專(zhuān)利名稱：用建筑垃圾制成的膠凝材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑垃圾的回收利用，具體地說(shuō)是一種利用建筑垃圾制成的膠凝 材料及其制備方法，屬于建筑材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
建筑垃圾是在建筑物的建設(shè)、維修、拆除過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，包括廢混凝土 塊、廢磚塊、浙青混凝土塊、施工過(guò)程中散落的砂漿和混凝土、碎磚渣、金屬、竹木材、裝飾裝 修產(chǎn)生的廢料、各種包裝材料和其他廢棄物等，其主要成分以混凝土和燒結(jié)紅磚為主。在歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑垃圾的資源化利用已成為目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì) 不同來(lái)源和組成的建筑垃圾，處理方式不同，如美國(guó)的CYCLEAN公司對(duì)道路開(kāi)挖的建筑垃 圾，采用微波技術(shù)，回收舊浙青路面料，其質(zhì)量與新拌浙青路面料相同，而成本可降低1/3。 而對(duì)建筑拆除得到的建筑垃圾，新加坡則把建筑垃圾再循環(huán)和處理成鐵、木材、紙皮等。對(duì) 已預(yù)處理的建筑垃圾，按照其組成進(jìn)行處理，對(duì)混凝土、砂、石等建筑材料，通過(guò)一定的手段 進(jìn)行再生制備建筑材料，生產(chǎn)再生水泥和再生骨料。而對(duì)可燃性建筑垃圾，德國(guó)西門(mén)子公司 開(kāi)發(fā)的干餾燃燒垃圾處理工藝可使垃圾中的各種可再生材料十分干凈地分離出來(lái)，再回收 利用，處理過(guò)程中產(chǎn)生的燃?xì)鈩t用于發(fā)電?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)外對(duì)建筑垃圾的資源化利用已經(jīng)從 理論和實(shí)際兩方面均取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。在我國(guó)，建筑垃圾的資源化利用也引起了廣大研究者的重視并進(jìn)行了大量研究。 總體而言，其基本思路均為將建筑垃圾進(jìn)行分選，從而進(jìn)行分類(lèi)利用，根據(jù)研究者的研究對(duì) 象不同，得到了大量的理論性結(jié)論。如將青磚或紅磚顆粒用作輕集料，再輔以密度較小的細(xì) 集料或粉體，可以制作具有承重、保溫功能的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土構(gòu)件、透氣性更好的道路磚 及花磚等水泥制品。如將廢舊混凝土破碎后分選，改性用作再生骨料；將廢舊砂漿粉碎后用 作干混砂漿等。在實(shí)際的應(yīng)用方面，真正規(guī)模化利用建筑垃圾的報(bào)道，目前國(guó)內(nèi)較少。分析我國(guó)建筑垃圾處理技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)建筑垃圾處理盡管思路與國(guó)外基本一 致，但是在具體技術(shù)和實(shí)施規(guī)模上仍處于初級(jí)階段，對(duì)于大量的成分復(fù)雜的城市建筑垃圾 還沒(méi)有成熟的規(guī)?；统商椎睦眉夹g(shù)路線。目前，我國(guó)建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的40% 50%。且絕大部分建筑 垃圾以露天堆放或填埋的方式進(jìn)行處理，耗用大量的土地，亦給人們的生活環(huán)境埋下極大 的安全隱患。因此，將建筑垃圾回收利用，變廢為寶，是解決建筑垃圾最佳途徑，同時(shí)也是節(jié) 約資源、保護(hù)現(xiàn)有脆弱生態(tài)環(huán)境的有效途徑。由于建筑廢棄物的化學(xué)組成及礦物特性，開(kāi)發(fā) 其在建筑領(lǐng)域的循環(huán)利用技術(shù)，能最終解決建筑垃圾的處理問(wèn)題。大量文獻(xiàn)資料表明，利用 建筑垃圾生產(chǎn)免燒磚、道路基層、水穩(wěn)層、再生骨料、干混砂漿、水泥生產(chǎn)的摻合料，是目前 研究的熱點(diǎn)。從生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的意義上說(shuō)，廢棄物是“放錯(cuò)了位置的資源”，將其回收利用以生 產(chǎn)新型建材，是消除污染，使其資源化的主要方法之一，不僅可以緩解我國(guó)城市環(huán)境負(fù)荷的 壓力，還可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
