CN111116087A - 一种混凝土余废料处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土余废料处理工艺，所述工艺为：在余废料混凝土中添加余废料处理剂，搅拌至形成颗粒状，卸料，得到余废料混凝土骨料，保存，备用；所述余废料处理剂根据添加量的不同选择不同重量的包装。本发明混凝土余废料处理工艺，通过使用余废料处理剂，一次性解决混凝土余废料，形成余废料混凝土骨料，并可回收用于制备混凝土，无污水排放，节约成本，节能环保。本申请余废料处理剂，通过吸水固化，使水泥砂浆在短时间内迅速失水固化，失去流动性，包裹粘附于石子表面，形成可回收利用的余废料混凝土骨料。

Description

一种混凝土余废料处理工艺
技术领域
本发明涉及一种余废料处理工艺，具体涉及一种新拌混凝土余废料处理工艺。
背景技术
混凝土余废料指的是混凝土搅拌车卸料后的无法卸出的混凝土或运输到施工现场，但失去工作性而无法泵送施工的废弃混凝土等；而在混凝土搅拌站，这些废弃混凝土通常的处理方法是冲洗分离砂、石子，回收利用，而水泥、粉煤灰、矿粉等胶凝材料则与废水一起处理，浪费资源，且污染环境。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种新拌混凝土余废料处理工艺；所述处理工艺产生混凝土余废料骨料，取代一部分粗骨料制备混凝土，一次性解决混凝土余废料，无污水排放，无固体建筑垃圾排放，经济、环保。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种混凝土余废料处理工艺，所述工艺为：在余废料混凝土中添加余废料处理剂，搅拌至形成颗粒状，卸料，得到混凝土余废料骨料，备用；所述余废料处理剂根据添加量的不同选择不同重量的包装；所述余废料处理剂，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物20～100份和晶核型水泥水化促进剂5～50份；所述高吸水性高分子聚合物的分子量为10～5000万。
本申请在余废料混凝土中加入余废料处理剂，在余废料混合物中，吸水性高分子材料带有存在大量的负电荷，与带有正电荷的水泥及水泥水化产物的颗粒产生静电吸引，形成物理交联的网状结构，加之聚合物本身分子链间的相互缠绕，这样的网状结构，在与水接触时，具有强烈的结合固化水的作用，使混凝土在极短的时间内失水固化，包裹于石子表面，形成干爽的粒状材料。而纳米水化硅酸钙或纳米水化硅铝酸钙，作为晶种，形成晶核，加快或促进与晶型或立体构型相同的对映异构体结晶的生长，从而加快水泥水化，消耗大量的自由水，从而促进水泥浆体凝固，提高混凝土早期强度，是一种特殊有效的混凝土早强剂。本发明处理工艺是一种行之有效的低成本、高效果的处理方法，一次性解决混凝土余废料，无废水排放，无固态建筑垃圾排放，节省资源，保护环境，具有重大的经济和社会意义。
优选地，所述混凝土余废料处理剂，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物30～95份和晶核型水泥水化促进剂5～40份。
更优选地，所述混凝土余废料处理剂，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物50～95份和晶核型水泥水化促进剂10～30份。
本申请余废料处理剂，主要作用是吸水固化，使水泥砂浆在短时间内迅速失水固化，失去流动性，形成颗粒状，包裹粘附于石子表面，形成可回收利用的混凝土骨料；具体来说，各成分的作用如下：
高吸水性高分子聚合物：(1)吸水：水溶性高分子投入到余废混凝土中后，吸收大量水分溶胀溶解；(2)双电层及氢键作用：水溶性高分子水解成带电胶体，与周围的离子组成双电层结构的胶团，同时与水分子形成氢键，消耗大量自由水；(3)吸附架桥作用：线型结构高分子，具有能与胶粒表面某些部位起作用的化学基团，当高聚物与胶粒接触时，基团能与胶粒表面产生特殊的化学反应而相互吸附，而高分子的其余部分则伸展到水溶液中，可以与另一个表面有空位的胶粒吸附，聚合物起到了架桥连接的作用。
晶核型水泥水化促进剂：作为晶种，具有显著的促进水泥水化，提高混凝土早期强度的作用。
优选地，所述混凝土余废料处理剂为固体粉末状。
优选地，所述吸水性高分子聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物及其衍生物、聚乙烯吡络烷酮中的至少一种。
