CN113264700A - 一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料 - Google Patents

一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，本发明通过生石灰、磷石膏、偏高岭土、氢氧化钠、水玻璃、次氯酸纳和建筑垃圾与盾构淤泥混合制备成再生胶凝材料，各原料以及其质量份为：盾构淤泥7～20份、生石灰3～10份、建筑垃圾67～88份、磷石膏2～3份、偏高岭土3～7份、氢氧化钠2～5份、水玻璃1～3份、次氯酸纳1～3份；所制备的再生胶凝材料可替代混凝土中的水泥、粉煤灰，既解决了盾构污泥再利用的问题，同时解决了水泥或粉煤灰的资源不均的问题，同时提供的制备方法具有操作简单、成本低、安全稳定的优点。

Description

一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料。
背景技术
随着城市地铁行业的快速发展，作为地铁建设的必然副产物，盾构淤泥的处置问题变得严峻和迫切。目前，淤泥主要的处理方法就是填埋或者煅烧后制备陶粒，但盾构淤泥一般含水率较高，难以堆放，现场晾晒占用土地资源，且外运困难，对环境污染大。此外，盾构淤泥颗粒的特殊絮体结构及高度亲水性，使其包含的水分很难被脱除，若采用脱水工艺不仅效率低，成本也比较高。与此同时，随着混凝土行业越来越多的使用矿物掺合料，使得粉煤灰和矿渣粉的需求量越来越大，由于粉煤灰和矿渣粉的资源分布不均匀，许多地区的粉煤灰出现了明显供应不足的问题。因此，目前不仅需要找到一种资源化利用盾构淤泥的方法，还需要解决粉煤灰和矿渣粉资源不足的问题。
发明内容
本发明提供了一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，本发明通过生石灰、磷石膏、偏高岭土、氢氧化钠、水玻璃、次氯酸纳和建筑垃圾与盾构淤泥混合制备成再生胶凝材料，成品可替代混凝土中的水泥、粉煤灰，既解决了盾构污泥再利用的问题，同时解决了水泥或粉煤灰的资源不均的问题，同时提供的制备方法具有操作简单、成本低、安全稳定的优点。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，所述再生胶凝材料为采用以下步骤所制备的：(1)、按照以下比例称取各原料，各原料以及其质量份为：盾构淤泥7～20份、生石灰3～10份、建筑垃圾67～88份、磷石膏2～3份、偏高岭土3～7份、氢氧化钠2～5份、水玻璃1～3份、次氯酸纳1～3份；
(2)分别将生石灰、磷石膏、偏高岭土和建筑垃圾粉磨后并用筛网进行筛分，将筛分后的生石灰、建筑垃圾和盾构污泥、次氯酸纳、氢氧化钠、水玻璃搅拌混合均匀，得到混合物A；
(3)将混合物A在常温下反应20～40min，反应结束后混合物A的含水率降低至≤35％，再将混合物A与步骤(2)中筛分后的磷石膏和偏高岭土搅拌混合均匀，得到混合物B，将混合物B在750～850℃下加热反应10～25h，反应结束后产物的含水率≤1％，产物经过辊压、粉磨和检验后得到的成品即为再生胶凝材料。
所述建筑垃圾为建筑垃圾微细粉、花岗石粉和工程弃渣中的一种或两种以上的混合物。
所述步骤(2)中通过200目筛进行生石灰和建筑垃圾的筛分。
所述步骤(3)中混合物A在常温下反应30～40min。
所述的基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料的用途，用做混凝土中水泥和粉煤灰的替代品。
与现有技术相比，本发明提供的一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料的有益效果在于：1、本发明通过优化设计各固废的组分配比，以盾构淤泥、偏高岭土、生石灰和建筑垃圾作为基本材料，其中偏高岭土的加入有助于降低再生胶凝材料的脆性，同时磷石膏中的CaSO4·2H2O可与CaO、Al2O3反应，生成AFt，增加成品的强度，且磷石膏颗粒细小，能起到微集料作用，增加成品的致密性，次氯酸钠作为杀菌脱臭剂与盾构淤泥中的微生物反应，氢氧化钠和水玻璃作为碱激发剂与盾构淤泥和偏高岭土发生作用，使水化反应和火山灰反应充分进行，形成胶结强度；通过上述物料所制得的成品含水率在1％以下，进而解决了盾构污泥量大、脱水成本高、消纳率低和处置方法附加值低的问题，对盾构污泥进行再利用，解决了盾构污泥的污染、占地和运输困难的问题，同时解决了其他建筑垃圾的再利用问题；2、本发明通过主料之间的反应，使得盾构污泥可以固化成再生胶凝材料，并能够替代水泥和粉煤灰，使资源能够回收利用，节约成本的同时减少建筑垃圾污染；3、本发明采用酸碱微腐蚀表面改性和增钙煅烧表面改性对活性较低的盾构淤泥的材料性能进行改善，提高其活性，缓解再生胶凝材料作为掺合料使用在混凝土中带来的早期强度低的问题，提升综合利用率。
附图说明
图1为本发明提供的实施例1成品的图片；
图2为本发明提供的实施例1成品用于混凝土的图片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供的一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，所述再生胶凝材料采用以下步骤所制备：
(1)、按照以下比例称取各原料，各原料以及其质量份为：盾构淤泥7份、生石灰3份、建筑垃圾88份、磷石膏2份，其中建筑垃圾为建筑垃圾微细粉，偏高岭土3份、氢氧化钠2份、水玻璃1份、次氯酸纳1份；
(2)分别将生石灰、磷石膏、偏高岭土和建筑垃圾粉磨并用200目筛网进行筛分，直至生石灰筛余5％，建筑垃圾筛余10％，将筛分后的生石灰、建筑垃圾和盾构污泥、次氯酸纳、氢氧化钠、水玻璃搅拌混合均匀，得到混合物A；
(3)将混合物A在常温下反应20min后，混合物A的含水率降至30％，再将混合物A与步骤(2)中筛分后的磷石膏和偏高岭土搅拌混合均匀，得到混合物B，将混合物B在750℃下加热反应10h，产物的含水率为1％，产物经过辊压、粉磨和检验后得到成品。
本实施例制备出的成品形态如图1所示，干燥蓬松，均匀细腻，将其加入至混凝土中的形态如图2所示。
实施例2
本实施例提供的一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，所述再生胶凝材料采用以下步骤所制备：
(1)、按照以下比例称取各原料，各原料以及其质量份为：盾构淤泥20份、生石灰10份、建筑垃圾67份、磷石膏3份、偏高岭土5份、氢氧化钠3份、水玻璃2份、次氯酸纳2份，其中建筑垃圾为花岗石粉；
(2)分别将生石灰、磷石膏、偏高岭土和建筑垃圾粉磨并用200目筛网进行筛分，直至生石灰筛余8％，建筑垃圾筛余15％，将筛分后的生石灰、建筑垃圾和盾构污泥、次氯酸纳、氢氧化钠、水玻璃搅拌混合均匀，得到混合物A；
(3)将混合物A在常温下反应25min后，混合物A的含水率降至35％，再将混合物A与步骤(2)中筛分后的磷石膏和偏高岭土搅拌混合均匀，得到混合物B，将混合物B在800℃下加热反应15h，产物的含水率为1％，产物经过辊压、粉磨和检验后得到成品。
实施例3
本实施例提供的一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，所述再生胶凝材料采用以下步骤所制备：
(1)、按照以下比例称取各原料，各原料以及其质量份为：盾构淤泥12份、生石灰5份、建筑垃圾80份、磷石膏3份、偏高岭土7份、氢氧化钠5份、水玻璃3份、次氯酸纳3份，其中建筑垃圾为工程弃渣和花岗石粉；
(2)分别将生石灰、磷石膏、偏高岭土和建筑垃圾粉磨并用200目筛网进行筛分，直至生石灰筛余10％，建筑垃圾筛余20％，将筛分后的生石灰、建筑垃圾和盾构污泥、次氯酸纳、氢氧化钠、水玻璃搅拌混合均匀，得到混合物A；
(3)将混合物A在常温下反应35min后，混合物A的含水率降至35％，再将混合物A与步骤(2)中筛分后的磷石膏和偏高岭土搅拌混合均匀，得到混合物B，将混合物B在850℃下加热反应25h，产物的含水率为1％，产物经过辊压、粉磨和检验后得到成品。
上述实施例的成品代替水泥的试验例如下表所示，根据实施例1和实施例2与基准样的对比可看出，使用本实施例的成品代替水泥在28天的养护后抗压强度没有明显的差别，同时根据坍落度数据可看出，成品替代的比例越大，坍落度越大，混凝土的流动性越大，可以根据不同施工地的混凝土要求来调节本成品的比例进而满足坍落度的要求。从上述试验例的数据分析可知掺有本发明制得成品的混凝土与水泥制成的混凝土性能没有显著差别，因而，本发明制备出的成品可替代混凝土中的水泥，应用前景广泛。
Figure BDA0003083469450000041

