CN100375730C - 一种环保型建筑废弃物干混砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑废弃物干混砂浆及其制备方法。一种环保型建筑废弃物干混砂浆，其特征在于它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1-40份，磷石膏1-5份，水泥0-5份；废弃混凝土胶凝材料是将破碎后的废弃混凝土块在540-570℃煅烧0.5-1小时，对煅烧热处理的废弃混凝土块进行机械力作用摩擦分离，经过4.75mm筛网进行筛分，筛下料为废弃混凝土胶凝材料。本发明主要原材料为建筑和工业固体废弃物，原材料成本低廉，可以大量吸收工业副产品和废弃材料，经济效益明显，环境效益明显；具有轻质、高强、和易性好、施工便捷的特点，是一种低成本的生态环保建筑材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑废弃物干混砂浆及其制备方法。
背景技术
近年来在各种工程结构和旧建筑物维修、拆除过程中产生了大量的废弃混凝土，如何处理这些废弃混凝土已成为一个迫切要解决的问题。与此同时，用于生产混凝土的天然资源已趋于短缺，生产高品质建筑材料将会造成环境负荷的日益加重。因此，从废弃混凝土中回收高品质再生骨料或砂浆，代替部分自然资源生产建筑材料，是保护自然资源，改善环境，推进可持续发展的一条重要途径。
目前，国内外广泛开展了废弃混凝土再生利用的工作，例如将建筑废弃物混凝土破碎制成一定粒径的再生粗骨料，可以替代部分的天然集料，应用于高等级公路的垫层，软土路基的稳定组分，水稳基层以及公路、河堤的护坡材料等方面。此外，还将再生骨料用于制作砌块、铺道砖、花格砖等建筑材料制品。
但在废弃混凝土制备再生集料的破碎过程中，人们对产生的大量细小颗粒还未进行合理有效的利用。这些细小的颗粒存在着表面粗糙、孔隙率高、强度低、吸水率高等特性，影响了再生制品的特性，因而常常被认为是无利用价值的废料而抛弃。研究表明，废弃混凝土破碎过程中产生的砂浆小颗粒约占废弃混凝土总量的15％。我国目前每年施工建设产生的废混凝土约有1亿吨以上，在再生利用过程中必将产生大量的细粉，这部分资源的抛弃势必导致环境的二次污染与资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、成本低廉的环保型建筑废弃物干混砂浆及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种环保型建筑废弃物干混砂浆，其特征在于它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1-40份，磷石膏1-5份，水泥0-5份；废弃混凝土胶凝材料是将破碎后的废弃混凝土块在540-570℃煅烧0.5-1小时，对煅烧热处理的废弃混凝土块进行机械力作用摩擦分离，所述的摩擦分离为煅烧热处理的废弃混凝土块与粒径20mm的天然集料按1∶1的质量比混合，置于旋转的圆形筒体(如球磨机)中研磨10-20分钟，经过4.75mm筛网进行筛分，筛下料为废弃混凝土胶凝材料。
所述的水泥原料所占重量份数为：1-5份。
上述一种环保型建筑废弃物干混砂浆的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、废弃混凝土胶凝材料的制备：将破碎后的废弃混凝土块在540-570℃煅烧0.5-1小时，对煅烧热处理的废弃混凝土块进行机械力作用摩擦分离，所述的摩擦分离为煅烧热处理的废弃混凝土块与粒径20mm的天然集料按1∶1的质量比混合，置于旋转的圆形筒体(如球磨机)中研磨10-20分钟，经过4.75mm筛网进行筛分，筛下料为废弃混凝土胶凝材料；
2)、按各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1-40份，磷石膏1-5份，水泥0-5份选取废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料，将废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥搅拌混合得产品。产品强度等级范围5-18Mpa，平均密度1.9g/cm3。
所述的天然集料为坚硬、抗磨光的玄武岩或石灰石。
本发明采用破碎后的废弃混凝土块在540-570℃煅烧0.5-1小时，使废弃混凝土活化；废弃混凝土在加热过程中，一方面降低集料与硬化水泥浆的粘结强度，易于使原集料相和砂浆相的分离；另一方面脱去废弃混凝土中水泥浆体的部分结合水，生成Ca2SiO4、CaO和多种无定型物质等脱水相，其具有再水化活性，并能够激发粉煤灰参与水化反应。
