CN107032687B - 一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆及其制备方法，包括以下步骤：将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15‑20mm、20‑30mm两个范围，经水洗、晾晒，再浸渍于硅铝酸钠溶液中，取出活化，得到再生活性建筑垃圾骨料；将砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1‑2mm、2‑5mm、5‑10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料；将再生活性建筑垃圾骨料、机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入水性环氧树脂高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入碳纤维网、橡胶粉、季铵盐改性膨润土、可分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维素和减水剂外加剂、纳米二氧化钛紫外吸收剂和水，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆。

Description

一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆及其 制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的制备方法。
背景技术
随着经济快速发展带来的建筑行业的兴起，混凝土的用量十分巨大，混凝土的大量使用不仅导致天然砂的迅速短缺和大量废弃建筑垃圾，对天然砂的过度开采破坏了生态环境，大量废弃建筑垃圾的堆积也对环境造成很大的负担。因此需要寻找天然砂的替代物。
机制砂是利用岩石以及尾矿石经除土处理，通过人为的机械破碎筛分等工序处理，得到粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或者工业废渣颗粒。机制砂具有多面棱体，较天然砂粗糙，机制砂之间的机械胶合能力强，粘结力更好，可促进水泥的水合作用，在砂浆混凝土方面已经有少量应用。中国专利CN1182064C公开的一种用钢渣作粗集料的沥青玛蹄脂碎石混合料，该混合料由钢渣粗基料、机制砂细集料、矿粉、木质素纤维稳定剂和沥青结合组成，该碎石组合利用钢渣代替玄武岩，利用机制砂代替天然砂，作为沥青混合料的基料，降低工程造价，提高路用寿命。中国专利CN 106565175A公开的一种海绵城市用透水高弹模砂浆及其制备方法和应用方式，以建筑装潢垃圾生产的机制砂代替部分细集料，再与水泥和水混合制成建筑装潢垃圾机制砂水泥稳定碎石，利用不同尺寸的集料起到稳定水泥的作用。由上述现有技术可知，机制砂的运用已经逐渐运用于各种混凝土中，但是在透水路面方面的应用并不多见。透水路面含有闭孔孔隙、半连通孔隙和连通孔隙，具有及时的渗水、蓄水、净水的能力，因此透水路面对集料的形状、大小和粘结情况都有较高的要求，而且提高透水路面的弹性提高其机械性能也显得十分必要。
本发明将再生活性建筑垃圾骨料和机制砂作为集料，并优选高粘接枝胶结料作为粘结剂，并辅助其他助剂，以得到高弹模透水环保砂浆。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆及其制备方法，将再生活性建筑垃圾骨料和机制砂集料作为粗细骨料，控制砂浆的孔隙率，并添加碳纤维网、橡胶粉和季铵盐改性膨润土外加剂提高砂浆的弹性，利用高粘接枝胶结料粘连，再辅助其他材料，得到高弹模透水环保砂浆。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆，其特征在于，所述利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥300-500份、外加剂5-10份、高粘接枝胶结料5-15份、紫外线吸收剂0.1-0.3份、水150-200份，所述再生活性建筑垃圾骨料的粒径为15-30mm，所述机制砂集料的原料为砂岩、花岗岩和石灰岩，所述机制砂集料的粒径为5-10mm，所述外加剂包括碳纤维网、橡胶粉和季铵盐改性膨润土，所述高粘接枝胶结料为水性环氧树脂，所述紫外线吸收剂为纳米二氧化钛。
作为上述技术方案的优选，所述外加剂还包括可分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维素和减水剂。
本发明还提供一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中2-6h，取出晾干，加热活化，得到再生活性建筑垃圾骨料；
(2)将砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料；
(3)将步骤(1)制备的再生活性建筑垃圾骨料、步骤(2)制备的机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂和紫外吸收剂，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，加热活化的温度为500-800℃。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，砂岩、花岗岩和石灰岩的质量比为1:1:1。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，所述外加剂包括碳纤维网、橡胶粉、季铵盐改性膨润土、可分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维素和减水剂，所述碳纤维网的面积不低于5×5cm。
作为上述技术方案的优选，所述外加剂的组分，按重量份计，包括碳纤维网5-10份、橡胶粉3-7份、季铵盐改性膨润土5-10份、可分散乳胶粉10-15份、纤维素醚8-15份、木质纤维素6-10份和减水剂3-5份。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，所述高粘接枝胶结料为水性环氧树脂，所述紫外线吸收剂为纳米二氧化钛。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥300-500份、外加剂5-10份、高粘接枝胶结料5-15份、紫外线吸收剂0.1-0.3份、水150-200份。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的孔隙率为17-22％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆中将再生活性建筑垃圾骨料和机制砂集料分别作为粗骨料和细骨料，并且对再生活性建筑垃圾骨料和机制砂集料进行多级筛分，控制环保砂浆的孔隙率，调节环保砂浆中的闭合孔隙、半连通孔隙和连通孔隙，继而控制透水、蓄水和净水的能力，再生活性建筑垃圾骨料经硅铝酸钠活化后，可有利于骨料间粘结，且以砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料制备的机制砂集料耐水性能和抗裂性能俱佳，可提高砂浆的使用寿命，再利用水性环氧树脂提高骨料间的粘合力，降低砂浆的弹性模量。