Claims (5)

1.一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，其特征在于：所述再生胶凝材料为采用以下步骤所制备的：(1)、按照以下比例称取各原料，各原料以及其质量份为：盾构淤泥7～20份、生石灰3～10份、建筑垃圾67～88份、磷石膏2～3份、偏高岭土3～7份、氢氧化钠2～5份、水玻璃1～3份、次氯酸纳1～3份；
(2)分别将生石灰、磷石膏、偏高岭土和建筑垃圾粉磨后并用筛网进行筛分，将筛分后的生石灰、建筑垃圾和盾构污泥、次氯酸纳、氢氧化钠、水玻璃搅拌混合均匀，得到混合物A；
(3)将混合物A在常温下反应20～40min，反应结束后混合物A的含水率降低至≤35％，再将混合物A与步骤(2)中筛分后的磷石膏和偏高岭土搅拌混合均匀，得到混合物B，将混合物B在750～850℃下加热反应10～25h，反应结束后产物的含水率≤1％，产物经过辊压、粉磨和检验后得到的成品即为再生胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，其特征在于：所述建筑垃圾为建筑垃圾微细粉、花岗石粉和工程弃渣中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，其特征在于：所述步骤(2)中通过200目筛进行生石灰和建筑垃圾的筛分。
4.根据权利要求1所述的一种基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料，其特征在于：所述步骤(3)中混合物A在常温下反应30～40min。
5.权利要求1所述的基于地铁盾构淤泥的再生胶凝材料的用途，其特征在于：用做混凝土中水泥和粉煤灰的替代品。
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