CN111517701A - 一种以废利废配制再生轻质砼的方法和应用 - Google Patents

一种以废利废配制再生轻质砼的方法和应用 Download PDF

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CN111517701A CN202010323347.5A CN202010323347A CN111517701A CN 111517701 A CN111517701 A CN 111517701A CN 202010323347 A CN202010323347 A CN 202010323347A CN 111517701 A CN111517701 A CN 111517701A
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Abstract

本发明公开了一种以废利废配制再生轻质砼的方法，包括以下步骤：S1制备并筛选再生原料；S2确定配合浆料比；S3确定基准配合比；S4确定生产配合比；本发明还提供一种以废利废配制再生轻质砼方法的应用，包括以下步骤：S1混合浆料的制备；S2再生轻质砼的制备；S3筛选的再生轻质砼；本发明的有益效果是：以再生原料，按照配合浆料比、基准配合比以及生产配合比，实现充分回，降低生产中损耗，达到低成本；利用表观密度，实现充分回收；通过再生粉的标准掺量，节约换算出良好的经济成本；利用双控法，实现再生原料大量回收使用，降低成本；利用三级投料，实现充分回收。

Description

一种以废利废配制再生轻质砼的方法和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种以废利废配制再生轻质砼的方法和应用。
背景技术
随着社会历史的发展，科学技术的进步，人类对地球的天然资源开发利用，就开始有了废弃物的排放，而且种类越来越多，排放量越来越大，一方面导致地球的天然资源越来越紧缺，另一方面废弃物大量排放给我们的生存环境造成越来越严重的影响。以建筑领域常用的墙材料为例：一方面，粘(岩)土砖或砌块取材于地球表面人们赖以生存的宝贵土壤与破坏天然植被；发泡砼或加气砼砌与灰砂砼砌块与板材主取材于天然的砂石资源，通过技术创新降低砂石资源用量而已；现广泛使用的陶粒砼砌块或板，石膏砌块或板，水渣砼砌块或板等也主依靠就地取材于天然陶粒，天然石灰，天然水渣等资源，破坏和污染当地生存环境；另一方面，产生的建筑垃圾处理相当困难，现多进行粉碎后作路面填方料，或作水泥的填充料，垃圾里的有害物质通过渗透，防射或挥发继续污染环境，严重影响人类的身体健康。
其中，固体类废弃物的排放量大，并且一部分液体废弃物经过污水处理***后也能转换为复杂的固体类废弃物，常见的固体类废弃物为：农业类固体废弃物(桔杆，壳与植物的残留体等)，林业类固体废弃物(木材加工锯末颗粒与植物残留物以及城市园林修剪物等)，工业类固体废物(废矿石，工业加工的固化后残留物，污水处理后残留物，生活垃圾焚烧后残留物底灰与飞灰，石油燃气开采废井泥浆料等)，建筑类固体废弃物(废砼块，废墙材，废瓷砖，砂石加工的残留粉料)，商业类固体废弃物(因包装，运输与生活产品使用产生的泡沫物，橡胶物，聚合物等)，各类固体废弃物的特点：废弃物种类繁多，废弃过程中污染且混杂严重，成分复杂，重金属成分易流失，毒性或剧毒，刺激性，放射性，易燃或难燃，吸水性强，硬度低，特性各异，物理性能不稳定，化学性能变化大，回收使用成本高，回收利用量小，国家和行业标准约束大等，影响再生使用。对建材产品，每个废弃物都具有好的方面，比如轻质，个别材质强度与硬度高，吸水强，酸性或碱性分明，不易腐烂，易容于水或难容于水，物理性好，个别具有可化学性，吸附性强等。让取之于宝贵的自然资源产生的废弃物再生利用，节能减排，净化环境是目前世界和中国需共同解决的问题，因此将固体类废弃物经过转换和利用显得十分重要。
目前，国内外固体废弃物的资源回收利用力度较大，并且大多应用到建筑上，实现循环利用，例如常见的利用再生建筑垃圾回收作再生骨料或工业废弃物粉煤灰制作砼，砂浆或透水砼，用于水泥生产，路面填方材料等；在砼产品的建筑垃圾再生上，一方面要求自重轻来降低建筑物造价同时提高抗震强度，另一方面也需要砼产品具备较多的功能(强度好，隔音隔热，防水防潮等)，现已研制出轻质类砼产品：泡沫砼产品，加气砼产品，透水砼产品，轻集料砼产品等，让封闭的空气或泡沫，连续孔隙或轻集料等成为新型砼的重要组成部分，也能作砼部分作填充料使用于砼中，也就改变了普通砼的形成为具有稳定，高强度且密实的粗细骨料才能作填充骨料，然后以胶凝材料水化进行固结的原理，理论也由水胶比决定强度的一元理论，变为水胶比，浆骨比，砂率，外加剂，掺合料等决定强度的多元理论；如四川省三台县波特兰商品砼有限公司提出的全元砼理论引入空间结构模型概念提升了砼的理论，全元砼配合比确定方法把砼主要原料的配比用量与其相关检测指标之间的建立起了定量分析；但是在保持轻重的同时，能将固体类废弃物的各个种类充分回收制备砼，同时建立其固定配比显得尤为重要；并且在制备阶段，如何进一步缩减成本也显示十分凸出。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以废利废配制再生轻质砼的方法和应用，以至少达到充分回收各类固体类废弃物以及低成本的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种以废利废配制再生轻质砼的方法，包括以下步骤：