(2)本发明制备的利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆中含有碳纤维网、橡胶粉和季铵盐改性膨润土，碳纤维网可以提高砂浆的韧性、抗拉强度，橡胶粉可以提高砂浆的弹性模量，季铵盐改性膨润土可以提高砂浆的抗弯强度，而且环保砂浆中还含有可分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维素和减水剂，进一步稳定砂浆的机械性和均一性，使制备的环保砂浆分散性好，均一性好和稳定性好。
(3)本发明制备的利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的抗压强度、抗折强度、孔隙率、透水系数、耐磨性等符合CJJ/T135-2009《透水混凝土路面技术规程》，同时还表现出韧性强、抗冲击性能高、弹性好等优势，对“海绵城市”建设中的高性能舒适高弹模耐久性性路面的应用发展起到很好推动作用。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中2h，取出晾干，在500℃下加热活化2h，得到再生活性建筑垃圾骨料。
(2)将质量比为1:1:1的砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料。
(3)按重量份计，将面积不低于5×5cm的碳纤维网5份、橡胶粉3份、季铵盐改性膨润土5份、可分散乳胶粉10份、纤维素醚8份、木质纤维素6份和减水剂3份混合均匀，形成外加剂。
(4)将再生活性建筑垃圾骨料、机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入水性环氧树脂高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂、纳米二氧化钛紫外吸收剂和水，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆，其中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥300份、外加剂5份、高粘接枝胶结料5份、紫外线吸收剂0.1份、水150份。
实施例2：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中6h，取出晾干，在800℃下加热活化3h，得到再生活性建筑垃圾骨料。
(2)将质量比为1:1:1的砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料。
(3)按重量份计，将面积不低于5×5cm的碳纤维网10份、橡胶粉7份、季铵盐改性膨润土10份、可分散乳胶粉15份、纤维素醚15份、木质纤维素10份和减水剂5份混合均匀，形成外加剂。
(4)将再生活性建筑垃圾骨料、机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入水性环氧树脂高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂、纳米二氧化钛紫外吸收剂和水，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆，其中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥500份、外加剂10份、高粘接枝胶结料15份、紫外线吸收剂0.3份、水200份。
实施例3：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中4h，取出晾干，在600℃下加热活化2.5h，得到再生活性建筑垃圾骨料。
(2)将质量比为1:1:1的砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料。
(3)按重量份计，将面积不低于5×5cm的碳纤维网8份、橡胶粉5份、季铵盐改性膨润土7份、可分散乳胶粉13份、纤维素醚10份、木质纤维素8份和减水剂4份混合均匀，形成外加剂。
(4)将再生活性建筑垃圾骨料、机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入水性环氧树脂高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂、纳米二氧化钛紫外吸收剂和水，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆，其中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥400份、外加剂8份、高粘接枝胶结料8份、紫外线吸收剂0.2份、水170份。
实施例4：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中5h，取出晾干，在650℃下加热活化2.5h，得到再生活性建筑垃圾骨料。
(2)将质量比为1:1:1的砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料。
(3)按重量份计，将面积不低于5×5cm的碳纤维网9份、橡胶粉5份、季铵盐改性膨润土8份、可分散乳胶粉13份、纤维素醚12份、木质纤维素7份和减水剂3份混合均匀，形成外加剂。
(4)将再生活性建筑垃圾骨料、机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入水性环氧树脂高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂、纳米二氧化钛紫外吸收剂和水，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆，其中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥350份、外加剂7份、高粘接枝胶结料6份、紫外线吸收剂0.3份、水165份。
实施例5：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中5h，取出晾干，在750℃下加热活化3h，得到再生活性建筑垃圾骨料。
(2)将质量比为1:1:1的砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料。