优选地，所述晶核型水泥水化促进剂为纳米水化硅酸钙或纳米水化硅铝酸钙。具有显著的促进水泥水化，提高混凝土早期强度的作用。
优选地，所述余废料处理剂通过水可溶性包装材料以不同质量进行包装；使用时，整袋处理剂加入余废料混凝土中，水溶性包装袋溶解于混凝土中。
本申请余废料处理剂可以为各种不同质量的小袋装包装，包装袋材质为水可溶性材料；使用时，与余废料处理剂一起投入到余废混凝土中，在搅拌过程中，水溶分解溶解于混凝土中；也可采用大袋普通包装袋包装。
优选地，所述余废料处理剂的用量为混凝土余废料总质量的0.01％～2.5％。
余废料处理剂掺量随着余废料混凝土的状态及用途、标号等不同而不同，如出机时间短或水胶比高的混凝土余废料，含水量大，形成粒状骨料的处理剂用量高，而出机时间长或水胶比低或高标号混凝土余废料，含水量低，形成粒状骨料的处理剂用量亦低，但可使用处理剂处理的混凝土余废料与混凝土的配合比无关。
优选地，所述混凝土余废料为(1)～(9)中的一种或多种：
(1)混凝土搅拌车卸料后的无法卸出的剩余混凝土；
(2)运输到施工现场，但失去工作性而无法泵送施工的废弃混凝土；
(3)运输到施工现场，发现送错料或客户要错料而必须返回生产厂家的混凝土；
(4)混凝土生产厂家实验室试验产生的废弃混凝土；
(5)混凝土生产厂家抽样检测混凝土质量的废弃混凝土；
(6)混凝土生产厂家生产时的漏料；
(7)与混凝土相关的工程检测中心及研究院用于检测及研发目的产生的废弃混凝土；
(8)管桩、管片、预制构件混凝土制品生产厂产生的混凝土余废料；
(9)其它含有可回收骨料的混凝土及水泥拌合物。
再次，本发明还提供一种混凝土的制备方法，将所述混凝土余废料处理工艺制备得到的余废料混凝土骨料，作为粗骨料取代天然石子，回收应用，制备混凝土；所述粗骨料取代天然石子的取代率为0～50％。
试验中，我们发现，本申请工艺产生的混凝土余废料骨料，取代粗骨料的的量低于(含)50％时，不影响拌合水用量及外加剂掺量，不影响混凝土和易性及耐久性，而石子取代率超过50％时，混凝土流动性降低，拌合水用量增加。本发明工艺产生的骨料含有水溶性高分子聚合物，对水泥水合化及晶体生长无影响，同时有利于提高混凝土韧性，不增加拌合水使用量及外加剂掺量，对新拌混凝土的和易性及硬化混凝土的强度及耐久性无不良影响。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本申请余废料处理剂，通过吸水固化，使砂浆在短时间内迅速失水固化，失去流动性，形成颗粒状，包裹粘附于石子表面，形成可回收利用的混凝土余废料骨料。
本发明混凝土余废料处理工艺，一次性解决混凝土余废料，无污水排放，节约成本，节能环保；本发明工艺产生的骨料含有水溶性高分子聚合物，对水泥水合化及晶体生长无影响，同时有利于提高混凝土韧性；且本发明工艺产生的粒状材料，可作为骨料回收利用，取代部分天然石子，节约成本，产生显著经济效益。
附图说明
图1为本发明用作混凝土余废料的混凝土状态图；
图2为本发明混凝土余废料处理工艺制备得到的余废料混凝土骨料的出机状态图；
图3为本发明混凝土余废料处理工艺制备得到的余废料混凝土骨料的干燥状态图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。实施例中纳米水化硅酸钙或纳米水化硅铝酸钙的制备方法可具体参考专利CN103449460A。此外，本申请中涉及到的分子量均为数均分子量，本申请设置实施例1～5，具体实施例1～5中用作混凝土余废料的混凝土配合比及坍落度如表1所示。
表1实施例1～5中混凝土余废料骨料的制备及性能(材料用量单位：kg)
Figure BDA0002346800610000051
实施例1
本发明所述混凝土余废料处理工艺的一种实施例，本实施例所述混凝土余废料处理工艺为：在混凝土余废料中添加通过水溶性包装材料包装的余废料处理剂，然后搅拌至形成颗粒状，卸料，得到混凝土料；余废料处理剂的用量为混凝土余废料总质量的0.40％；
所述混凝土余废料处理剂为固体粉末状，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物100份、晶核型水泥水化促进剂5份；所述吸水性高分子聚合物为聚丙烯酰胺，所述高吸水性高分子聚合物的分子量为120万，所述晶核型水泥水化促进剂为纳米水化硅酸钙。
余废料处理剂可以为各种不同质量的小袋装包装，包装袋材质为水可溶性材料；使用时，与余废料处理剂一起投入到余废混凝土中，在搅拌过程中，水溶分解；也可采用大袋普通包装袋包装。
所述混凝土余废料为表1中第一组配合比制备的混凝土作为余废料使用。
实施例2