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綜合已有的文獻(xiàn)，可看出在建筑垃圾生產(chǎn)膠凝材料方面，主要是以摻合料的形式 加入熟料中，與生產(chǎn)同等標(biāo)號(hào)的水泥相比，降低熟料參量；同時(shí)，由于其易磨性，節(jié)約電耗。 因此，可以降低水泥生產(chǎn)成本，達(dá)到節(jié)能減排的目的。建筑垃圾生產(chǎn)免燒磚主要以水泥為膠 凝材料，輔以其它工業(yè)礦渣，在自然或蒸養(yǎng)的條件下生產(chǎn)免燒磚。在用建筑垃圾生產(chǎn)道路基 層材料時(shí)，建筑垃圾主要是用作骨料，其膠凝材料則采用水泥、石灰、粉煤灰等。以建筑垃圾 為主要材料，通過(guò)高溫活化、機(jī)械活化和化學(xué)活化，制備具有水硬性的膠凝材料，仍未見(jiàn)報(bào) 導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用建筑垃圾制成的膠凝材料。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用建筑垃圾生產(chǎn)膠凝材料的方法。本發(fā)明的第一個(gè)目的通過(guò)下列技術(shù)方案完成一種用建筑垃圾制成的膠凝材料， 其特征在于由以下質(zhì)量組分組成建筑垃圾 80 90份輔助材料 10 30份添加劑1.0 2. 8份所述輔助材料為石灰石、電石渣中的一種或兩種以及黃磷爐渣、粉煤灰中的一種 或兩種；所述添加劑為硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉中的兩種或三種，使其中的Na2O SO4 = 1 0. 2 0. 5的質(zhì)量比。本發(fā)明的第二個(gè)目的通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種用建筑垃圾生產(chǎn)膠凝材料的方 法，它以建筑垃圾為主要原料，以石灰或/和電石渣以及黃磷爐渣或/和粉煤灰為輔助材 料，再以硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉為添加劑，通過(guò)高溫活化、機(jī)械活化和化學(xué)活化生產(chǎn)水硬性 膠凝材料，可代替水泥廣泛用于生產(chǎn)免燒磚、道路基層材料，其特征在于經(jīng)過(guò)下列步驟A.按下列質(zhì)量組分備料
建筑垃圾 80 」90份
輔助材料 10 )30份
添加劑 1. (L· 2. 8份
其中
所述輔助材料為石灰石、電石渣中的一種或兩種，以及黃磷爐渣、粉煤灰中的一種或兩種；
所述添加劑為硫·I鋁、硫酸鈉、碳酸鈉中的兩種或三種，使其中的Na2O SO4 =1 0. 2 0. 5質(zhì)量比；
B.將步驟A所備的建筑垃圾與輔助材料石灰石、電石渣中的一種或兩種進(jìn)行混
合，在800 900°C溫度下焙燒1 3h，得焙燒料；C.將步驟B所得焙燒料，與步驟A所備的輔助材料黃磷爐渣、粉煤灰中的一種或兩 種，及添加劑硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉中的兩種或三種混合，磨細(xì)至粒度小于0. 083mm，得膠 凝材料粉。所述建筑垃圾為除去塑料、木材和生活用品的建筑廢棄物，將其破碎至粒度為5 50mm，并用常規(guī)方法和設(shè)備除鐵。所述石灰石為經(jīng)過(guò)破碎的石灰石，粒度為5 30mm。所得膠凝材料的性能考核可通過(guò)下列方法(1)免燒磚制備將步驟C所得膠凝材料粉10 20份，粒度為0. 2 2mm的建筑 垃圾80 90份，水13 15份，混合攪拌，用常規(guī)成型機(jī)成型得生坯，再將生坯經(jīng)常規(guī)自然 養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)后，得免燒磚，經(jīng)常規(guī)性能測(cè)試為合格，由此可證明步驟C所得膠凝材料粉 合格。