CN1868954A - 一种复合胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种复合胶凝材料及其制备方法。一种复合胶凝材料，其特征在于它主要由煅烧水泥石粉和高炉矿渣制备而成，各原料所占重量百分比为：煅烧水泥石粉50－70，高炉矿渣30－50；所述的煅烧水泥石粉为从废弃混凝土中分离出来的水泥石在600℃－800℃温度区间进行煅烧，煅烧时间为1－2小时，再粉磨至比表面积300－400m2/kg；所述的高炉矿渣450－500m2/kg。本发明具有成本低廉、节能利废的优点。本发明的复合胶凝材料可以将其用作胶结材制备低强度等级的水泥基材料，或者用作混凝土掺合料。

Description

一种复合胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种复合胶凝材料及其制备方法。
背景技术
传统水泥工业是能源、资源消耗巨大以及环境负荷严重的行业，开发新型辅助性胶凝材料，在一定程度上减少水泥产量，降低能源、资源消耗和环境负荷具有十分重要的意义。与此同时，冶金、电力等行业每年产生大量的工业废渣，这些废渣的堆放占用大量宝贵的土地资源，同时容易对环境产生二次污染，而每年由旧建筑物、工程结构拆除等原因产生数量惊人的废弃混凝土，这些废弃混凝土的弃置堆放同样存在浪费土地资源、造成环境污染的问题。矿渣等工业废渣作为掺合料已经成功地应用到水泥混凝土当中，依靠水泥熟料矿物水化所产生的Ca(OH)2与它们发生火山灰反应，激发其活性，生成CSH凝胶等水化产物而形成胶凝能力。对于废弃混凝土的回收利用，目前主要集中在回收粗骨料制备再生骨料混凝土，对其中的水泥石组分基本上处于不利用的状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉、废弃物回收利用高的复合胶凝材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种复合胶凝材料，其特征在于它主要由煅烧水泥石粉和高炉矿渣制备而成，各原料所占重量百分比为：煅烧水泥石粉50-70，高炉矿渣30-50；所述的煅烧水泥石粉为从废弃混凝土中分离出来的水泥石在600℃-800℃温度区间进行煅烧，煅烧时间为1-2小时，再粉磨至比表面积300-400m2/kg；所述的高炉矿渣的比表面积450-500m2/kg。
所述的高炉矿渣其活性指数按国家标准GB/T18046-2000测定，7天活性指数不小于75％，28天活性指数不小于95％。
上述一种复合胶凝材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、煅烧水泥石粉的制备：将从废弃混凝土中分离出来的水泥石在600℃-800℃温度区间进行煅烧，煅烧时间为1-2小时，再粉磨至比表面积300-400m2/kg；
2)、将高炉矿渣磨至比表面积450-500m2/kg；
3)、按各原料所占重量百分比为：煅烧水泥石粉50-70，高炉矿渣30-50；选取煅烧水泥石粉和高炉矿渣搅拌混合得产品。
将废弃混凝土中的水泥石分离出来后经一定温度下煅烧，获得的脱水相能再次水化并形成胶凝能力，称之为再生胶凝材料；但由于脱水相中存在大量由Ca(OH)2和CSH凝胶分解产生的高活性f-CaO，对再生胶凝材料的工作性能和耐久性能有不利影响。
本发明采用水泥石在600℃-800℃温度区间煅烧，由Ca(OH)2和CSH凝胶分解产生大量的高活性、高分散性的f-CaO，与水泥熟料矿物水化生成Ca(OH)2的过程不同，这些f-CaO与水接触后即快速水化生成Ca(OH)2，在复合胶凝材料中，水化早期快速产生的Ca(OH)2即对磨细的高炉矿渣具有强烈的激发作用，与它们发生火山灰反应而生成CSH凝胶等水化产物。与此同时，水泥石中CSH凝胶热分解产生的不完全结晶β-C2S和铝相物质热分解产生的C12A7等物质均具有相当强的水化硬化能力，它们的水化产物与磨细高炉矿渣和Ca(OH)2之间火山灰反应所产生的水化产物相互交叉连生，形成空间网络，强化胶凝能力。复合胶凝材料一方面解决了单独使用水泥石粉脱水相作为胶凝材料时由f-CaO所带来的工作性能和耐久性能问题；另一方面它的胶凝能力强于单纯用石灰激发磨细高炉矿渣所形成的胶凝能力；再者，复合胶凝材料原材料均为固体废弃物，具有成本低廉、节能利废的优点。
本发明的复合胶凝材料可以将其用作胶结材制备低强度等级的水泥基材料，或者用作混凝土掺合料。
具体实施方式
实施例1：
将废弃混凝土(原强度等级为C50)中分离出来的水泥石在700℃下煅烧1.5小时，再将其粉磨至比表面积400m2/kg，把它与比表面积450m2/kg的磨细高炉矿渣粉按重量比2∶1混合，并用混料机搅拌均匀，制成复合胶凝材料A，使用这种复合胶凝材料作为胶结材，制备了低强度等级的混凝土，混凝土配合比见表1所示，制备的混凝土性能见表2所示：
               表1混凝土配合比(kg/m3)
  水  复合胶凝材料A   砂   石   减水剂
  180  450   720   1080   2.7
其中：
水：饮用自来水
砂：河砂，细度模数2.6
石：石灰石碎石，5-25cm连续级配
高效减水剂：聚羧酸系高效减水剂，固含量为35％
                  表2混凝土性能(kg/m3)
  抗压强度(MPa)   坍落度(mm)
  3d   7d   28d   0h   1h
  17.2   22.7   36.8   152   83
实施例2：
