CN112299779A

CN112299779A - 一种无机混合料及其制备方法

Info

Publication number: CN112299779A
Application number: CN202011093795.7A
Authority: CN
Inventors: 赵磊; 梁勇; 杨婷婷; 刘慧慧; 柳静; 王福晋; 檀胜应; 李雪莹; 孙嵬
Original assignee: Shougang Environmental Industry Co ltd
Current assignee: Shougang Environmental Industry Co ltd
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2021-02-02

Abstract

本发明公开了一种无机混合料及其制备方法，所述无机混合料的组分以重量份数计为：废瓷砖细骨料10～38份，建筑垃圾再生骨料55～86份，水泥4～7份，水5～9份；其中，所述废瓷砖细骨料的粒径为0＜d≤5mm，所述建筑垃圾再生骨料包括粒径分别为0＜d≤5mm、5＜d≤10mm、10＜d≤31.5mm的第一粒级骨料、第二粒级骨料和第三粒级骨料，所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为(3.8～4.2)：(1.8～2.2)：(3.8～4.2)。本发明利用废瓷砖类建筑垃圾，制备的无机混合料力学性能优良，耐久性能显著增强，是一种绿色环保的新型建筑材料。

Description

一种无机混合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑垃圾资源化技术领域，特别涉及一种无机混合料及其制备方法。

背景技术

随着我国城镇化发展的不断深入，人们对居住环境的要求不断提高，室内建筑施工愈加频繁，由此产生的建筑垃圾数量庞大，且产生量增长迅速。瓷砖和其他陶瓷产品在内的陶瓷材料在建筑垃圾中占比较大。目前我国大部分废弃陶瓷采用露天堆放或简单的破碎填埋方式处理，既占用土地又污染环境，不符合“无废城市”的发展要求。

无机混合料是交通运输工程中对一类道路修筑材料的统称，用于修筑修筑的路面基层或底基层。制备普通无机混合料需要消耗大量天然砂石，不仅原料价格昂贵，更对自然环境造成破坏。随着对建筑路基设计和建筑材料的需求不断增加，有必要从固体废弃物中探索天然砂石替代材料。

因此，如何制备一种力学性能优良，耐久性能显著增强以天然砂石替代材料为原料的无机混合料，成为本领域技术人员的技术难题。

发明内容

本发明目的是提供一种无机混合料及其制备方法，利用废瓷砖类建筑垃圾，实现绿色循环利用，制备的无机混合料力学性能优良，耐久性能显著增强，是一种绿色环保的新型建筑材料。

为了实现上述目的，本发明提供一种无机混合料，所述无机混合料的组分以重量份数计为：废瓷砖细骨料10～38份，建筑垃圾再生骨料55～86份，水泥4～7份，水5～9份；其中，所述废瓷砖细骨料的粒径为0＜d≤5mm，所述建筑垃圾再生骨料包括粒径分别为0＜d≤5mm、5＜d≤10mm、10＜d≤31.5mm的第一粒级骨料、第二粒级骨料和第三粒级骨料，所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为(3.8～4.2)：(1.8～2.2)：(3.8～4.2)。

进一步地，所述第一粒级骨料、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为4：2：4。

进一步地，所述废瓷砖细骨料的重量占所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量的25％～100％。

进一步地，所述废瓷砖细骨料满足如下条件：细度模数为2.3～3.5，堆积密度为1300～1400kg/m²，表观密度为2400～2500kg/m²，空隙率＜48％，压碎值＜25％。