S1根据分类类别回收各类固体废弃物，制成再生原料，检测并筛选，得到包括再生骨料、再生粉料以及再生轻料的合格的再生原料；
S2将合格的再生原料分类搭配，将混合的再生原料作为底料，按照水、水泥、再生粉料、再生轻料、再生骨料、外加剂、辅料以及补偿料的原料配方，确定配合浆料比；
S3在浆料比的基础上，通过双控法确定再生轻质砼的基准配合比；
S4在基准配合比的基础上，以实际生产为标准，确定生产配合比。
优选的，为了进一步实现充分回收的同时降低成本，所述的分类类别回收为，大范围回收各行业固体废弃物，经过标准烘干粉碎后，以烘干粉碎粒径不超过10mm为实测表罐密度或压碎值指标为标准，以表观密度不小于1900kg/m3且压碎值指标不大于45％的固体废弃物分为再生骨料，以表观密度不小于1200kg/m3的固体废弃物为再生粉料以及以表观密度不大于1500kg/m3的农业、林业和商业类质轻废弃物加工为再生轻料，分别进行回收利用；所述的标准烘干粉碎为，选用建筑类固体废弃物和工业废矿石中一种或多种在生产周期按固定的重量比或体积比进行搭配，粉碎粒径到5mm以下，作为再生骨料；选用表观密度不小于1200kg/m3工业加工的固化后残留物、污水处理后残留物、生活垃圾焚烧后残留物底灰与飞灰、石油燃气开采废井泥浆料以及再生骨料中一种或多种在生产周期按固定的重量比或体积比进行搭配，粉碎，烘干和磨细粒径到0.15mm以下作为再生粉料；选用表观密度不大于1500kg/m3的农业类固体废弃物、林业类固体废弃物以及商业类固体废弃物中一种或多种在生产周期按固定的重量比或体积比进行搭配，晒干粉碎作为再生轻料；利用表观密度这一特征，结合固体类垃圾的分类方法，将适合作为再生轻质砼的固体类废弃材料收集，并且按照粉碎后的粒径进行对再生原料进行分类，进而缩短回收流程所需的时间，实现充分回收的同时降低回收成本。
优选的，为了进一步实现利用再生原料的制备的再生轻质砼的经济性，所述的配合浆料比确定步骤为：
A.以GB/T1596-2017标准中第3.6条方法确定再生粉的掺量；
B.确定再生粉掺量中的再生砼专用辅料的配方，按照每10g重量克数：吸附粘结剂4g、清色剂3g、化学增碱剂2g以及化学增强剂1g；
C.确定配制强度：
Figure BDA0002462260830000031
式中，Ri为配制的再生轻质砼的配制强度；
Rk为再生轻质砼的抗压强度值；
K为再生轻质砼的空心率；
D.确定再生轻质砼的水胶比：
Figure BDA0002462260830000032
fb＝yf*yc*fce，
式中，Rj为再生轻质砼的配制强度；fb为胶凝材料28天胶砂抗压强度；yc为水泥的富裕系数；yc为再生粉料的调整系数，按照掺量＝0％取1，掺量≤10％取0.9，掺量≤20％取0.8，掺量≤30％取0.7，掺量≤40％取0.6，掺量≤50％取0.5；fce为水泥强度等级值；
E.确定浆料的最小试拌量以及各原料用量：
最小试拌量Q＝检测容器的体积Vr*1.5*2000；
各原料初定用量：
总用水量：
Figure BDA0002462260830000033
胶凝总用量：
Figure BDA0002462260830000034
外加剂用量：Wy＝Jz*Wc
外加剂含水量：Wh＝Wy*(1-Wg)；
再生粉料用量：Fy＝Jz*Fc；
水泥用量：Sy＝Jz-Fy；
水泥用水量：W＝Wz-Wh；
再生轻质砼专用辅料用量：Sn＝Jz*Sc，
式中，Sj为水胶比，Wc为外加剂掺量，Wg为外加剂的固定量，Fc为再生粉的掺量，Sc为再生轻质砼专用辅料的掺量；利用再生粉的掺量以及再生粉的配方，确定配制强度，同时利用配制强度以及空隙率，配合水胶比，再以最小试拌量，确定各个再生粉的原料的初定用量，进而通过在再生粉的标准掺量，逆推出整个配方的初定用量，继而为后续的生产配比的确定提供基础，进而节约换算出良好的经济成本。
优选的，为了进一步满足容纳干容重需要轻质的要求，节约经济成本，所述的双控法为，先确定再生轻质砼的单方砼湿容重：以产品使用规格的规范限值或产品使用需要的单方砼干容重控制值，再生轻质砼单方控制湿容重＝再生轻质砼单方的干容重极限值*1.1；
随后确定再生轻质砼的单方体积：
(1)确定总平均粒径：以按照JGJ52-2006标准筛分试验，以每格筛余的再生原料均等效为以平均粒径为边长的正方体，按照每格筛余平均粒径＝(本格筛网的正方形网孔的边长+上一格筛网的正方形网孔的边长)/2计算再生原料每格筛余平均粒径；随后依次按照每格筛余单个颗粒的平均体积＝每格筛余平均粒径的立方、每格筛余单个颗粒的质量＝每格筛余单个颗粒的平均体积*再生原料的的表观密度/1000000、每格筛余再生原料的颗数＝每格对应筛余值/每格筛余单个颗粒的质量以及再生原料总体平均粒径＝每格筛余平均粒径*每格筛余再生原料的颗数之和/每格筛余再生原料的颗数累计之和，得出再生原料总体平均粒径；
(2)确定再生原料的净距：将得到再生原料总体平均粒径的立方得到再生原料正方体体积，
Figure BDA0002462260830000041
式中p为砼性能调整系数：按照分类计算再生骨料的净距优先取1～1.5，计算再生粉料的净距优选取2～2.5，计算再生轻料的净距优选取2.5～3；
(3)确定再生原料的单方体积与用量：先利用公式：