研究发现，这四者(废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥)混合可以获得较高的材料力学性能。由于煅烧处理得到的活化胶凝组分相(水化物脱水相)具有一定的再水化能力，且该脱水相对粉煤灰具有激发作用。此外，磷石膏也可作为粉煤灰的硫酸盐激发剂以及脱水相水化的缓凝剂。因此，通过适当的比例混合后粉煤灰的活性被充分激发，可以获得较高的砂浆最终强度。粉煤灰中含有大量的活性SiO2、Al2O3，活化胶凝组分相与水作用产生的Ca(OH)2不断扩散到粉煤灰的玻璃体表面，生成具有水硬胶凝性能的水化硅酸钙和水化铝酸钙等。一定量磷石膏的掺入改善了拌合物的工作性能，使得干混砂浆不至于快速硬化，而且磷石膏与Ca(OH)2作用生成钙矾石等化合物，改善了浆体与砂粒的界面结构，提高了中后期强度。
通过系统试验研究，分别测出试件3d，7d，28d的力学强度性能，从表1可以看出水泥掺量从0.05提高到0.1时强度提高的幅度并不大，而且单组抗压强度最大值产生于水泥掺量仅为活化胶凝组分相质量的5％时，即第五组。从表2可以看出完全不掺入水泥的三组试样最终抗压强度平均值也超过了5MPa。从降低材料成本和追求最高性价比的角度来调整配合比时，可以将水泥掺量确定为混凝土粉质量的5％甚至更少。
本发明掺少量的水泥或完全不掺水泥即可获得不同强度等级的干混砂浆材料，主要原材料为建筑和工业固体废弃物，原材料成本低廉，可以大量吸收工业副产品和废弃材料，经济效益明显，环境效益明显；具有轻质、高强、和易性好、施工便捷的特点，是一种低成本的生态环保建筑材料。本产品(一种环保型建筑废弃物干混砂浆)为一种建筑砂浆，主要用于建筑修筑领域，是砌块墙体成型的重要胶结材料。
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种环保型建筑废弃物干混砂浆，它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰和磷石膏原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1份，磷石膏1份。
上述一种环保型建筑废弃物干混砂浆的制备方法，它包括如下步骤：
1)、废弃混凝土胶凝材料的制备：将破碎后的废弃混凝土块在540-570℃(最佳温度为550℃)煅烧0.5-1小时，对煅烧热处理的废弃混凝土块进行机械力作用摩擦分离，煅烧热处理的废弃混凝土块与粒径20mm的天然集料按1∶1的质量比混合，所述的天然集料为坚硬、抗磨光的玄武岩或石灰石，置于旋转的圆形筒体(如球磨机)中研磨10-20分钟，经过4.75mm筛网进行筛分，筛下料为废弃混凝土胶凝材料；
2)、按各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1份，磷石膏1份选取废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰和磷石膏原料，将废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰和磷石膏搅拌混合得产品。
实施例2：
一种环保型建筑废弃物干混砂浆，它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰和磷石膏原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰10份，磷石膏2份。
其制备方法同实施例1。
实施例3：
一种环保型建筑废弃物干混砂浆，它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰和磷石膏原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰40份，磷石膏5份。
其制备方法同实施例1。
实施例4：
一种环保型建筑废弃物干混砂浆，它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1份，磷石膏1份，水泥1份。磷石膏和粉煤灰为干燥过的磷石膏和粉煤灰，水泥为42.5#普通硅酸盐水泥。
上述一种环保型建筑废弃物干混砂浆的制备方法，它包括如下步骤：
1)、废弃混凝土胶凝材料的制备：将破碎后的废弃混凝土块在540-570℃(最佳温度为550℃)煅烧0.5-1小时，对煅烧热处理的废弃混凝土块进行机械力作用摩擦分离，煅烧热处理的废弃混凝土块与粒径20mm的天然集料按1∶1的质量比混合，所述的天然集料为坚硬、抗磨光的玄武岩或石灰石，置于旋转的圆形筒体(如球磨机)中研磨10-20分钟，经过4.75mm筛网进行筛分，筛下料为废弃混凝土胶凝材料；
2)、按各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1份，磷石膏1份，水泥1份选取废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料，将废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥搅拌混合得产品。
