CN101905954B

CN101905954B - 用建筑垃圾制成的胶凝材料及其制备方法

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Publication number: CN101905954B
Application number: CN2010102305646A
Authority: CN
Inventors: 夏举佩; 张召述; 任雪娇
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: CN101905954A

Abstract

本发明提供一种用建筑垃圾制成的胶凝材料，由以下质量组分组成：建筑垃圾80～90份，辅助材料10～30份，添加剂1.0～2.8份，其中辅助材料为黄磷炉渣、粉煤灰中的一种或两种，石灰石、电石渣中的一种或两种；添加剂为硫酸铝0.5～1份、硫酸钠0.2～0.6份、碳酸钠0.5～1.2份中的两种或三种；通过高温活化、机械活化和化学活化生产水硬性胶凝材料，可代替水泥广泛用于生产免烧砖、道路基层材料。本发明具有原料来源方便、成本低、节能降耗的优点，与传统水泥胶凝材料相比，使用方法相同，便于其推广应用。

Description

用建筑垃圾制成的胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑垃圾的回收利用，具体地说是一种利用建筑垃圾制成的胶凝材料及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。

背景技术

建筑垃圾是在建筑物的建设、维修、拆除过程中产生的固体废弃物，包括废混凝土块、废砖块、沥青混凝土块、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖渣、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物等，其主要成分以混凝土和烧结红砖为主。

在欧、美、日等发达国家，建筑垃圾的资源化利用已成为目前研究的热点问题。对不同来源和组成的建筑垃圾，处理方式不同，如美国的CYCLEAN公司对道路开挖的建筑垃圾，采用微波技术，回收旧沥青路面料，其质量与新拌沥青路面料相同，而成本可降低1/3。而对建筑拆除得到的建筑垃圾，新加坡则把建筑垃圾再循环和处理成铁、木材、纸皮等。对已预处理的建筑垃圾，按照其组成进行处理，对混凝土、砂、石等建筑材料，通过一定的手段进行再生制备建筑材料，生产再生水泥和再生骨料。而对可燃性建筑垃圾，德国西门子公司开发的干馏燃烧垃圾处理工艺可使垃圾中的各种可再生材料十分干净地分离出来，再回收利用，处理过程中产生的燃气则用于发电。总的来说，国外对建筑垃圾的资源化利用已经从理论和实际两方面均取得了实质性进展。

在我国，建筑垃圾的资源化利用也引起了广大研究者的重视并进行了大量研究。总体而言，其基本思路均为将建筑垃圾进行分选，从而进行分类利用，根据研究者的研究对象不同，得到了大量的理论性结论。如将青砖或红砖颗粒用作轻集料，再辅以密度较小的细集料或粉体，可以制作具有承重、保温功能的结构轻集料混凝土构件、透气性更好的道路砖及花砖等水泥制品。如将废旧混凝土破碎后分选，改性用作再生骨料；将废旧砂浆粉碎后用作干混砂浆等。在实际的应用方面，真正规模化利用建筑垃圾的报道，目前国内较少。

分析我国建筑垃圾处理技术可以发现，我国建筑垃圾处理尽管思路与国外基本一致，但是在具体技术和实施规模上仍处于初级阶段，对于大量的成分复杂的城市建筑垃圾还没有成熟的规模化和成套的利用技术路线。

目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的40％～50％。且绝大部分建筑垃圾以露天堆放或填埋的方式进行处理，耗用大量的土地，亦给人们的生活环境埋下极大的安全隐患。因此，将建筑垃圾回收利用，变废为宝，是解决建筑垃圾最佳途径，同时也是节约资源、保护现有脆弱生态环境的有效途径。由于建筑废弃物的化学组成及矿物特性，开发其在建筑领域的循环利用技术，能最终解决建筑垃圾的处理问题。大量文献资料表明，利用建筑垃圾生产免烧砖、道路基层、水稳层、再生骨料、干混砂浆、水泥生产的掺合料，是目前研究的热点。

从生态经济***的意义上说，废弃物是“放错了位置的资源”，将其回收利用以生产新型建材，是消除污染，使其资源化的主要方法之一，不仅可以缓解我国城市环境负荷的压力，还可实现经济和社会的可持续发展。

综合已有的文献，可看出：在建筑垃圾生产胶凝材料方面，主要是以掺合料的形式加入熟料中，与生产同等标号的水泥相比，降低熟料参量；同时，由于其易磨性，节约电耗。因此，可以降低水泥生产成本，达到节能减排的目的。建筑垃圾生产免烧砖主要以水泥为胶凝材料，辅以其它工业矿渣，在自然或蒸养的条件下生产免烧砖。在用建筑垃圾生产道路基层材料时，建筑垃圾主要是用作骨料，其胶凝材料则采用水泥、石灰、粉煤灰等。以建筑垃圾为主要材料，通过高温活化、机械活化和化学活化，制备具有水硬性的胶凝材料，仍未见报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用建筑垃圾制成的胶凝材料。