Figure BDA0002462260830000042
确定再生原料的理论空隙率，再确定再生骨料或粉料的单方用料量：
再生骨料或粉料单方的体积＝(1－砼的孔隙率)*(1－再生骨料或粉料的理论空隙率)；
再生骨料或粉料的单方用量＝再生骨料或粉料单方用量的体积*再生骨料或粉料的表观密度；
同时确定再生轻料的单方用量：
再生轻料的单方体积＝(1－砼的孔隙率-再生骨料的单方体积)*(1－再生轻料的理论空隙率)；
再生轻料的单方用量＝再生轻料的单方体积*再生轻料的表观密度；
(4)确定净浆体的单方体积和用量：
浆体含气体积＝浆体的空气含量*(1－砼的孔隙率－再生骨料的单方体积－再生轻料的单方体积)；
净浆体的单方体积＝1－再生骨料的单方体积－砼的孔隙率-浆体的含气体积-再生轻料的单方体积；
净浆体的用量＝净浆体的密度*净浆体的单方体积；
(5)调整再生轻质砼的基本成分用量：
基本成分的湿容重＝再生骨料或粉料的用量+再生轻料的用量+净浆体的用量；
再生原料的调整用量＝单方再生轻质砼控制的湿容重*∮*再生骨料的用量/基本成分的湿容重，
式中，∮为再生轻质砼因体积收缩进行补偿和生产控制产生的容重误差，保证率系数范围为0.9～1；
再生原料调整后的表观密度＝再生原料的调整用量/再生原料的体积；
(6)按照得到再生原料调整后的表观密度，以所述配合浆料比为基础，确定收缩补偿料每1kg的组成：硅粉0.4kg、结构疏松料0.4kg以及钙粉0.2kg；
同时确定收缩补偿料的用量：再生轻质砼收缩补偿料的用量＝为净浆体调整用量*b，
式中，b的取值范围为1％～5％；
即在配合浆料比的基础上，得到再生原料的基准配合比用量；利用单方体积以及单方砼湿容重的双控法确定再生轻质砼的基准配合比，同时的得到原料中各个原料的用量，进而实现以体积和湿容重控制基准配合比，避免了采用重量和干容重的大误差，实现节约再生原料，避免浪费而导致的成本增加的问题。
优选的，为了进一步实现准确按照生产配比生产再生轻质砼，所述的生产配合比通过公式：
生产时用水量＝基准配合比的用水量－基准配合比的再生骨料用量*再生骨料的含水量－基准配合比的再生轻料用量*再生轻料的含水量+再生骨料的用量*再生骨料吸水率*0.96+再生轻料的用量*再生轻料的吸水率*(1－再生轻料的堆积空隙率)，
式中，0.96为再生骨料吸水率的检测误差调整系数；利用基准配合比，同时剔除再生原料中再生骨料、再生轻料的吸水余量，进而标准核算出生产用水量，进而避免浪费，节约生产成本。
本发明还提供一种以废利废配制再生轻质砼方法的应用，包括以下步骤：
S1将确定生产配合比的再生原料按照三级投料法投入搅拌，得到混合浆料；
S2将混合浆料倒入模具成型，在标准养护室养护28d后，得到再生轻质砼；
S3将得到的干质再生轻质砼经过检测后，按照产品使用要求筛选，即得到合格的再生轻质砼。
优选的，为了进一步实现再生原料制备再生轻质时能充分混合，所述的三级投料法为，
第一步，按生产配合比用量，先将再生骨料、再生轻料与专用辅料投入搅拌设备中，搅拌1-2min，得到搅拌料；
第二步，再将搅拌料中依次投入水泥、再生粉料、辅料以及外加剂的总用量的50％，以及总用水量的2/3用量，搅拌1-3min后，静置3-5min，得到混合料；
第三步，将混合料中加入水泥、再生粉料、辅料以及外加剂的总用量的50％，以及总用水量的1/3，同时加入收缩补偿料，搅拌2-3min，搅拌至均匀，即得到混合浆料；利用三级投料，使再生骨料、再生轻料以及再生粉料充分混合，同时配额水泥、辅料等添加料，实现再生原料的充分混合，进而实现充分回收的目的。
优选的，为了进一步实现再生轻质砼的应用广泛，同时无毒害，所述的检测为GB6566的放射性核素限量检测、GB18484-2001的危废物质检测以及GB8978-1996的重金属检测；通过放射性核素限量检测、危废物质检测以及重金属检测，进而保证低成本生产的同时，成品的再生轻质砼毒害性降低，间接的使再生轻质砼的应用广泛以及验证无毒害。
本发明的有益效果是：
1.根据新型砼拌合物的原料组成中水、水泥、辅料和外加剂均不变，以分类回收的再生骨料、再生粉料以及再生轻料为再生原料，按照配合浆料比、基准配合比以及生产配合比的三个配比上，逐步确定生产再生轻质砼的精准配比，进而实现充分回收各个固体类废弃物的同时，利用精准配比，降低生产中再生原料的损耗，达到经济环保并且低成本的目的。
2.利用表观密度这一特征，结合固体类垃圾的分类方法，将适合作为再生轻质砼的固体类废弃材料收集，并且按照粉碎后的粒径进行对再生原料进行分类，，进而缩短回收流程所需的时间，实现充分回收的同时降低回收成本。
3.利用再生粉的掺量以及再生粉的配方，确定配制强度，同时利用配制强度以及空隙率，配合水胶比，再以最小试拌量，确定各个再生粉的原料的初定用量，进而通过在再生粉的标准掺量，逆推出整个配方的初定用量，继而为后续的生产配比的确定提供基础，进而节约换算出良好的经济成本。
4.利用单方体积以及单方砼湿容重的双控法确定再生轻质砼的基准配合比，同时的得到原料中各个原料的用量，进而实现以体积和湿容重控制基准配合比，避免了采用重量和干容重的大误差，实现节约再生原料，避免浪费而导致的成本增加的问题。
5.利用三级投料，使再生骨料、再生轻料以及再生粉料充分混合，同时配额水泥、辅料等添加料，实现再生原料的充分混合，进而实现充分回收的目的。