本发明所述混凝土余废料处理工艺的一种实施例，本实施例所述混凝土余废料处理工艺为：在混凝土余废料中添加通过水溶性包装材料包装的余废料处理剂，然后搅拌至形成颗粒状，倒出卸料，得到混凝土料；余废料处理剂的用量为混凝土余废料总质量的0.55％；
所述混凝土余废料处理剂为固体粉末状，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物95份、晶核型水泥水化促进剂10份；所述吸水性高分子聚合物为聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠混合物，混合重量比为(80:20)；所述高吸水性高分子聚合物的分子量为10万，所述晶核型水泥水化促进剂为纳米水化硅铝酸钙。
余废料处理剂可以为各种不同质量的小袋装包装，包装袋材质为水可溶性材料；使用时，与余废料处理剂一起投入到余废混凝土中，在搅拌过程中，水溶分解；也可采用大袋普通包装袋包装。
所述混凝土余废料为表1中第二组配合比制备的混凝土作为余废料使用。
实施例3
本发明所述混凝土余废料处理工艺的一种实施例，本实施例混凝土余废料处理工艺为：在混凝土余废料中添加通过水溶性包装材料包装的余废料处理剂，然后搅拌至形成颗粒状，倒出卸料，得到混凝土料；余废料处理剂的用量为混凝土余废料总质量的0.15％；
所述混凝土余废料处理剂为粉末状，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物90份、晶核型水泥水化促进剂20份；所述吸水性高分子聚合物为聚甲基丙烯酰胺；所述高吸水性高分子聚合物的分子量为75万，所述晶核型水泥水化促进剂为纳米水化硅酸钙。
余废料处理剂可以为各种不同质量的小袋装包装，包装袋材质为水可溶性材料；使用时，与余废料处理剂一起投入到余废混凝土中，在搅拌过程中，水溶分解；也可采用大袋普通包装袋包装。
所述混凝土余废料为表1中第三组配合比制备的混凝土作为余废料使用。
实施例4
本发明所述混凝土余废料处理工艺的一种实施例，所述混凝土余废料处理工艺为：在混凝土余废料中添加通过可水溶性包装材料包装的余废料处理剂，然后搅拌至形成颗粒状，倒出卸料，得到混凝土料；余废料处理剂的用量为混凝土余废料总质量的0.06％；
所述混凝土余废料处理剂为粉末状，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物50份、晶核型水泥水化促进剂30份；所述吸水性高分子聚合物为聚乙烯吡络烷酮、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺混合物，聚乙烯吡络烷酮、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺的重量比为20:20:60；所述高吸水性高分子聚合物的分子量为25万，所述晶核型水泥水化促进剂为纳米水化硅铝酸钙。
余废料处理剂可以为各种不同质量的小袋装包装，包装袋材质为水可溶性材料；使用时，与余废料处理剂一起投入到余废混凝土中，在搅拌过程中，水溶分解；也可采用大袋普通包装袋包装。
所述混凝土余废料为表1中第四组配合比制备的混凝土作为余废料使用。
实施例5
本发明所述混凝土余废料处理工艺的一种实施例，所述混凝土余废料处理工艺为：在混凝土余废料中添加通过可水溶性包装材料包装的余废料处理剂，然后搅拌至形成颗粒状，倒出卸料，得到混凝土料；余废料处理剂的用量为混凝土余废料总质量的2.5％；
所述混凝土余废料处理剂为粉末状，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物20份、晶核型水泥水化促进剂50份；所述吸水性高分子聚合物为聚乙烯吡络烷酮；所述高吸水性高分子聚合物的分子量为15万，所述晶核型水泥水化促进剂为纳米水化硅铝酸钙。
余废料处理剂可以为各种不同质量的小袋装包装，包装袋材质为水可溶性材料；使用时，与余废料处理剂一起投入到余废混凝土中，在搅拌过程中，水溶分解；也可采用大袋普通包装袋包装。
所述混凝土余废料为表1中第五组配合比制备的混凝土作为余废料使用。
将本申请实施例1～5混凝土余废料处理工艺制备得到的余废料混凝土骨料，作为粗骨料取代天然石子，回收应用，制备混凝土；所述粗骨料取代天然石子的取代率为50％；另外设置对比例，对比例中的混凝土只含有天然石子，没有余废料混凝土骨料，具体混凝土配合比如表2所示，混凝土的性能如表3所示：
表2混凝土配合比(材料用量单位：kg)
Figure BDA0002346800610000081