本发明的另一目的在于提供一种用建筑垃圾生产胶凝材料的方法。

本发明的第一个目的通过下列技术方案完成：一种用建筑垃圾制成的胶凝材料，其特征在于由以下质量组分组成：

建筑垃圾 80～90份

辅助材料 10～30份

添加剂 1.0～2.8份

所述辅助材料为石灰石、电石渣中的一种或两种以及黄磷炉渣、粉煤灰中的一种或两种；

所述添加剂为硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠中的两种或三种，使其中的Na₂O∶SO₄＝1∶0.2～0.5的质量比。

本发明的第二个目的通过下列技术方案实现：一种用建筑垃圾生产胶凝材料的方法，它以建筑垃圾为主要原料，以石灰或/和电石渣以及黄磷炉渣或/和粉煤灰为辅助材料，再以硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠为添加剂，通过高温活化、机械活化和化学活化生产水硬性胶凝材料，可代替水泥广泛用于生产免烧砖、道路基层材料，其特征在于经过下列步骤：

A.按下列质量组分备料：

建筑垃圾 80～90份

辅助材料 10～30份

添加剂 1.0～2.8份

其中：

所述辅助材料为石灰石、电石渣中的一种或两种，以及黄磷炉渣、粉煤灰中的一种或两种；

所述添加剂为硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠中的两种或三种，使其中的Na₂O∶SO₄＝1∶0.2～0.5质量比；

B.将步骤A所备的建筑垃圾与辅助材料石灰石、电石渣中的一种或两种进行混合，在800～900℃温度下焙烧1～3h，得焙烧料；

C.将步骤B所得焙烧料，与步骤A所备的辅助材料黄磷炉渣、粉煤灰中的一种或两种，及添加剂硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠中的两种或三种混合，磨细至粒度小于0.083mm，得胶凝材料粉。

所述建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物，将其破碎至粒度为5～50mm，并用常规方法和设备除铁。

所述石灰石为经过破碎的石灰石，粒度为5～30mm。

所得胶凝材料的性能考核可通过下列方法：

(1)免烧砖制备：将步骤C所得胶凝材料粉10～20份，粒度为0.2～2mm的建筑垃圾80～90份，水13～15份，混合搅拌，用常规成型机成型得生坯，再将生坯经常规自然养护或蒸汽养护后，得免烧砖，经常规性能测试为合格，由此可证明步骤C所得胶凝材料粉合格。

(2)道路基层材料制备：将步骤C所得胶凝材料粉5～10份，粒度为0.2～20mm的建筑垃圾85～90份，水5～15份，经搅拌混合3分钟，在2MPa的成型压力下制备高径比为1的圆柱体试件，根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000道路基层和底基层的技术规范要求进行试件的养护和性能测试，得合格道路基层材料，由此可证明步骤C所得胶凝材料粉合格。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1)本发明生产的胶凝材料具有水硬性特点，且原料来源方便，成本低，节能降耗。

2)与传统水泥胶凝材料相比，本发明以建筑垃圾为主要原料，焙烧温度低，时间短，焙烧料易粉磨，节能又省电。

3)与传统水泥胶凝材料相比，使用方法相同，便于其推广应用。

4)用本发明提供的胶凝材料制备出的免烧砖和道路基层材料，性能满足相应标准要求。

附图说明

图1是本发明的工艺流程。

具体实施方式

实施例1

A.按下列质量组分备料：

建筑垃圾 80kg 电石渣 5kg

黄磷炉渣 10kg 硫酸铝 0.5kg

碳酸钠 0.5kg

其中：

建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑拆迁废弃物，经破碎至粒度为5mm，用常规磁铁机磁吸除去其中的铁；

B.将步骤A所备建筑垃圾与电石渣进行混合，在焙烧温度850℃焙烧1h，得到焙烧料；

C.将步骤B所得焙烧料与步骤A所备黄磷炉渣、硫酸铝、碳酸钠混合，磨细至粒度小于0.083mm，即为胶凝材料粉；

性能检测：将步骤C所得胶凝材料粉20kg，粒度为0.2mm的建筑垃圾80kg，水15kg，经混合搅拌后，用常规砌块成型机成型得生坯，生坯经自然养护10天，进行性能测试，测试结果：平均抗压强度10.67MPa、平均抗折强度2.67MPa、吸水率14.12％、碳化系数81.37％、软化系数85.62％、25次冻融循环抗压强度损失8.6％、质量损失为1.36％，由此证明步骤C所得胶凝材料粉合格。

实施例2

A.按下列质量组分备料：

建筑垃圾 90kg 石灰石 5kg

黄磷炉渣 5kg 粉煤灰 10kg

硫酸铝 1kg 硫酸钠 0.6kg

其中：

建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑拆迁废弃物，经破碎至粒度为50mm，用常规磁铁机磁吸除去其中的铁；石灰石为经过破碎的石灰石，粒度为30mm；