6.通过放射性核素限量检测、危废物质检测以及重金属检测，进而保证低成本生产的同时，成品的再生轻质砼毒害性降低，间接的使再生轻质砼的应用广泛以及验证无毒害。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
实施例1
一种以废利废配制再生轻质砼的方法，包括以下步骤：
S1根据分类类别回收各类固体废弃物，压缩成再生原料，以生产规格为200*200*100小型空心砌块、空心率25％、密度等级≤1400kg/m3以及强度等级MU7.5的标准检测并筛选，得到包括再生骨料、再生粉料以及再生轻料的合格的再生原料；所述的分类类别回收为，大范围回收各行业固体废弃物，经过标准烘干粉碎后，以烘干粉碎粒径不超过10mm为实测表罐密度或压碎值指标为标准，以表观密度2681kg/m3、吸水率1.7％、总体平均粒径2.16mm的废砂石和建筑垃圾瓷砖块回收并标准烘干粉碎后，按体积比2：1.5混合成为再生骨料；以表观密度1987kg/m3，掺量44％的膨润土厂废粉料和印染厂废粉料回收并标准烘干粉碎后，按1：2的体积比混合烘干后磨粉制得为再生粉料；以671kg/m3、总体平均粒径0.112mm、吸水率127％以及堆积空隙率78％的农业废弃物玉米芯(含糖份27％)和园林废枝叶(含糖10％满足低于20％)晾干回收并标准烘干粉碎后，按照1：3体积比混合为再生轻料；利用表观密度这一特征，结合固体类垃圾的分类方法，将适合作为再生轻质砼的固体类废弃材料收集，并且按照粉碎后的粒径进行对再生原料进行分类，进而减少在回收的分拣和摘除的措施，实现充分回收的同时降低回收成本；
S2将合格的再生原料分类搭配，将混合的再生原料作为底料，按照水、水泥、再生粉料、再生轻料、再生骨料、外加剂、辅料以及补偿料的原料配方，确定配合浆料比；所述的配合浆料比确定步骤为：
A.以GB/T1596-2017标准中第3.6条方法确定再生粉的掺量；
B.确定再生粉掺量中的再生砼专用辅料的配方，按照每10g重量克数：吸附粘结剂4g、清色剂3g、化学增碱剂2g以及化学增强剂1g；
C.确定配制强度：
Figure BDA0002462260830000081
式中，Ri为配制的再生轻质砼的配制强度；
Rk为再生轻质砼的抗压强度值；
K为再生轻质砼的空心率；
D.确定再生轻质砼的水胶比：
Figure BDA0002462260830000082
fb＝yf*yc*fce＝0.5*1.12*42.5＝23.8MPa，
式中，Rj为再生轻质砼的配制强度；fb为胶凝材料28天胶砂抗压强度；yc为水泥的富裕系数；yc为再生粉料的调整系数，按照掺量＝0％取1，掺量≤10％取0.9，掺量≤20％取0.8，掺量≤30％取0.7，掺量≤40％取0.6，掺量≤50％取0.5；fce为水泥强度等级值；
E.确定浆料的最小试拌量以及各原料用量：
最小试拌量Q＝检测容器的体积Vr*1.5*2000＝42kg；
各原料初定用量：
总用水量：
Figure BDA0002462260830000083
胶凝总用量：
Figure BDA0002462260830000084
外加剂用量：Wy＝Jz*Wc＝28*2.7％＝0.756kg
外加剂含水量：Wh＝Wy*(1-Wg)＝0.756*(1-28％)＝0.544kg；
再生粉料用量：Fy＝Jz*Fc＝28*44％＝12.32kg；
水泥用量：Sy＝Jz-Fy＝28-12.32＝15.68kg；
水泥用水量：W＝Wz-Wh＝13.7-0.544＝13.16kg；
再生轻质砼专用辅料用量：Sn＝Jz*Sc＝28*0.7％＝0.2kg，
式中，Sj为水胶比，Wc为外加剂掺量，Wg为外加剂的固定量，Fc为再生粉的掺量，Sc为再生轻质砼专用辅料的掺量；利用再生粉的掺量以及再生粉的配方，确定配制强度，同时利用配制强度以及空隙率，配合水胶比，再以最小试拌量，确定各个再生粉的原料的初定用量，进而通过在再生粉的标准掺量，逆推出整个配方的初定用量，继而为后续的生产配比的确定提供基础，进而节约换算出良好的经济成本；
S3在浆料比的基础上，通过双控法确定再生轻质砼的基准配合比；所述的双控法为，先确定再生轻质砼的单方砼湿容重：以产品使用规格的规范限值或产品使用需要的单方砼干容重控制值，再生轻质砼单方控制湿容重＝再生轻质砼单方的干容重极限值*1.1；所述单方砼干容重是指湿砼浆料凝固后的干容重，砼配制出来均为湿料，待制作为产品均会凝固并变干，为了满足产品的自重轻的性能，所以还需通过控制湿容重来控制其干容重；
随后确定再生轻质砼的单方体积：
(1)确定总平均粒径：以按照JGJ52-2006标准筛分试验，以每格筛余的再生原料均等效为以平均粒径为边长的正方体，按照每格筛余平均粒径＝(本格筛网的正方形网孔的边长+上一格筛网的正方形网孔的边长)/2计算再生原料每格筛余平均粒径；随后依次按照每格筛余单个颗粒的平均体积＝每格筛余平均粒径的立方、每格筛余单个颗粒的质量＝每格筛余单个颗粒的平均体积*再生原料的的表观密度/1000000、每格筛余再生原料的颗数＝每格对应筛余值/每格筛余单个颗粒的质量以及再生原料总体平均粒径＝每格筛余平均粒径*每格筛余再生原料的颗数之和/每格筛余再生原料的颗数累计之和，得出再生原料总体平均粒径；
(2)确定再生原料的净距：将得到再生原料总体平均粒径的立方得到再生原料正方体体积，
Figure BDA0002462260830000091