表3混凝土性能
Figure BDA0002346800610000091
从表3可以看出，与对比例相比，使用本发明工艺产生的粒状材料作为粗骨料，取代50％天然石子，制备混凝土，不增加拌合水使用量及外加剂掺量，对新拌混凝土的和易性及硬化混凝土的强度无不良影响。
为了研究不同配方的余废料处理剂对工艺处理的影响，本申请设置实验组1～10，实验组1～10中的工艺与及作为混凝土余废料的混凝土配合比与表1中实施例1相同，只是处理剂中高吸水性高分子聚合物、晶核型水泥水化促进剂的含量不同，具体如表4所示：
表4
Figure BDA0002346800610000092
从表4可以看出，当控制高吸水性高分子聚合物的含量一定时，当晶核型水泥水化促进剂的含量为10～30份时，处理剂的吸水固化效果更好；而当控制晶核型水泥水化促进剂的含量一定时，当高吸水性高分子聚合物的含量为50～95份时，处理剂的吸水固化效果更好；因此，本申请混凝土余废料处理剂，优选“高吸水性高分子聚合物50～95份和晶核型水泥水化促进剂10～30份”。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种混凝土余废料处理工艺，其特征在于，所述工艺为：在余废料混凝土中添加余废料处理剂，搅拌至形成颗粒状，卸料，得到余废料混凝土骨料，保存，备用；所述余废料处理剂根据添加量的不同选择不同重量的包装；
所述余废料处理剂，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物20～100份和晶核型水泥水化促进剂5～50份；所述高吸水性高分子聚合物的分子量为10～5000万。
2.如权利要求1所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物30～95份和晶核型水泥水化促进剂5～40份。
3.如权利要求2所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，包含以下重量份的成分：高吸水性高分子聚合物50～90份和晶核型水泥水化促进剂10～30份。
4.如权利要求1所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，所述混凝土余废料处理剂为固体粉末状。
5.如权利要求1所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，所述吸水性高分子聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物及其衍生物、聚乙烯吡络烷酮中的至少一种。
6.如权利要求1所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，所述晶核型水泥水化促进剂为纳米水化硅酸钙或纳米水化硅铝酸钙。
7.如权利要求1所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，所述余废料处理剂通过水可溶性包装材料以不同质量进行包装；使用时，整袋处理剂加入余废料混凝土中，水溶性包装袋溶解于混凝土中。
8.如权利要求1所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，所述余废料处理剂的用量为混凝土余废料总质量的0.01％～2.5％。
9.如权利要求1所述的混凝土余废料处理工艺，其特征在于，所述混凝土余废料为(1)～(9)中的一种或多种：
(1)混凝土搅拌车卸料后的无法卸出的剩余混凝土；
(2)运输到施工现场，但失去工作性而无法泵送施工的废弃混凝土；
(3)运输到施工现场，发现送错料或客户要错料而必须返回生产厂家的混凝土；
(4)混凝土生产厂家实验室试验产生的废弃混凝土；
(5)混凝土生产厂家抽样检测混凝土质量的废弃混凝土；
(6)混凝土生产厂家生产时的漏料；
(7)与混凝土相关的工程检测中心及研究院用于检测及研发目的产生的废弃混凝土；
(8)管桩、管片、预制构件混凝土制品生产厂产生的混凝土余废料；
(9)其它含有可回收骨料的混凝土及水泥拌合物。
10.一种混凝土的制备方法，其特征在于，将权利要求1～9任一项所述混凝土余废料处理工艺制备得到的余废料混凝土骨料，作为粗骨料取代天然石子，回收应用，制备混凝土；所述粗骨料取代天然石子的取代率为0～50％。
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