(3)按重量份计，将面积不低于5×5cm的碳纤维网9份、橡胶粉6份、季铵盐改性膨润土7份、可分散乳胶粉14份、纤维素醚13份、木质纤维素9份和减水剂3份混合均匀，形成外加剂。
(4)将再生活性建筑垃圾骨料、机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入水性环氧树脂高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂、纳米二氧化钛紫外吸收剂和水，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆，其中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥450份、外加剂9份、高粘接枝胶结料13份、紫外线吸收剂0.2份、水170份。
实施例6：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中3h，取出晾干，在600℃下加热活化2h，得到再生活性建筑垃圾骨料。
(2)将质量比为1:1:1的砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料。
(3)按重量份计，将面积不低于5×5cm的碳纤维网8份、橡胶粉4份、季铵盐改性膨润土6份、可分散乳胶粉14份、纤维素醚13份、木质纤维素9份和减水剂5份混合均匀，形成外加剂。
(4)将再生活性建筑垃圾骨料、机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入水性环氧树脂高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂、纳米二氧化钛紫外吸收剂和水，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆，其中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥500份、外加剂8份、高粘接枝胶结料13份、紫外线吸收剂0.3份、水200份。
按照水泥胶砂强度干缩、检测方法和胶粉聚苯颗粒外墙保温***的规定，经检测，实施例1-6制备的利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的抗压强度、抗折强度、黏结强度、吸水量、干缩率、耐水性和耐候性的结果如下所示：
Figure BDA0001307056390000091
由上表可见，本发明制备的利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹模透水环保砂浆的抗压强度、抗折强度、孔隙率、透水系数、耐磨性等符合CJJ/T135-2009《透水混凝土路面技术规程》，同时还表现出韧性强、抗冲击性能高、弹性好等优势。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆，其特征在于，所述利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥300-500份、外加剂5-10份、高粘接枝胶结料5-15份、紫外线吸收剂0.1-0.3份、水150-200份，所述再生活性建筑垃圾骨料的粒径为15-30mm，所述机制砂集料的原料为砂岩、花岗岩和石灰岩，所述机制砂集料的粒径为5-10mm，所述外加剂包括碳纤维网、橡胶粉和季铵盐改性膨润土，所述高粘接枝胶结料为水性环氧树脂，所述紫外线吸收剂为纳米二氧化钛；
所述再生活性建筑垃圾骨料是将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中2-6h，取出晾干，加热活化，得到再生活性建筑垃圾骨料；
所述机制砂集料是将砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料。
2.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆，其特征在于，所述外加剂还包括可分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维素和减水剂。
3.一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾废弃砖和废弃混凝土人工破碎，并筛分成15-20mm、20-30mm两个范围，经水洗、晾晒形成再生骨料，将再生骨料浸渍于硅铝酸钠溶液中2-6h，取出晾干，加热活化，得到再生活性建筑垃圾骨料；
(2)将砂岩、花岗岩和石灰岩作为原料，经除土、机械破碎，筛分成1-2mm、2-5mm、5-10mm三个范围，经水洗、晾晒形成机制砂集料；
(3)将步骤(1)制备的再生活性建筑垃圾骨料、步骤(2)制备的机制砂集料、水泥放在搅拌机内混合均匀，再加入高粘接枝胶结料，继续搅拌，再加入外加剂和纳米二氧化钛，混合均匀，得到利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆；
所述高粘接枝胶结料为水性环氧树脂；所述外加剂的组分，按重量份计，包括碳纤维网5-10份、橡胶粉3-7份、季铵盐改性膨润土5-10份、可分散乳胶粉10-15份、纤维素醚8-15份、木质纤维素6-10份和减水剂3-5份。
4.根据权利要求3所述的一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，加热活化的温度为500-800℃。
5.根据权利要求3所述的一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，砂岩、花岗岩和石灰岩的质量比为1:1:1。
6.根据权利要求3所述的一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述外加剂包括碳纤维网、橡胶粉、季铵盐改性膨润土、可分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维素和减水剂，所述碳纤维网的面积不低于5×5cm。
7.根据权利要求3所述的一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的组分，按照重量份计，包括再生活性建筑垃圾骨料400份、机制砂集料1500份、水泥300-500份、外加剂5-10份、高粘接枝胶结料5-15份、紫外线吸收剂0.1-0.3份、水150-200份。
8.根据权利要求3所述的一种利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，利用建筑垃圾生产海绵城市用高弹性透水环保砂浆的孔隙率为17-22％。
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