式中p为砼性能调整系数：按照分类计算再生骨料的净距优先取1～1.5，计算再生粉料的净距优选取2～2.5，计算再生轻料的净距优选取2.5～3；可得到：
Figure BDA0002462260830000092
Figure BDA0002462260830000093
(3)确定再生原料的单方体积与用量：先利用公式：
Figure BDA0002462260830000094
确定再生原料的理论空隙率，其中，再生骨料的理论空隙率为：
Figure BDA0002462260830000101
Figure BDA0002462260830000102
再确定再生骨料或粉料的单方用料量：
再生骨料或粉料单方的体积＝(1－砼的孔隙率)*(1－再生骨料或粉料的理论空隙率)＝(1-55.2％)*(1-0)＝0.448m3；
再生骨料或粉料的单方用量＝再生骨料或粉料单方用量的体积*再生骨料或粉料的表观密度＝0.448*2681＝1201kg；
同时确定再生轻料的单方用量：
再生轻料的单方体积＝(1－砼的孔隙率-再生骨料的单方体积)*(1－再生轻料的理论空隙率)＝(1-74.7％)*(1-0.448-0)＝0.14m3；
再生轻料的单方用量＝再生轻料的单方体积*再生轻料的表观密度＝0.14*671＝94kg；
(4)确定净浆体的单方体积和用量：
浆体含气体积＝浆体的空气含量*(1－砼的孔隙率－再生骨料的单方体积－再生轻料的单方体积)＝1.1％*(1-0.448-0.14)＝0.0045m3；
净浆体的单方体积＝1－再生骨料的单方体积－砼的孔隙率-浆体的含气体积-再生轻料的单方体积＝1-0.448-0.14-0.0045＝0.4075m3；
净浆体的用量＝净浆体的密度*净浆体的单方体积＝1659*0.4075＝676kg；
(5)调整再生轻质砼的基本成分用量：
基本成分的湿容重＝再生骨料或粉料的用量+再生轻料的用量+净浆体的用量＝1201+94+676＝1971＜2400kg/m3；
产品的密度等级≤1400kg/m3,空心率25％，产品的砼干容重≤1400*(1+25％)＝1750kg/m3，配制产品砼的湿容重≤1750*1.1＝1925kg/m3，保证率系数取0.95，再生骨料用量＝1201*1925*0.95/1971＝1114kg；再生轻料的用量＝94*1925*0.95/1971＝87kg；
再生原料的调整用量＝单方再生轻质砼控制的湿容重*∮*再生骨料的用量/基本成分的湿容重＝676*1925*0.95/1971＝627kg，
式中，∮为再生轻质砼因体积收缩进行补偿和生产控制产生的容重误差，保证率系数范围为0.9～1，优选取值为0.95；
再生原料调整后的表观密度＝再生原料的调整用量/再生原料的体积，其中，按照分类：
再生骨料的表观密度限值＝1114÷0.448＝2487，将再生骨料采用废砂石和建筑垃圾瓷砖块回收粉碎后按重量比2：1.5混合调整为2：2.2即可；
再生轻料的表观密度限值＝87÷0.14＝621，将再生轻料采用农业废弃物玉米芯和园林废枝叶晾干回收分别粉碎后按1：3体积比混合调整为1.8：3即可；
再生粉料的表观密度限值＝627÷0.4075＝1538，把本区域膨润土厂废粉料和印染厂废粉料回收后按1：2的体积比调整为1：2.4，测得浆体密度为1537满足。
(6)按照得到再生原料调整后的表观密度，以所述配合浆料比为基础，确定收缩补偿料每1kg的组成：硅粉0.4kg、结构疏松料0.4kg以及钙粉0.2kg；
同时确定收缩补偿料的用量：再生轻质砼收缩补偿料的用量＝为净浆体调整用量*b＝627*2％＝12.5kg，
式中，b的取值范围为1％～5％，此时取2％；
则再生轻质砼单方基准配合比为：水：水泥：再生粉料：再生轻料：再生骨料：外加剂：辅料：补偿料＝205：234：184：87：1114：11.3：2.9：12.5；
即在配合浆料比的基础上，得到再生原料的基准配合比用量；利用单方体积以及单方砼湿容重的双控法确定再生轻质砼的基准配合比，同时的得到原料中各个原料的用量，进而实现以体积和湿容重控制基准配合比，避免了采用重量和干容重的大误差，实现节约再生原料，避免浪费而导致的成本增加的问题；
S4在基准配合比的基础上，以实际生产为标准，确定生产配合比；所述的生产配合比通过公式：
生产时用水量＝基准配合比的用水量－基准配合比的再生骨料用量*再生骨料的含水量－基准配合比的再生轻料用量*再生轻料的含水量+再生骨料的用量*再生骨料吸水率*0.96+再生轻料的用量*再生轻料的吸水率*(1－再生轻料的堆积空隙率)＝205-1114*(1.6％-3％)-87*{0.5％-142％*(1-76％)}＝250kg，
式中，0.96为再生骨料吸水率的检测误差调整系数；因此确认生产配合比为：水：水泥：再生粉料：再生轻料：再生骨料：外加剂：辅料：补偿料＝250：234：157：89：1157：11.3：2.9：12.5；利用基准配合比，同时剔除再生原料中再生骨料、再生轻料的吸水余量，进而标准核算出生产用水量，进而避免浪费，节约生产成本；
S5在生产配合比的基础上，生产再生轻质砼，通过检测后，筛选合格的再生轻质砼。
一种以废利废配制再生轻质砼方法的应用，包括以下步骤：
S51将确定生产配合比的再生原料按照三级投料法投入搅拌，得到混合浆料；所述的三级投料法为，
第一步，按生产配合比用量，以重量份数计，先将再生骨料1157份、再生轻89份与专用辅料投入搅拌设备中，搅拌2min，得到搅拌料；