进一步地，所述水泥为硅酸盐系水泥。

进一步地，所述建筑垃圾再生骨料和所述废瓷砖细骨料的总质量与所述水的质量的比值为100：(5～9)。

进一步地，所述无机混合料的密度为1.9～2.2g/cm³。

本发明还提供了采用所述无机混合料制备方法，所述制备方法包括：

将废瓷砖细骨料10～38份、建筑垃圾再生骨料55～86份分别进行预湿处理，获得预湿废瓷砖细骨料和预湿建筑垃圾再生骨料；

将水泥4～7份和水5～9份混匀，获得胶凝物；

将所述预湿废瓷砖细骨料、所述预湿建筑垃圾再生骨料和所述胶凝物，混匀，获得获得拌合物；

将所述拌合物依次装模、成型和养护，获得无机混合料。

进一步地，所述养护温度为18～22℃，所述养护湿度≥95％RH。

本发明提供了所述的无机混合料在制备城市道路路基、底基层和基层中的应用。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供的一种无机混合料及其制备方法，将建筑垃圾中的废瓷砖作为原料制作无机混合料，替代传统的碎石等作为原料的无机混合料可以有效降低成本。但是废弃瓷砖自身表面光滑，作为再生粗骨料制备的无机混合料成型时难以黏聚稳定、力学性能及耐久性能均较差，不满足城市道路基层、底基层使用要求，因此本发明进一步地，利用建筑垃圾中分选出的废瓷砖经破碎整形后制得级配合理的细骨料，将其部分或全部取代机制砂应用于道路用无机混合料中，选择合适的配比具体为废瓷砖细骨料10～38份，建筑垃圾再生骨料55～86份，水泥4～7份，水5～9份；利用废瓷砖颗粒表面光滑的特性，在保证工作性的同时降低用水量，解决了废瓷砖类建筑垃圾，直接破碎后的再生骨料综合性能差，难以资源化应用的问题，同时实现瓷砖类无机结合稳定料的力学性能优良，同时提高无机结合稳定料的抗冻性，进而可以将建筑垃圾中产生的瓷砖类废弃物资源化利用至道路基层或底基层中，实现瓷砖类废弃物的绿色消纳、利用，符合循环经济发展要求的同时具有一定的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种无机混合料的制备方法流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。本发明中提到的“第一”、“第二”、“第三”等词不代表顺序，可以理解为名词。本发明中粒径0-5mm是指0＜d≤5mm，粒径5-10mm是指5＜d≤10mm，粒径10-31.5mm是指10＜d≤31.5mm。

本发明实施例提供一种无机混合料，总体思路如下：

本发明实施例提供一种无机混合料，所述无机混合料的组分以重量份数计为：废瓷砖细骨料10～38份，建筑垃圾再生骨料55～86份，水泥4～7份，水5～9份；其中，所述废瓷砖细骨料的粒径为0≤d＜5mm，所述建筑垃圾再生骨料包括粒径分别为0＜d≤5mm、5＜d≤10mm、10＜d≤31.5mm的第一粒级骨料、第二粒级骨料和第三粒级骨料，所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为(3.8～4.2)：(1.8～2.2)：(3.8～4.2)。

本申请实施例将建筑垃圾中的废瓷砖作为原料制作无机混合料，替代传统的碎石等作为原料的无机混合料可以有效降低成本。但是废弃瓷砖自身表面光滑，作为再生粗骨料制备的无机混合料成型时难以黏聚稳定、力学性能及耐久性能均较差，不满足城市道路基层、底基层使用要求。为了进一步解决废瓷砖类建筑垃圾，直接破碎后的再生骨料综合性能差，难以资源化应用的问题，同时实现瓷砖类无机结合稳定料的力学性能优良，同时提高无机结合稳定料的抗冻性，进而可以将建筑垃圾中产生的瓷砖类废弃物资源化利用至道路基层或底基层中，实现瓷砖类废弃物的绿色消纳、利用，符合循环经济发展要求的同时具有一定的经济效益，本发明实施例将废瓷砖细骨料10～38份、建筑垃圾再生骨料55～86份、水泥4～7份，水5～9份制备得到无机混合料；水泥在无机混合料中可以起到稳定固化骨料的作用，保证无机结合稳定料中水泥充分水化，在保证工作性的同时控制用水量，降低水胶比，保证无机结合稳定料力学性能、耐久性能良好。

废瓷砖细骨料选择10～38份、建筑垃圾再生骨料选择55～86份的原因：废瓷砖细骨料作为无机结合稳定料的密实骨架，其骨料占比最高可达总骨料质量的40％，为起到骨料的支撑作用，质量比为(10～38)：(55～86)可以使得两者在水泥和水的作用下充分结合；且之所以将废瓷砖细骨料粒径控制为0～5mm是因为：建筑垃圾废瓷砖骨料表面存在光滑釉面，大粒径废瓷砖骨料难以经水泥黏聚稳定，因此将其粒径范围控制在0～5mm。

