一种再生胶凝材料的制备方法转让专利
申请号 : CN202010060148.X
文献号 : CN111205003B
文献日 : 2021-06-25
发明人 : 胡传林 , 陶永征 , 邹府兵 , 王发洲 , 阮云星 , 胡曙光 , 汪鹏 , 施闯 , 董烨民
申请人 : 武汉理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将废弃石灰质粉体和废弃黏土质粉体匀质化处理,制得混合粉体,将所述混合粉体与无水乙醇或异丙醇按照固液质量比为5~20:1混合均匀,得到混合粉料;
S2、对所述混合粉料进行热处理,得到活化后的混合粉体;
S3、将所述活化后的混合粉体与激发剂混合均匀,得到再生胶凝材料;
所述步骤S2具体包括:将所述混合粉料从常温升至200℃ ,升温速率为5℃/min;从200℃升至最高温度,升温速率为10℃/min,并在最高温度下保温120~180 min,所述最高温度为500~900℃;
所述废弃石灰质粉体来源于建筑新建、建筑拆除、建筑装修、自然灾害过程中产生的废弃混凝土中的至少一种;所述废弃黏土质粉体来源于废弃黏土砖、废弃黏土、陶瓷废渣和煤矸石中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:对破碎处理后的废弃石灰质粉体进行清理和筛分,得到小于74um的石灰质微粉,将所述石灰质微粉与废弃黏土质粉体分别粉磨至粒径小于40um,再将所述石灰质微粉与废弃黏土质粉体按照质量比为10~1:1混合均匀,得到混合粉体。
3.根据权利要求1所述的再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中活化后的混合粉体与激发剂按照质量比为50~5:2~1混合均匀,所述激发剂为碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸铵、硫酸钾、三乙醇胺、三异丙醇胺、二异丙基乙胺和二乙醇单异丙醇胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中还加入工业副产石膏,所述工业副产石膏的添加量为混合粉体质量的1~5.0 wt.%。
5.根据权利要求4所述的再生胶凝材料的制备方法,其特征在于,所述工业副产石膏为磷石膏、脱硫石膏和过硫磷石膏中的至少一种。
说明书 :
一种再生胶凝材料的制备方法
技术领域
背景技术
在冶金、化工、煤炭、电力等行业所排放的固体废弃物(如煤矸石、废弃黏土、陶 瓷废渣等)
的量也在逐年增加。这些建筑固体废弃物的大量堆积不仅占用大量土地资源, 引发严重的
水体污染、粉尘污染,甚至造成交通隐患引发安全事故。
物的资源化利用率较低(有资料显示不足10%)。因此,我国建筑固体废弃物资源化利 用的
空间巨大。然而,我国建筑固体废物的组分较为复杂,主要包括废弃混凝土、废砖 瓦、废沥
青、废玻璃、泥土、塑料、金属、木材等。其中废弃混凝土和废弃砖瓦两种组 分就超过60%。
现有建筑固体废弃物的资源化路径主要包括再生骨料和再生粉体等处理 方式。然而,废弃
混凝土经过破碎、清洗、分级后得到的骨料普遍存在附着老砂浆比例 较高,而且这些再生
骨料在压碎值、含泥量、吸水率等物理性能指标上略差于天然骨料。 因此现有再生骨料大
都用于路基垫层材料,工业附加值较低。另外,废弃混凝土经破碎 后得到的再生粉体具有
不规则的粒形分布、较大的比表面积、可供水化的物质较少,直 接用于辅助胶凝材料时在
水泥基材料中的掺量有限。掺量过大易造成水泥基材料拌合物 的需水量提高,水泥基材料
的微观结构变的更疏松,抗压及抗折强度下降、抗冻性显著 降低等缺陷。目前对废弃混凝
土进行利用时,没有对混凝土进行活化处理,消纳的废弃 混凝土粉体比例较低,配置好的
混凝土成本较高,不利于大规模推广应用;有些处理方 法虽然对混凝土活化处理了,但是
需要在高达1350℃的温度下处理,工艺复杂、温度高、 难度大且能耗高。
发明内容
发明中主要的原材料来源于建筑固体废弃物和工业固体废弃物,原料的来源广,价格低
廉;
方法不仅解决了现阶段废弃混凝土堆存量大、危害环境的问题,也解决了优质黏土资 源不
足的问题,具有很好的工业价值,也为今后大量消纳建筑固体废弃物用于制备矿物 掺合料
提供了新思路,社会效益与经济效益显著。
具体实施方式
于限定本发明。
转变成具有水化活性的硅酸二钙和游离氧化钙。将其直接用于矿物和掺合料使用 时,易造
成水泥基材料拌合物需水量增大,安定性不良。同时,黏土质废弃物粉体中含 有一定量的
高岭土,经过煅烧处理后能够转变成具有一定火山灰活性的偏高岭土成分的 铝硅质玻璃