第二步，再将搅拌料中依次投水泥117份、再生粉料78.5份、外加剂5.65份、辅料1.45份和用水量167份，搅拌2min后，静置4min，得到混合料；
第三步，将混合料中加入水泥117份，再生粉料78.5份、外加剂5.65份、辅料1.45份以及用水量83，同时加入收缩补偿料12.5份，搅拌2.5min，搅拌至均匀，即得到混合浆料；利用三级投料，使再生骨料、再生轻料以及再生粉料充分混合，同时配额水泥、辅料等添加料，实现再生原料的充分混合，进而实现充分回收的目的；
S52将混合浆料倒入模具成型，在标准养护室养护28d后，得到再生轻质砼；
S53将得到的干质再生轻质砼经过检测后，按照产品使用要求筛选，即得到合格的再生轻质砼；所述的检测为GB6566的放射性核素限量检测、GB18484-2001的危废物质检测以及GB8978-1996的重金属检测，结果如表1：
表1 检测结果
Figure BDA0002462260830000121
通过放射性核素限量检测、危废物质检测以及重金属检测，进而保证低成本生产的同时，成品的再生轻质砼毒害性降低，间接的使再生轻质砼的应用广泛以及验证无毒害。
实施例2
将分类回收中改为，以表观密度2622kg/m3、吸水率2.2％、压碎指标29总体平均粒径2.56mm的废砖块和废矿料回收并标准烘干粉碎后，按体积比1:1.4混合成为再生骨料；以表观密度2622kg/m3，掺量81％的废钻井泥浆、废矿颗粒以及飞灰回收并标准烘干粉碎后，按1:1.1:0.3的体积比混合烘干后磨粉制得为再生粉料；以642kg/m3、总体平均粒径1.26mm、吸水率138％以及堆积空隙率76％的醋渣和园林废枝叶晾干回收并标准烘干粉碎后，按照1：3体积比混合为再生轻料；其余步骤及配方同实施例1。
实施例3
将分类回收中改为，以表观密度2541kg/m3、吸水率2.1％、压碎指标27总体平均粒径2.12mm的废瓷砖和废砂石回收并标准烘干粉碎后，按体积比1:1.6混合成为再生骨料；以表观密度2541kg/m3，掺量77％的废砼块、废钻井泥浆以及飞灰回收并标准烘干粉碎后，按1.3:1:0.3的体积比混合烘干后磨粉制得为再生粉料；以616kg/m3、总体平均粒径1.18mm、吸水率133％以及堆积空隙率74％的稻草、废聚苯板以及醋渣晾干回收并标准烘干粉碎后，按照1.5:0.5:0.2体积比混合为再生轻料；其余步骤及配方同实施例1。
实施例4
将分类回收中改为，以表观密度2476kg/m3、吸水率1.8％、压碎指标32总体平均粒径1.87mm的废砼块和废条板回收并标准烘干粉碎后，按体积比2:1混合成为再生骨料；以表观密度2496kg/m3，掺量73％的废钻井泥浆、飞灰以及废砖块回收并标准烘干粉碎后，按1:0.2:1.5的体积比混合烘干后磨粉制得为再生粉料；以583kg/m3、总体平均粒径1.13mm、吸水率127％以及堆积空隙率72％的稻草、废聚苯板以及醋渣晾干回收并标准烘干粉碎后，按照1:2:0.2体积比混合为再生轻料；其余步骤及配方同实施例1。
实施例5
将分类回收中改为，以表观密度2455kg/m3、吸水率2.2％、压碎指标35总体平均粒径1.53mm的废砂浆和废山石回收并标准烘干粉碎后，按体积比1:1.7混合成为再生骨料；以表观密度2475kg/m3，掺量67％的废钻井泥浆、飞灰以及废石颗粒回收并标准烘干粉碎后，按1:0.2:1的体积比混合烘干后磨粉制得为再生粉料；以544kg/m3、总体平均粒径0.97mm、吸水率122％以及堆积空隙率69％的废锯末粉、废塑料以及醋渣晾干回收并标准烘干粉碎后，按照1.5:0.5:0.3体积比混合为再生轻料；其余步骤及配方同实施例1。
对比例1
将三级投料中的第一步更正搅拌为1min，第二步搅拌1min后静置3min，同时第三步中搅拌2min，其余配方及步骤同实施例1。
对比例2
将三级投料中的第一步更正搅拌为1min，第二步更正搅拌3min后静置5min，同时第三步中搅拌3min，其余配方及步骤同实施例1。
对比例3
不采用三级投料方式，直接混合各个原料，其余配方及步骤同实施例1。
在生产实际中，应用对比例2-5的配方，分别在生产建筑隔墙用再生全轻砼条板、生产再生轻质砼透水路面砖、生产再生次轻砼外墙挂板以及生产再生次轻砼砌块和砖方面的应用，分别得到如下结果：
1.生产建筑隔墙用再生全轻砼条板：规格为3000*600*100mm：
(1)生产步骤：制备原材料并检测指标，按要求确定基准配合比，转化为生产配合比，用常规砼的搅拌设备按3级投料法制成再生全轻砼，将再生全轻砼浇筑到条板模具中，浇筑完成后，凝结1～2天后脱模，将脱模后的产品放入标准养护室，在温度20±2℃、相对湿度95％以上的条件下，养护28天，得到再生全轻砼条板，按(建筑隔墙用轻质条板通用技术要求)JG/T169-2016检测合格后进行使用。
(2)再生全轻砼条板的基准配方:
Figure BDA0002462260830000141
表中，用水量考虑再生骨料与再生轻料的吸水率；再生骨料与再生轻料均不含粉料；原材料均为干料；
再生全轻砼隔墙条板的性能检测:
Figure BDA0002462260830000142
危废物(重金属，二恶英等)取本产品浸泡液检测满足，放射性检测结果合格，结论：该产品合格。
2.生产再生轻质砼透水路面砖(板)：砖规格为200*200*60mm，板规格600*3000*70.
