2) 26.9
抗压强度28天(kg/cm2) 48.1
通过本发明的处理方法将废铸砂经特定工艺再利用作为CLSM的拌合骨材，与使用天然粗细骨材产制CLSM相比较，具有下列优点：
1、符合废弃资源再生利用的精神。
2、减少天然骨材使用量，降低制造成本，提高产品的市场竞争力。
3、抗压强度范围比较容易控制(摒除粗骨材的干扰)。
4、提供较佳的流动性质。
5、不需水洗，前处理成本低，可有效将废铸砂处理成CLSM的拌合骨材。
6、提高废弃物再生产品附加价值。
Claims (9)
1、一种应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，包括下列步骤：
①分类取砂：
将不同废铸砂予以分类，取湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂及树脂砂的一种或多种，其中，
所述湿模砂包括含有二氧化硅的硅砂、火山粘土、糊精、碳粉及熔炼过程所产生的炉石、废铁混合物；
所述水玻璃砂包括硅砂、水玻璃粘结剂及熔炼过程产生的炉石、废铁混合物；
所述呋喃砂包括硅砂、呋喃甲醇粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁混合物；
所述陶瓷壳模砂包括硅砂、硅胶水粘结剂及废铁混合物；
所述树脂砂包括硅砂、树脂粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁混合物；
②磁选：
将上述废铸砂分别经磁选机将废铁去除；
③筛分：
将磁选过的废铸砂予以分别筛分，取粒径4.75mm以下的粒料；
④拌合：
将筛分后粒径4.75mm以下的粒料，作为产制可控制性低强度回填材料的拌合骨材。
2、一种应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，包括下列步骤：
①分类取砂：
将不同废铸砂予以分类，取湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂及树脂砂中的一种或多种，其中，
所述湿模砂包括含有二氧化硅的硅砂、火山粘土、糊精、碳粉及熔炼过程所产生的炉石、废铁混合物；
所述水玻璃砂包括硅砂、水玻璃粘结剂及熔炼过程产生的炉石、废铁混合物；
所述呋喃砂包括硅砂、呋喃甲醇粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁混合物；
所述陶瓷壳模砂包括硅砂、硅胶水粘结剂及废铁混合物；
所述树脂砂包括硅砂、树脂粘结剂及熔炼过程所产生的炉石、废铁混合物；
②磁选：
将上述废铸砂分别经磁选机将废铁去除；
③筛分：
将磁选过的废铸砂予以筛分，取粒径4.75mm以下的粒料；
④破碎：
粒径大于4.75mm的废铸砂分别送入破碎机破碎，再经筛分，直至骨材粒径小于4.75mm；
⑤拌合：
将筛分后粒径4.75mm以下的粒料，作为产制可控制性低强度回填材料的拌合骨材。
3、如权利要求1或2所述的应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，其中，所述可控制性低强度回填材料由水、水泥、飞灰及骨材组成，所述骨材为湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂、树脂砂废铸砂中的任一种。
4、如权利要求1或2所述的应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，其中，所述可控制性低强度回填材料由水、水泥、飞灰及骨材组成，所述骨材为湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂、树脂砂废铸砂中的任二种。
5、如权利要求1或2所述的应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，其中，所述可控制性低强度回填材料由水、水泥、飞灰及骨材组成，所述骨材为湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂、树脂砂废铸砂中的任三种。
6、如权利要求1或2所述的应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，其中，所述可控制性低强度回填材料由水、水泥、飞灰及骨材组成，所述骨材为湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂、树脂砂废铸砂中的任四种。
7、如权利要求1或2所述的应用于可控制性低强度回填材料的骨材处理方法，其中，所述可控制性低强度回填材料由水、水泥、飞灰及骨材组成，所述骨材为湿模砂、水玻璃砂、呋喃砂、陶瓷壳模砂和树脂砂五种废铸砂。
8、利用权利要求1的方法处理得到的应用于可控制性低强度回填材料的骨材。
9、利用权利要求2的方法处理得到的应用于可控制性低强度回填材料的骨材。
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