将废弃混凝土(原强度等级为C50)中分离出来的水泥石在750℃下煅烧1小时，再将其粉磨至比表面积350m2/kg，把它与比表面积450m2/kg的磨细高炉矿渣粉按重量比1∶1混合，并用混料机搅拌均匀，制成复合胶凝材料B，使用这种复合胶凝材料作为掺合料，用于制备混凝土，混凝土配合比见表3所示，制备的混凝土性能见表4所示：
                     表3混凝土配合比(kg/m3)
  水   水泥  复合胶凝材料B   砂   石   减水剂
  180   315  135   720   1080   2.7
其中：
水：饮用自来水
砂：河砂，细度模数2.6
石：石灰石碎石，5-25cm连续级配
高效减水剂：聚羧酸系高效减水剂，固含量为35％
              表4混凝土性能(kg/m3)
  抗压强度(MPa)   坍落度(mm)
  3d   7d   28d   0h   1h
  40.2   46.1   58.9   218   183
实施例3：
1、从废弃混凝土中分离出来的水泥石：
1)、将除去钢筋、木块等杂质的大块废弃混凝土用颚式破碎机破碎成10cm-30cm粒径大小的小块，然后再用锥式偏心转轴破碎机破碎成3cm-10cm粒径的颗粒，用电磁除铁机将难以人工分拣的细小钢筋及铁钉等铁质杂质除去，得物料颗粒；
2)、将物料颗粒用立式燃油炉加热至250℃-350℃，再用风力使其急冷至常温；
3)、将冷却后的物料送入球磨机当中，在物料颗粒之间、物料颗粒与钢球之间相互碰撞、摩擦作用下，使粘附砂浆和粗骨料相互分离，物料在球磨机内停留时间为3-10min；物料出磨后用5mm振动筛将分离的砂浆细粒与粗骨料相互分离出来；
4)、将分离出来的砂浆细粒再送入风扫管磨机中进行粉磨，在风扫管磨机内停留时间为5-15min；砂浆细粒在研磨作用下石英砂细骨料和水泥石相互分离，并将水泥石研磨成细粉，在风力作用下，水泥石细粉随风排出，用袋式收尘器收集，得水泥石粉；而石英砂(即细骨料)则从磨尾排出，实现细骨料和水泥石之间的分离。
2、一种复合胶凝材料的制备，它包括如下步骤：
1)、煅烧水泥石粉的制备：将从废弃混凝土中分离出来的水泥石在600℃温度区间进行煅烧，煅烧时间为2小时，再粉磨至比表面积300m2/kg；
2)、将高炉矿渣磨至比表面积450m2/kg；
3)、按各原料所占重量百分比为：煅烧水泥石粉60，高炉矿渣40；将两者搅拌混合均匀制成复合胶凝材料C，使用这种复合胶凝材料作为胶结材，制备了低强度等级的混凝土，混凝土配合比见表5所示，制备的混凝土性能见表6所示：
             表5混凝土配合比(kg/m3)
  水  复合胶凝材料C   砂   石   减水剂
  180  450   720   1080   2.7
其中：
水：饮用自来水
砂：河砂，细度模数2.6
石：石灰石碎石，5-25cm连续级配
高效减水剂：聚羧酸系高效减水剂，固含量为35％
                   表6混凝土性能(kg/m3)
  抗压强度(MPa)   坍落度(mm)
  3d   7d   28d   0h   1h
  15.8   19.7   32.5   164   93
实施例4：
一种复合胶凝材料的制备，它包括如下步骤：
1)、煅烧水泥石粉的制备：将从废弃混凝土中分离出来的水泥石在800℃温度区间进行煅烧，煅烧时间为1小时，再粉磨至比表面积400m2/kg；
2)、将高炉矿渣粉磨至比表面积500m2/kg；
3)、按各原料所占重量百分比为：煅烧水泥石粉70，高炉矿渣30；选取煅烧水泥石粉和高炉矿渣搅拌混合制成复合胶凝材料D，使用这种复合胶凝材料作为掺合料，用于制备混凝土，混凝土配合比见表7所示，制备的混凝土性能见表8所示：
               表7混凝土配合比(kg/m3)
  水   水泥  复合胶凝材料D   砂   石   减水剂
  180   315  135   720   1080   2.7
其中：
水：饮用自来水
砂：河砂，细度模数2.6
石：石灰石碎石，5-25cm连续级配
高效减水剂：聚羧酸系高效减水剂，固含量为35％
               表8混凝土性能(kg/m3)
  抗压强度(MPa)   坍落度(mm)
  3d   7d   28d   0h   1h
  43.5   46.3   57.2   196   143
。

Claims (3)

1.一种复合胶凝材料，其特征在于它主要由煅烧水泥石粉和高炉矿渣制备而成，各原料所占重量百分比为：煅烧水泥石粉50-70，高炉矿渣30-50；所述的煅烧水泥石粉为从废弃混凝土中分离出来的水泥石在600℃-800℃温度区间进行煅烧，煅烧时间为1-2小时，再粉磨至比表面积300-400m2/kg；所述的高炉矿渣的比表面积450-500m2/kg。
2.根据权利要求1所述的一种复合胶凝材料，其特征在于：所述的高炉矿渣其活性指数按国家标准GB/T18046-2000测定，7天活性指数不小于75％，28天活性指数不小于95％。
3.如权利要求1所述的一种复合胶凝材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、煅烧水泥石粉的制备：将从废弃混凝土中分离出来的水泥石在600℃-800℃温度区间进行煅烧，煅烧时间为1-2小时，再粉磨至比表面积300-400m2/kg；
2)、将高炉矿渣磨至比表面积450-500m2/kg；
3)、按各原料所占重量百分比为：煅烧水泥石粉50-70，高炉矿渣30-50；选取煅烧水泥石粉和高炉矿渣搅拌混合得产品。
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