(1)生产步骤：制备原材料并检测指标，按要求确定基准配合比，转化为生产配合比，用常规砼的搅拌设备按3级投料法制成再生轻质砼，将再生轻质砼浇筑到透水砖(板)模具中，浇筑完成后，凝结1～2天后脱模，将脱模后的产品放入标准养护室，在温度20±2℃、相对湿度95％以上的条件下，养护28天后，按产品使用要求进行顶面二次深加工(花纹或着色)，得到再生轻质砼透水砖(板)，按(透水路面砖和透水路面板)GB/T25993-2010要求检测合格后使用。
(2)再生轻质砼透水砖(板)的实施例
Figure BDA0002462260830000151
表中，用水量考虑再生骨料与再生轻料的吸水率；再生骨料与再生轻料均不含粉料；原材料均为干料；对应实施例所用再生原料的组成见前面。
(3)再生轻质砼透水砖和板的性能
Figure BDA0002462260830000152
危废物(重金属，二恶英等)取本产品浸泡液检测满足，放射性检测结果合格，结论：该产品合格。
3.生产再生次轻砼外墙挂板：板规格600*400*60，强度不低于20Mpa。
(1)生产步骤：制备原材料并检测指标，按要求确定基准配合比，转化为生产配合比，用常规砼的搅拌设备按3级投料法制成再生次轻砼，将再生次轻砼浇筑到挂板模具中，浇筑完成后，凝结1～2天后脱模，将脱模后的产品放入标准养护室，在温度20±2℃、相对湿度95％以上的条件下，养护28天后，按产品使用要求进行顶面二次深加工(增强或着色)，得到再生次轻砼外墙挂板，按(砼外墙挂板)JC/T2356-2016要求检测合格后进行使用。
(2)再生次轻砼外墙挂板的实施例
Figure BDA0002462260830000161
表中，用水量考虑再生骨料与再生轻料的吸水率；再生骨料与再生轻料均不含粉料；原材料均为干料。对应实施例所用再生原料的组成见前面。
(3)再生次轻砼外墙挂板的性能
Figure BDA0002462260830000162
危废物(重金属，二恶英等)取本产品浸泡液检测满足；放射性检测结果合格；抗冻性指标满足，结论：该产品合格。
4.生产再生次轻砼砌块和砖：砌块规格200*200*100，砖规格240*115*57。
(1)生产步骤：制备原材料并检测指标，按要求确定基准配合比，转化为生产配合比，用常规砼的搅拌设备按3级投料法制成再生次轻砼，将再生次轻砼浇筑到砌块或砖的模具中，浇筑完成后，凝结1～2天后脱模，将脱模后的产品放入标准养护室，在温度20±2℃、相对湿度95％以上的条件下，养护28天，得到再生次轻砼砌块和砖，，按(建轻集料砼小型空心砌块)GB/T15229-2011标准要求检测合格后进行使用。
(2)再生次轻砼砌块和砖的实施例
Figure BDA0002462260830000163
Figure BDA0002462260830000171
表中，用水量考虑再生骨料与再生轻料的吸水率；再生骨料与再生轻料均不含粉料；原材料均为干料。对应实施例所用再生原料的组成见前面。
(3)再生次轻砼砌块和砖的检测：
Figure BDA0002462260830000172
危废物(重金属，二恶英等)取本产品浸泡液检测无危废物，放射性检测结果合格，结论：该产品合格。
同时针对对比例1-2，同实施1对比，在同样的条件下，生产建筑隔墙用再生全轻砼条板：规格为3000*600*100mm，对比制备的板材的强度，得到表2：
表2 实施例与对比例的板材强度情况表
类别 板材强度
实施例1 5.3
对比例1 5.0
对比例2 5,1
对比例3 4.2
由上述可知，采用本发明提供的以废利废配制再生轻质砼的方法和应用，把多种类废弃物根据轻质砼的基本组成和固化原理，进行科学分类制备为再生轻料，再生骨料和再生粉料后，特别是最难处理的钻井泥浆料，生活垃圾焚烧的飞灰，醋糟因具有易流失的重金属，二恶英和强酸性等危害特点，利用再生骨料和再生轻料等废弃物具有较强的吸附性，搭配再生砼专用辅料等办法，再通过再生原料之间科学搭配，以配合三级投料的方法，解决再生轻质砼的原料中重金属和二恶英等易流失，且化学性，酸碱度异常，糖份，异味，异色和砼体积收缩大等技术难题，实现了大量的废弃资源在建筑材料领域的有效回收利用，制备得到的再生轻质砼产品，不但产品满足相关规范要求且性能良好，而且取材更广泛，更环保，充分回收的废弃物的同时净化了区域环境，同时工艺简单，成本更低廉，具有很好的市场前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种以废利废配制再生轻质砼的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1根据分类类别回收各类固体废弃物，制成再生原料，检测并筛选，得到包括再生骨料、再生粉料以及再生轻料的合格的再生原料；
S2将合格的再生原料分类搭配，将混合的再生原料作为底料，按照水、水泥、再生粉料、再生轻料、再生骨料、外加剂、辅料以及补偿料的原料配方，确定配合浆料比；
S3在浆料比的基础上，通过双控法确定再生轻质砼的基准配合比；
S4在基准配合比的基础上，以实际生产为标准，确定生产配合比。
2.根据权利要求1所述的一种以废利废配制再生轻质砼的方法和应用，其特征在于：所述的分类类别回收为，大范围回收各行业固体废弃物，经过标准烘干粉碎后，以烘干粉碎粒径不超过10mm为实测表观密度或压碎值指标为标准，以表观密度不小于1900kg/m3且压碎值指标不大于45％的固体废弃物分为再生骨料，以表观密度不小于1200kg/m3的固体废弃物为再生粉料以及以表观密度不大于1500kg/m3的农业、林业和商业类质轻废弃物加工为再生轻料，分别进行回收利用。
3.根据权利要求2所述的一种以废利废配制再生轻质砼的方法，其特征在于：所述的标准烘干粉碎为，选用建筑类固体废弃物和工业废矿石中一种或多种在生产周期按固定的重量比或体积比进行搭配，粉碎粒径到5mm以下，作为再生骨料；选用表观密度不小于1200kg/m3工业加工的固化后残留物、污水处理后残留物、生活垃圾焚烧后残留物底灰与飞灰、石油燃气开采废井泥浆料以及再生骨料中一种或多种在生产周期按固定的重量比或体积比进行搭配，粉碎，烘干和磨细粒径到0.15mm以下作为再生粉料；选用表观密度不大于1500kg/m3的农业类固体废弃物、林业类固体废弃物以及商业类固体废弃物中一种或多种在生产周期按固定的重量比或体积比进行搭配，晒干粉碎作为再生轻料。
4.根据权利要求1所述的一种以废利废配制再生轻质砼的方法，其特征在于：所述的配合浆料比确定步骤为：