实施例5：
一种环保型建筑废弃物干混砂浆，它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰40份，磷石膏5份，水泥5份。
其制备方法同实施例4。
实施例6：
一种环保型建筑废弃物干混砂浆，它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰20份，磷石膏2份，水泥2份。
其制备方法同实施例4。
废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料不同的选择值(重量份数)，按上述的制备方法得到不同强度，见表1、表2、表3。
表1正交试验7天强度值
| 序号 | 水固比 | 废弃混凝土胶凝材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 磷石膏 | 抗折强度(MPa) | 抗压强度(MPa) |
| 123456789 | 0.260.250.280.230.220.230.220.240.23 | 111111111 | 0.000.000.000.050.050.050.100.100.10 | 0.000.200.400.000.200.400.000.200.40 | 0.010.020.030.020.030.010.030.010.02 | 1.62.11.43.03.42.84.33.22.8 | 4.38.48.27.614.712.213.712.214.1 |
表2正交试验28天强度值
| 序号 | 水固比 | 废弃混凝土胶凝材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 磷石膏 | 抗折强度(MPa) | 抗压强度(MPa) |
| 123456789 | 0.260.250.280.230.220.230.220.240.23 | 111111111 | 0.000.000.000.050.050.050.100.100.10 | 0.000.200.400.000.200.400.000.200.40 | 0.010.020.030.020.030.010.030.010.02 | 1.73.72.33.04.43.04.04.34.9 | 4.710.79.78.718.415.717.617.721.9 |
表3三个等级的配合比(重量份)及强度值
| 等级 | 用水量 | 废弃混凝土胶凝材料 | 水泥 | 粉煤灰 | 磷石膏 | 抗折强度(MPa) | 抗压强度(MPa) |
| M5M10M15 | 0.230.230.22 | 111 | 0.050.050.05 | 0.000.400.20 | 0.020.010.03 | 3.03.04.4 | 8.715.718.4 |
Claims (3)
1.一种环保型建筑废弃物干混砂浆，其特征在于它主要由废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料制备而成，各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1-40份，磷石膏1-5份，水泥0-5份；废弃混凝土胶凝材料是将破碎后的废弃混凝土块在540-570℃煅烧0.5-1小时，对煅烧热处理的废弃混凝土块进行机械力作用摩擦分离，所述的摩擦分离为煅烧热处理的废弃混凝土块与粒径20mm的天然集料按1∶1的质量比混合，置于旋转的圆形筒体中研磨10-20分钟，经过4.75mm筛网进行筛分，筛下料为废弃混凝土胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的一种环保型建筑废弃物干混砂浆，其特征在于：所述的水泥原料所占重量份数为：1-5份。
3.如权利要求1所述的一种环保型建筑废弃物干混砂浆的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、废弃混凝土胶凝材料的制备：将破碎后的废弃混凝土块在540-570℃煅烧0.5-1小时，对煅烧热处理的废弃混凝土块进行机械力作用摩擦分离，所述的摩擦分离为煅烧热处理的废弃混凝土块与粒径20mm的天然集料按1∶1的质量比混合，置于旋转的圆形筒体中研磨10-20分钟，经过4.75mm筛网进行筛分，筛下料为废弃混凝土胶凝材料；
2)、按各组份所占重量份数为：废弃混凝土胶凝材料100份，粉煤灰1-40份，磷石膏1-5份，水泥0-5份选取废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥原料，将废弃混凝土胶凝材料、粉煤灰、磷石膏和水泥搅拌混合得产品。
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