CN105366969B - 一种再生自硬性胶凝材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种再生自硬性胶凝材料及其制备方法，按照质量百分比，该胶凝材料的组成为：石膏矿渣水泥90‑60%、再生混凝土微粉10‑40%。其制备方法是：将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎，得到再生混凝土细骨料，经2‑4次粉磨、过筛，且该2‑4次过筛的孔径依次减小，粉磨时间依次增大；过筛物再经过750℃煅烧2‑4h，得到再生混凝土粉末；将石膏，熟料，矿渣粉按照比例混合粉磨1h制得石膏矿渣水泥；将再生混凝土粉末和石膏矿渣水泥混合制备再生自硬性胶凝材料。本发明大量利用工业废渣和建筑垃圾，生产能耗大大低于通用硅酸盐水泥，且生产过程节能环保，具有良好的经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种再生自硬性胶凝材料及其制备方法。
背景技术
目前我国处于大规模的城市化进程中，城市建设过程中需要拆除大量老旧建筑，导致近年来废弃混凝土产生量急剧增加。近几年我国每年建筑垃圾的排放总量在15.5~24亿吨之间，而建筑垃圾中大部分是废弃混凝土。这些废弃混凝土如果不加以利用将占用大量宝贵的土地资源,并且严重污染环境，已经成为不容忽视的社会和环保问题。另一方面，受环保影响通用硅酸盐水泥因能耗高、排放高而日益受到限制。因此，建筑垃圾再生胶凝材料具有巨大的社会需求。目前国内外对废弃混凝土的再生资源化利用主要分为三方面：一是将废弃混凝土破碎后用作路基或低强度建筑制品如砌块等的填充材料；二是再生集料混凝土技术；三是粒径小于0.16mm的微细粉料替代部分水泥作为活性胶凝材料或矿物掺合料。已有文献报道的建筑垃圾再生胶凝材料通常采用磨细、加热或与活性掺合料（粉煤灰、矿粉等）复合，但是这些方法制备的再生胶凝材料的活性普遍较低，成本较高。目前利用建筑微粉制备低碳水泥的研究不多，吕林女利用建筑垃圾微粉和超细硅灰制备了一种改性再生胶凝材料，其在C30和C50混凝土的应用效果都较普通胶凝材料好。方永浩利用废弃硬化水泥浆体和粉煤灰、矿渣等原料制备了一种再生胶凝材料，其不同配比的28天强度在30-49.7MPa之间。目前还未见直接将再生混凝土微粉与石膏矿渣水泥复合的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于发明一种再生自硬性胶凝材料及其制备方法，将再生混凝土微粉与石膏矿渣水泥复合，以激发再生混凝土微粉的活性，提高废旧混凝土的利用率。
为了解决本发明所提出的技术问题，本发明采用的技术方案：
一种再生自硬性胶凝材料，按照质量百分比，该胶凝材料的组成为：石膏矿渣水泥90-60%、再生混凝土微粉10-40%。
按质量份数，所述石膏矿渣水泥的组成为：石膏11-14份，熟料3-6份，矿渣粉78-83份。
一种再生自硬性胶凝材料的制备方法，其步骤包括：
（1）制备再生混凝土微粉：将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎，得到再生混凝土细骨料，经2-4次粉磨、过筛，且该2-4次过筛的孔径依次减小，粉磨时间依次增大；过筛物再经过750℃煅烧2-4h，得到再生混凝土粉末，其比表面积在360-450m2/kg；
（2）制备石膏矿渣水泥：按重量百分比计，石膏矿渣水泥是由石膏11-14份，熟料3-6份，矿渣粉78-83份，按照比例混合粉磨1h制得，其比表面积在400-450m2/kg之间。
（3）按重量百分比计，将步骤（1）制得的10-40wt%再生混凝土微粉和步骤（2）制得的90-60wt%石膏矿渣水泥混合制备再生自硬性胶凝材料。
步骤（1）中，将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎至5mm以下后粉磨5min后过0.3mm筛，将筛余物粉磨10min再过0.15mm，再将筛余物粉磨60min后过0.075mm筛。
所述的石膏为天然硬石膏或脱硫石膏。
所述的矿渣粉的比表面积大于400m2/kg，且等级为S95级及以上。
所述的熟料是由消石灰、石灰石和石膏按质量比1:（1~3）:（1~3）混合粉磨到比表面积大于350m2/kg。
所述的熟料中所用石膏采用天然硬石膏或者脱硫石膏经过750℃煅烧2-4h得到的硬石膏。
本发明的有益效果是：本发的再生自硬性胶凝材料主要采用了石膏、矿渣和再生混凝土微粉这类工业废料，节能环保，实现了废弃物的回收利用，并且生产工艺简单，产品性能优良，应用广泛等。
附图说明