B.将步骤A中所备建筑垃圾和石灰石进行混合，以焙烧温度900℃焙烧2h，得到焙烧料；

C.将步骤B中所得焙烧料与步骤A中所备黄磷炉渣、硫酸铝、硫酸钠进行磨粉，磨至粉体粒度小于0.083mm，即得到胶凝材料粉；

性能考核：取步骤C中所述胶凝材料10kg，取粒度为2mm的建筑垃圾90kg，加水13kg，搅拌后用砌块成型机成型，生坯经常压蒸汽养护18小时，进行性能测试，测试结果：平均抗压强度12.21MPa、平均抗折强度3.17MPa，吸水率12.10％、碳化系数83.40％、软化系数86.31％，25次冻融循环抗压强度损失7.7％，质量损失为1.37％，由此可证明步骤C所得胶凝材料粉合格。

实施例3

A.按下列质量组分备料：

建筑垃圾 85kg 石灰石 2kg

电石渣 3kg 黄磷炉渣 3kg

粉煤灰 5kg 硫酸铝 0.7kg

硫酸钠 0.3kg 碳酸钠 1.0kg

其中：

建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑拆迁废弃物，再经过破碎至粒度为25mm，用常规磁铁机磁吸除去其中的铁；石灰石为经过破碎的石灰石，粒度为5mm。

B.将步骤A中所备建筑垃圾和石灰石、电石渣进行混合，以焙烧温度800℃焙烧3h，得到焙烧料；

C.将步骤B所得焙烧料与步骤A所备黄磷炉渣、粉煤灰、硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠进行混合，磨细至粒度小于0.083mm，即得到胶凝材料粉；

性能检测：取步骤C中所述胶凝材料10kg，将粒度为5～50mm建筑垃圾再次破碎至粒度为0.2～20mm，取90kg，加水15kg，经双轴搅拌机搅拌3分钟，在2MPa的成型压力下制备高径比为1的圆柱体试件，根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000道路基层和底基层的技术规范要求进行试件的养护和性能测试，测试结果：7天无侧限抗压强度1.31MPa，水稳系数77.40％；28天无侧限抗压强度8.47MPa，水稳系数89.10％，由此可证明步骤C所得胶凝材料粉合格。

实施例4

A.按下列质量组分备料：

建筑垃圾 87kg 石灰石 5kg

粉煤灰 5kg 硫酸铝 0.9kg

硫酸钠 0.8kg 碳酸钠 1.1kg

其中：

建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑拆迁废弃物，再经过破碎至粒度为28mm，用常规磁铁机磁吸除去其中的铁；石灰石为经过破碎的石灰石，粒度为10mm；

B.将步骤A所备建筑垃圾和石灰石进行混合，在焙烧温度820℃焙烧3h，得到焙烧料；

C.将步骤B所得焙烧料与步骤A所备粉煤灰、硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠进行混合，磨细至粒度小于0.083mm，即得到胶凝材料粉；

性能检测：取步骤C中所述胶凝材料5kg，将粒度为5～50mm建筑垃圾再次破碎至粒度为0.2～20mm，取85kg，加水5kg，经双轴搅拌机搅拌3分钟，在2MPa的成型压力下制备高径比为1的圆柱体试件，根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000道路基层和底基层的技术规范要求进行试件的养护和性能测试，测试结果：7天无侧限抗压强度1.38MPa，水稳系数77.58％；28天无侧限抗压强度8.86MPa，水稳系数89.92％，由此可证明步骤C所得胶凝材料粉合格。

Claims

1.一种用建筑垃圾制成的胶凝材料，其特征在于由以下质量组分组成：

建筑垃圾 80～90份

辅助材料 10～30份

添加剂 1.0～2.8份

其中：

所述辅助材料为黄磷炉渣、粉煤灰中的一种或两种，以及石灰石、电石渣中的一种或两种；

所述添加剂为硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠中的两种或三种。

2.一种用建筑垃圾制成的胶凝材料的制备方法，其特征在于经过下列步骤：

A.按下列质量组分备料：

建筑垃圾 80～90份

辅助材料 10～30份

添加剂 1.0～2.8份

其中：

所述建筑垃圾为除去塑料、木材和生活用品的建筑废弃物，再经破碎至粒度为5～50mm，按常规方法和设备除铁；

所述添加剂为硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠中的两种或三种；

B.将步骤A所备建筑垃圾与辅助材料石灰石、电石渣中的一种或两种进行混合，在焙烧温度800～900℃焙烧1～3h，得到焙烧料；

C.将步骤B所得焙烧料，与步骤A中所备辅助材料黄磷炉渣、粉煤灰中的一种或两种，及添加剂硫酸铝、硫酸钠、碳酸钠中的两种或三种混合，磨细至粒度小于0.083mm，得胶凝材料粉。

3.根据权利要求2所述的胶凝材料的制备方法，其特征在于所述石灰石为经过破碎的石灰石，粒度为5～30mm。