所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为(3.8～4.2)：(1.8～2.2)：(3.8～4.2)，优选为4：2：4，这样设置的原因为：三种粒径的选择是根据国家标准GBT 25177-2010、GBT 25176-2010中对单粒级骨料粒径划分要求确定的。在该比例下的混合骨料的堆积密度最大，无机结合料空隙率最低，因此力学性能、耐久性能最好。

作为优选地实施方式，所述废瓷砖细骨料的重量占所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量的25％～100％。瓷砖细骨料掺量过少难以降低无机料的拌合用水，且瓷砖骨料自身孔隙少，掺量过小难以提升无机结合料的密实度，耐久性提升不明显。

作为优选地实施方式，所述建筑垃圾再生骨料和所述废瓷砖细骨料的总质量与所述水的质量的比值为100：(5～9)。这样可以进一步保证无机结合稳定料中水泥更加充分的水化，同时控制用水量，降低水胶比，保证无机结合稳定料力学性能、耐久性能良好。

作为优选地实施方式，所述废瓷砖细骨料满足如下条件：

细度模数为2.3～3.5，细度模数选择范围是根据国标GBT 25176-2010中对细、中、粗砂的要求，选取中砂偏粗的细度模数范围，水泥对微细空隙的填充更充分，便于无机结合料的稳定。

堆积密度为1300～1400kg/m²，表观密度为2400～2500kg/m²，空隙率＜48％，废瓷砖细骨料自身质地较硬，破碎后粒径相对较大，为保证其作为细骨料制备无机混合料的密实度，堆积密度及孔隙率应符合本发明实施例的最低限要求。

压碎值＜25％；废瓷砖细骨料作为无机结合稳定料的密实骨架，其骨料占比最高可达总骨料质量的40％，为起到骨料的支撑作用、保证无机结合稳定料的力学性能，瓷砖细骨料压碎值应保证本发明中最低限要求。

作为优选地实施方式，所述水泥为符合通用硅酸盐水泥GB175-2007的P.O 42.5普通硅酸盐水泥。

作为优选地实施方式，所述无机混合料的密度为1.9～2.2g/cm³，表明所述无机混合料处于一般无机结合料的密度范围内。

根据本发明的另一种典型的实施方式，提供无机混合料的制备方法，如图1所示，包括：

S1、将废瓷砖细骨料10～38份、建筑垃圾再生骨料55～86份分别进行预湿处理，获得预湿废瓷砖细骨料和预湿建筑垃圾再生骨料；

S2、将水泥4～7份和水5～9份混匀，获得胶凝物；

S3、将所述预湿废瓷砖细骨料、所述预湿建筑垃圾再生骨料和所述胶凝物，混匀，获得获得拌合物；

S4、将所述拌合物依次装模、成型和养护，获得无机混合料。

所述步骤S1中的预湿处理为必须步骤，目的在于建筑垃圾再生骨料吸水性强，提前预湿后再加入相应比例的水才可保持无机料水灰比稳定。

所述步骤S4中，所述养护温度为18～22℃，所述养护湿度≥95％RH。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种无机混合料进行详细说明。

将各组别的组分如表1所示。

表1各组别的无机混合料的配合比

各组别制备的无机混合料的指标如表2所示。

表2各组别的无机混合料的基本性能

由表2的数据可知：

对比例1中，不加0-5mm废瓷砖骨料，制备得到的无机混合料的最佳含水量高达12.1％，再生无机混合料的5次冻融循环残留强度只达85.2％；

对比例2中，所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为3.6：2.2：4.2，0-5mm骨料小于本发明的范围，制备得到的无机混合料最佳含水量为9.7％，废瓷砖类无机混合料的5次冻融循环残留强度为85.4％；

对比例3中，所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为4.4：1.8：3.8，0-5mm骨料大于本发明的范围，制备得到的无机混合料最佳含水量高达9.6％，废瓷砖类无机混合料的5次冻融循环残留强度只达86.3％；

实施例1-5中，随着废瓷砖细骨料掺量的增加，最大干密度和最佳含水量均小幅下降。实施例各组试样7d无侧限抗压强度与对比例基本保持同等水平，说明废瓷砖类掺量的增加能降低拌合用水量，同时无机混合料力学性能并无明显下降。废瓷砖类无机稳定结合料的7d无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加而小幅上升。