体。利用石灰质粉体经煅烧活化后得到的硅酸二钙及游离氧化钙与水反应能 够得到大量
氢氧化钙,能够激发煅烧后黏土质废弃物粉体中的活性铝硅质成分。因此, 本发明的实施
例提供了一种再生胶凝材料的制备方法,包括如下步骤:
灰质微粉,将石灰质微粉与废弃黏土质粉体分别粉磨至粒径小于40um,再将石灰 质微粉与
废弃黏土质粉体按照质量比为10~1:1混合均匀,得到混合粉体,将混合粉 体与无水乙醇
或异丙醇按照固液质量比为5~20:1混合均匀,得到混合粉料。
废渣和煤矸石中的至少一种。
为10℃/min,并在最高温度下保温120~180min,最高温度为500~900℃。
60min。
盐、硫酸盐、醇胺类作为激发剂,能大幅提高再生胶凝材料的反应活性。
料的性能。
实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均为市场购买所得。
0.125mm的废弃混凝土颗粒进行二次破碎,直到得到小于74um的废弃混凝土微粉;将 废弃
混凝土微粉与黏土质废弃物分别置于球磨机中粉磨,在功率为50~100kW下粉磨 2h,直至
所有颗粒尺寸均小于40um,将得到的废弃混凝土粉体与黏土质粉体按照质量 比为3:1置于
5L塑料混料桶中,并在混料机中处理12h,转速为300r/min,得到混合 料,将混合料与无水
乙醇按照固液质量比为10:1混合均匀,得到混合粉料,再用实验 室用多功能分散机将混合
粉料搅拌10min,称取搅拌均匀后的混合粉料130g置于100 mm*100mm不锈钢成型模具中,成
型压力在30MPa,保压时间为1min,得到片状块体;
率是5℃/min;从200℃升至500℃,升温速率是10℃/min,并在500℃下保温180 min,程序结
束后立即取出坩埚,并置于大功率电风机下快速冷却。用实验室用振动磨 研磨30~120s
后,过75um的方孔筛,即得到活化后的混合粉体;
0.125mm的废弃混凝土颗粒进行二次破碎,直到得到小于74um的废弃混凝土微粉;将 废弃
混凝土微粉与黏土质废弃物分别置于球磨机中粉磨,在功率为50~100kW下粉磨2h,直至所
有颗粒尺寸均小于40um,将得到的废弃混凝土粉体与黏土质粉体按照质量 比为3:1置于5L
塑料混料桶中,并在混料机中处理12h,转速为300r/min,得到混合 料,将混合料与无水乙
醇按照固液质量比为10:1混合均匀,得到混合粉料,再用实验 室用多功能分散机将混合粉
料搅拌10min,称取搅拌均匀后的混合粉料130g置于100 mm*100mm不锈钢成型模具中,成型
压力在30MPa,保压时间为1min,得到片状块体;
率是5℃/min;从200℃升至700℃,升温速率是10℃/min,并在700℃下保温 180min,程序结
束后立即取出坩埚,并置于大功率电风机下快速冷却。用实验室用振 动磨研磨30~120s
后,过75um的方孔筛,即得到活化后的混合粉体;
0.125mm的废弃混凝土颗粒进行二次破碎,直到得到小于74um的废弃混凝土微粉;将 废弃
混凝土微粉与黏土质废弃物分别置于球磨机中粉磨,在功率为50~100kW下粉磨 2h,直至
所有颗粒尺寸均小于40um,将得到的废弃混凝土粉体与黏土质粉体按照质量 比为3:1置于
5L塑料混料桶中,并在混料机中处理12h,转速为300r/min,得到混合 料,将混合料与无水
乙醇按照固液质量比为10:1混合均匀,得到混合粉料,再用实验 室用多功能分散机将混合
粉料搅拌10min,称取搅拌均匀后的混合粉料130g置于100 mm*100mm不锈钢成型模具中,成
型压力在30MPa,保压时间为1min,得到片状块体;
率是5℃/min;从200℃升至900℃,升温速率是10℃/min,并在900℃下保温180 min,程序结
束后立即取出坩埚,并置于大功率电风机下快速冷却。用实验室用振动磨 研磨30~120s
后,过75um的方孔筛,即得到活化后的混合粉体;
细矿渣粉,细度模数为2.8的河沙,5~25mm青石。聚羧酸减水剂为江苏苏博特新材 料股份
有限公司生产的 (固含量50%),用于保证各组混凝土具有相近的初始 工作性
能。得到的各组混凝土抗压强度经时演变规律如表2所示。
实验组1 50 实施例1中再生胶凝材料150 70 60 850 1000 165
实验组2 50 实施例2中再生胶凝材料150 70 60 850 1000 165
实验组3 50 实施例3中再生胶凝材料150 70 60 850 1000 165
统矿物掺合料,直接用于配置混凝土或其他水泥基材料,这为今后大量消纳建筑固体废 弃
物用于制备矿物掺合料提供了新思路,社会效益与经济效益显著。
保 护范围内。