图1为石膏矿渣水泥与再生砼微粉组成的再生胶凝材料XRD图谱；
图2为石膏矿渣水泥与再生混凝土微粉混合砂浆的孔隙率；
图3为石膏矿渣水泥与再生混凝土微粉混合砂浆的孔径分布。
具体实施方式
下面通过具体实例进一步说明本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例：
实施例1
首先按1:1:1的比例复合掺加无水石膏、消石灰与石灰石粉作为熟料，球磨50min，其比表面积大于350m2/kg；按质量份数：石膏14份，熟料3份，矿渣粉83份的比例将石膏、熟料、矿渣一起粉磨1h，制备出石膏矿渣水泥。
其中，石膏采用天然硬石膏；矿渣粉的比表面积大于400m2/kg，且等级为S95级以上。
将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎至5mm以下后粉磨5min后过0.3mm筛，将筛余物粉磨10min再过0.15mm，再将筛余物粉磨60min后过0.075mm筛；过筛物再经过750℃煅烧2h，得到再生混凝土粉末，其比表面积在360-450m2/kg。
将10wt%再生混凝土微粉和90wt%石膏矿渣水泥混合制备再生自硬性胶凝材料。
该产品可以成为一种再生自硬性胶凝材料。各项性能均达到52.5级水泥标准；
取该产品450克、标准砂1350克、水225克成型；
3天强度28MPa、28天强度60MPa；
该自硬性胶凝材料就强度来看，可达到52.5级水泥标准。
实施例2
首先按1:2:3的比例复合掺加无水石膏、消石灰与石灰石粉作为熟料，球磨50min，其比表面积大于350m2/kg；按质量份数：石膏11份，熟料6份，矿渣粉83份，将石膏、熟料、矿渣一起粉磨1h，制备出石膏矿渣水泥。
其中，石膏采用脱硫石膏经过750℃煅烧2-4h得到的硬石膏；矿渣粉的比表面积大于400m2/kg，且等级为S95级。
将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎至5mm以下后粉磨5min后过0.3mm筛，将筛余物粉磨10min再过0.15mm，再将筛余物粉磨60min后过0.075mm筛；过筛物再经过750℃煅烧4h，得到再生混凝土粉末，其比表面积在360-450m2/kg。
将20wt%再生混凝土微粉和80wt%石膏矿渣水泥混合制备再生自硬性胶凝材料。
取该产品450克、标准砂1350克、水225克成型；
3天强度27.5MPa、28天强度59.5Pa；
该自硬性胶凝材料就强度来看，可达到52.5级水泥标准。
实施例3
首先按1:3:2的比例复合掺加无水石膏、消石灰与石灰石粉作为熟料，球磨50min，其比表面积大于350m2/kg；按质量份数：石膏12份，熟料5份，矿渣粉80份，将石膏、熟料、矿渣一起粉磨1h，制备出石膏矿渣水泥。
其中，石膏采用脱硫石膏经过750℃煅烧2-4h得到的硬石膏；矿渣粉的比表面积大于400m2/kg，且等级为S95级以上。
将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎至5mm以下后粉磨5min后过0.3mm筛，将筛余物粉磨10min再过0.15mm，再将筛余物粉磨60min后过0.075mm筛；过筛物再经过750℃煅烧3h，得到再生混凝土粉末，其比表面积在360-450m2/kg。
将30wt%再生混凝土微粉和70wt%石膏矿渣水泥混合制备再生自硬性胶凝材料。
取该产品450克、标准砂1350克、水225克成型；
3天强度27.8MPa、28天强度52.07MPa；
该自硬性胶凝材料就强度来看，可达到42.5级水泥标准。
实施例4
首先按1:1:1的比例复合掺加无水石膏、消石灰与石灰石粉作为熟料，球磨50min，其比表面积大于350m2/kg；按质量份数：石膏14份，熟料3份，矿渣粉78份的比例将石膏、熟料、矿渣一起粉磨1h，制备出石膏矿渣水泥。
其中，石膏采用天然硬石膏；矿渣粉的比表面积大于400m2/kg，且等级为S95级以上。
将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎至5mm以下后粉磨5min后过0.3mm筛，将筛余物粉磨10min再过0.15mm，再将筛余物粉磨60min后过0.075mm筛；过筛物再经过750℃煅烧4h，得到再生混凝土粉末，其比表面积在360-450m2/kg。
将40wt%再生混凝土微粉和60wt%石膏矿渣水泥混合制备再生自硬性胶凝材料。
取该产品450克、标准砂1350克、水225克成型；
3天强度25.9MPa、28天强度45.74MPa；
该自硬性胶凝材料就强度来看，可达到42.5级水泥标准。