实施例6中，所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为4：2：4，在本发明的范围内，所述废瓷砖细骨料的重量占所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量的比值小于25％，制备得到的无机混合料最佳含水量高达9.4％，废瓷砖类无机混合料的5次冻融循环残留强度达87.5％；无机结合料水胶比高，结构密实度低的缺点，抗冻性能差于实施例1-5。

通过对比例与实施例1-6的分析可知，废瓷砖类无机混合料的5次冻融循环残留强度比随着废瓷砖细骨料掺量的增加而显著提升。说明废瓷砖类无机结合料在低水胶比下内部缺陷孔隙少，成型后材料内部结合密实，抗冻性能大幅提高。

通过上述本发明实施例提供的一个或多个实施例，至少实现了如下技术效果或优点：

目前我国城镇化发展不断深入，室内建筑施工愈加频繁，由此产生的瓷砖和其他陶瓷产品在内的建筑垃圾数量庞大，将其露天堆放或是敲碎填埋存在一定安全隐患。将废弃的瓷砖破碎整形制得再生细骨料制备无机混合料，为瓷砖类建筑垃圾找到合理的资源化利用途径，符合“无废城市”发展要求。

本发明实施例添加废瓷砖细骨料后的无机混合料强度均满足JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》和JC/T 2281-2014《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》中所有道路基层和底基层的规定，实用性强，且制备方法简单。

本发明实施例中废瓷砖细骨料颗粒粒型优良、表面光滑，利用水泥稳定的无机混合料所需拌合用水大幅降低，有效降低水胶比，成型后材料内部结合密实，内部缺陷孔隙少，抗冻性能大幅提高。

本发明大量利用废瓷砖类建筑垃圾，实现绿色循环利用，制备的无机混合料力学性能优良，耐久性能显著增强，是一种绿色环保的新型建筑材料。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种无机混合料，其特征在于，所述无机混合料的组分以重量份数计为：废瓷砖细骨料10～38份，建筑垃圾再生骨料55～86份，水泥4～7份，水5～9份；其中，所述废瓷砖细骨料的粒径为0＜d≤5mm，所述建筑垃圾再生骨料包括粒径分别为0＜d≤5mm、5＜d≤10mm、10＜d≤31.5mm的第一粒级骨料、第二粒级骨料和第三粒级骨料，所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为(3.8～4.2)：(1.8～2.2)：(3.8～4.2)。

2.根据权利要求1所述的无机混合料，其特征在于，所述第一粒级骨料、所述第二粒级骨料和所述第三粒级骨料的重量比为4：2：4。

3.根据权利要求1所述的无机混合料，其特征在于，所述废瓷砖细骨料的重量占所述废瓷砖细骨料和所述第一粒级骨料的总重量的25％～100％。

4.根据权利要求1所述的无机混合料，其特征在于，所述废瓷砖细骨料满足如下条件：细度模数为2.3～3.5，堆积密度为1300～1400kg/m²，表观密度为2400～2500kg/m²，空隙率＜48％，压碎值＜25％。

5.根据权利要求1所述的无机混合料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐系水泥。

6.根据权利要求1所述的无机混合料，其特征在于，所述建筑垃圾再生骨料和所述废瓷砖细骨料的总质量与所述水的质量的比值为100：(5～9)。

7.根据权利要求1所述的无机混合料，其特征在于，所述无机混合料的密度为1.9～2.2g/cm³。

8.一种权利要求1-7任一所述的无机混合料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将所述废瓷砖细骨料10～38份和所述建筑垃圾再生骨料55～86份分别进行预湿处理，获得预湿废瓷砖细骨料和预湿建筑垃圾再生骨料；

将水泥4～7份和水5～9份混匀，获得胶凝物；

将所述拌合物依次装模、成型和养护，获得无机混合料。

9.根据权利要求8所述的无机混合料的制备方法，其特征在于，所述养护温度为18～22℃，所述养护湿度≥95％RH。

10.权利要求1-7所述的无机混合料在制备城市道路路基、底基层和基层中的应用。