A.以GB/T1596-2017标准中第3.6条方法确定再生粉的掺量；
B.确定再生粉掺量中的再生砼专用辅料的配方，按照每10g重量克数：吸附粘结剂4g、清色剂3g、化学增碱剂2g以及化学增强剂1g；
C.确定配制强度：
Figure FDA0002462260820000011
式中，Ri为配制的再生轻质砼的配制强度；
Rk为再生轻质砼的抗压强度值；
K为再生轻质砼的空心率；
D.确定再生轻质砼的水胶比：
Figure FDA0002462260820000021
fb＝yf*yc*fce，
式中，Rj为再生轻质砼的配制强度；fb为胶凝材料28天胶砂抗压强度；yc为水泥的富裕系数；yc为再生粉料的调整系数，按照掺量＝0％取1，掺量≤10％取0.9，掺量≤20％取0.8，掺量≤30％取0.7，掺量≤40％取0.6，掺量≤50％取0.5；fce为水泥强度等级值；
E.确定浆料的最小试拌量以及各原料用量：
最小试拌量Q＝检测容器的体积Vr*1.5*2000；
各原料初定用量：
总用水量：
Figure FDA0002462260820000022
胶凝总用量：
Figure FDA0002462260820000023
外加剂用量：Wy＝Jz*Wc
外加剂含水量：Wh＝Wy*(1-Wg)；
再生粉料用量：Fy＝Jz*Fc；
水泥用量：Sy＝Jz-Fy；
水泥用水量：W＝Wz-Wh；
再生轻质砼专用辅料用量：Sn＝Jz*Sc，
式中，Sj为水胶比，Wc为外加剂掺量，Wg为外加剂的固定量，Fc为再生粉的掺量，Sc为再生轻质砼专用辅料的掺量。
5.根据权利要求1所述的一种以废利废配制再生轻质砼的方法，其特征在于：所述的双控法为，先确定再生轻质砼的单方砼湿容重：以产品使用规格的规范限值或产品使用需要的单方砼干容重控制值，再生轻质砼单方控制湿容重＝再生轻质砼单方的干容重极限值*1.1；随后确定再生轻质砼的单方体积：
(1)确定总平均粒径：以按照JGJ52-2006标准筛分试验，以每格筛余的再生原料均等效为以平均粒径为边长的正方体，按照每格筛余平均粒径＝(本格筛网的正方形网孔的边长+上一格筛网的正方形网孔的边长)/2计算再生原料每格筛余平均粒径；随后依次按照每格筛余单个颗粒的平均体积＝每格筛余平均粒径的立方、每格筛余单个颗粒的质量＝每格筛余单个颗粒的平均体积*再生原料的的表观密度/1000000、每格筛余再生原料的颗数＝每格对应筛余值/每格筛余单个颗粒的质量以及再生原料总体平均粒径＝每格筛余平均粒径*每格筛余再生原料的颗数之和/每格筛余再生原料的颗数累计之和，得出再生原料总体平均粒径；
(2)确定再生原料的净距：将得到再生原料总体平均粒径的立方得到再生原料正方体体积，
Figure FDA0002462260820000031
式中p为砼性能调整系数：按照分类计算再生骨料的净距优先取1～1.5，计算再生粉料的净距优选取2～2.5，计算再生轻料的净距优选取2.5～3；
(3)确定再生原料的单方体积与用量：先利用公式：
Figure FDA0002462260820000032
确定再生原料的理论空隙率，再确定再生骨料或粉料的单方用料量：
再生骨料或粉料单方的体积＝(1－砼的孔隙率)*(1－再生骨料或粉料的理论空隙率)；
再生骨料或粉料的单方用量＝再生骨料或粉料单方用量的体积*再生骨料或粉料的表观密度；
同时确定再生轻料的单方用量：
再生轻料的单方体积＝(1－砼的孔隙率-再生骨料的单方体积)*(1－再生轻料的理论空隙率)；
再生轻料的单方用量＝再生轻料的单方体积*再生轻料的表观密度；
(4)确定净浆体的单方体积和用量：
浆体含气体积＝浆体的空气含量*(1－砼的孔隙率－再生骨料的单方体积－再生轻料的单方体积)；
净浆体的单方体积＝1－再生骨料的单方体积－砼的孔隙率-浆体的含气体积-再生轻料的单方体积；
净浆体的用量＝净浆体的密度*净浆体的单方体积；
(5)调整再生轻质砼的基本成分用量：
基本成分的湿容重＝再生骨料或粉料的用量+再生轻料的用量+净浆体的用量；
再生原料的调整用量＝单方再生轻质砼控制的湿容重*∮*再生骨料的用量/基本成分的湿容重，
式中，∮为再生轻质砼因体积收缩进行补偿和生产控制产生的容重误差，保证率系数范围为0.9～1；
再生原料调整后的表观密度＝再生原料的调整用量/再生原料的体积；
(6)按照得到再生原料调整后的表观密度，以所述配合浆料比为基础，确定收缩补偿料每1kg的组成：硅粉0.4kg、结构疏松料0.4kg以及钙粉0.2kg；
同时确定收缩补偿料的用量：再生轻质砼收缩补偿料的用量＝为净浆体调整用量*b，
式中，b的取值范围为1％～5％；
即在配合浆料比的基础上，得到再生原料的基准配合比用量。
6.根据权利要求1所述的一种以废利废配制再生轻质砼的方法，其特征在于：所述的生产配合比通过公式：
生产时用水量＝基准配合比的用水量－基准配合比的再生骨料用量*再生骨料的含水量－基准配合比的再生轻料用量*再生轻料的含水量+再生骨料的用量*再生骨料吸水率*0.96+再生轻料的用量*再生轻料的吸水率*(1－再生轻料的堆积空隙率)，
式中，0.96为再生骨料吸水率的检测误差调整系数。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种以废利废配制再生轻质砼方法的应用，其特征在于：包括以下步骤：
S1将确定生产配合比的再生原料按照三级投料法投入搅拌，得到混合浆料；
S2将混合浆料倒入模具成型，在标准养护室养护28d后，得到再生轻质砼；
S3将得到的干质再生轻质砼经过检测后，按照产品使用要求筛选，即得到合格的再生轻质砼。
8.根据权利要求7所述的一种以废利废配制再生轻质砼方法的应用，其特征在于：所述的三级投料法为，
第一步，按生产配合比用量，先将再生骨料、再生轻料与专用辅料投入搅拌设备中，搅拌1-2min，得到搅拌料；
第二步，再将搅拌料中依次投入水泥、再生粉料、辅料以及外加剂的总用量的50％，以及总用水量的2/3用量，搅拌1-3min后，静置3-5min，得到混合料；
第三步，将混合料中加入水泥、再生粉料、辅料以及外加剂的总用量的50％，以及总用水量的1/3，同时加入收缩补偿料，搅拌2-3min，搅拌至均匀，即得到混合浆料。
9.根据权利要求7所述的一种以废利废配制再生轻质砼方法的应用，其特征在于：所述的检测为GB6566的放射性核素限量检测、GB18484-2001的危废物质检测以及GB8978-1996的重金属检测。
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