下面参照附图对本发明做进一步说明。
1. XRD分析
从图1中可以看出纯石膏矿渣水泥的水化产物主要含有钙矾石和碳硫硅钙石，添加了再生混凝土微粉的样品增加了一种晶体物质SiO2，这是由再生混凝土微粉引入的，晶体SiO2在水化过程中无法与其他物质反应，只能作为晶核促进水化反应的进行。当再生混凝土微粉掺量较低时，它对制品强度影响很小；但是掺量继续提高会降低复合胶凝材料的强度。
2. MIP
表1掺不同含量石膏矿渣水泥和再生混凝土微粉胶砂试块MIP实验结果
| 100%石膏矿渣水泥 | 80%石膏矿渣水泥+20%再生混凝土微粉 | 60%石膏矿渣水泥+40%再生混凝土微粉 | |
| Porosity /% | 15.86 | 17.32 | 18.78 |
| P>100nm/% | 5.45 | 6.03 | 6.32 |
| P<100nm/% | 10.41 | 11.29 | 12.46 |
| 25.80 | 21.87 | 25.83 | |
| 14.9 | 12.0 | 10.6 | |
| 6.9 | 7.5 | 7.7 | |
| Average PoreDiameter (4V/A) | 12.9 | 11.4 | 10.3 |
| Tortuosity factor | 2.173 | 0.019 | 2.169 |
| Tortuosity | 37.8731 | 16.7462 | 7.8165 |
从表1的孔隙率可以看出，纯石膏矿渣水泥浆体的总孔隙率最低，也同时验证了其强度处于最高值，而掺40%再生混凝土微粉的总孔隙率达到18.28%，其强度也是最低的。
从图2、3中孔结构分布数据以及表1中的数据统计可以看出，掺入再生混凝土微粉使得砂浆中小于100nm的小孔明显增加，但也引入了较多有害孔，这可以从大于100nm的数据看出来。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种再生自硬性胶凝材料，其特征在于：按照质量百分比，该胶凝材料的组成为：石膏矿渣水泥90-60%、再生混凝土微粉10-40%；
按质量份数，所述石膏矿渣水泥的组成为：石膏11-14份，熟料3-6份，矿渣粉78-83份；
所述的熟料是由消石灰、石灰石和石膏按质量比1:（1~3）:（1~3）混合粉磨到比表面积大于350m2/kg。
2.一种再生自硬性胶凝材料的制备方法，其特征在于：其步骤包括：
（1）制备再生混凝土微粉：将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎，得到再生混凝土细骨料，经2-4次粉磨、过筛，且该2-4次过筛的孔径依次减小，粉磨时间依次增大；过筛物再经过750℃煅烧2-4h，得到再生混凝土粉末，其比表面积在360-450m2/kg；
（2）制备石膏矿渣水泥：按重量百分比计，石膏矿渣水泥是由石膏11-14份、熟料3-6份以及矿渣粉78-83份，按照比例混合粉磨1h制得，其比表面积在400-450m2/kg之间；
所述的熟料是由消石灰、石灰石和石膏按质量比1:（1~3）:（1~3）混合粉磨到比表面积大于350m2/kg；
（3）按重量百分比计，将步骤（1）制得的10-40wt%再生混凝土微粉和步骤（2）制得的90-60wt%石膏矿渣水泥混合制备再生自硬性胶凝材料。
3.如权利要求2所述的再生自硬性胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将建筑垃圾中的废旧混凝土破碎至5mm以下后粉磨5min后过0.3mm筛，将筛余物粉磨10min再过0.15mm，再将筛余物粉磨60min后过0.075mm筛。
4.如权利要求2所述的再生自硬性胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述的石膏为天然硬石膏或脱硫石膏。
5.如权利要求2所述的再生自硬性胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述的矿渣粉的比表面积大于400m2/kg，且等级为S95级及以上。
6.如权利要求2所述的再生自硬性胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述的熟料中所用石膏采用天然硬石膏或者脱硫石膏经过750℃煅烧2-4h得到的硬石膏。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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