(2)道路基層材料制備將步驟C所得膠凝材料粉5 10份，粒度為0. 2 20mm 的建筑垃圾85 90份，水5 15份，經(jīng)攪拌混合3分鐘，在2MPa的成型壓力下制備高徑 比為1的圓柱體試件，根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034-2000道路基層和底基層 的技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行試件的養(yǎng)護(hù)和性能測(cè)試，得合格道路基層材料，由此可證明步驟C所 得膠凝材料粉合格。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明生產(chǎn)的膠凝材料具有水硬性特點(diǎn)，且原料來(lái)源方便，成本低，節(jié)能降耗。2)與傳統(tǒng)水泥膠凝材料相比，本發(fā)明以建筑垃圾為主要原料，焙燒溫度低，時(shí)間 短，焙燒料易粉磨，節(jié)能又省電。3)與傳統(tǒng)水泥膠凝材料相比，使用方法相同，便于其推廣應(yīng)用。4)用本發(fā)明提供的膠凝材料制備出的免燒磚和道路基層材料，性能滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 要求。


圖1是本發(fā)明的工藝流程。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1A.按下列質(zhì)量組分備料建筑垃圾 80kg電石渣 5kg黃磷爐渣 IOkg硫酸鋁 0.5kg碳酸鈉0. 5kg其中建筑垃圾為除去塑料、木材和生活用品的建筑拆遷廢棄物，經(jīng)破碎至粒度為5mm， 用常規(guī)磁鐵機(jī)磁吸除去其中的鐵；B.將步驟A所備建筑垃圾與電石渣進(jìn)行混合，在焙燒溫度850°C焙燒lh，得到焙燒 料；C.將步驟B所得焙燒料與步驟A所備黃磷爐渣、硫酸鋁、碳酸鈉混合，磨細(xì)至粒度 小于0. 083mm,即為膠凝材料粉；性能檢測(cè)將步驟C所得膠凝材料粉20kg，粒度為0. 2mm的建筑垃圾80kg，水 15kg，經(jīng)混合攪拌后，用常規(guī)砌塊成型機(jī)成型得生坯，生坯經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)10天，進(jìn)行性能測(cè) 試，測(cè)試結(jié)果平均抗壓強(qiáng)度10. 67MPa、平均抗折強(qiáng)度2. 67MPa、吸水率14. 12%、碳化系數(shù)
581. 37%、軟化系數(shù)85. 62%、25次凍融循環(huán)抗壓強(qiáng)度損失8.6%、質(zhì)量損失為1. 36%，由此 證明步驟C所得膠凝材料粉合格。實(shí)施例2A.按下列質(zhì)量組分備料其中建筑垃圾為除去塑料、木材和生活用品的建筑拆遷廢棄物，經(jīng)破碎至粒度為50mm， 用常規(guī)磁鐵機(jī)磁吸除去其中的鐵；石灰石為經(jīng)過(guò)破碎的石灰石，粒度為30mm ；B.將步驟A中所備建筑垃圾和石灰石進(jìn)行混合，以焙燒溫度900°C焙燒2h，得到焙 燒料；C.將步驟B中所得焙燒料與步驟A中所備黃磷爐渣、硫酸鋁、硫酸鈉進(jìn)行磨粉，磨 至粉體粒度小于0. 083mm,即得到膠凝材料粉；性能考核取步驟C中所述膠凝材料10kg，取粒度為2mm的建筑垃圾90kg，加水 13kg，攪拌后用砌塊成型機(jī)成型，生坯經(jīng)常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)18小時(shí)，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果 平均抗壓強(qiáng)度12. 21MPa、平均抗折強(qiáng)度3. 17MPa,吸水率12. 10%、碳化系數(shù)83. 40%、軟化 系數(shù)86. 31%, 25次凍融循環(huán)抗壓強(qiáng)度損失7. 7%，質(zhì)量損失為1. 37%，由此可證明步驟C 所得膠凝材料粉合格。實(shí)施例3A.按下列質(zhì)量組分備料建筑垃圾85kg石灰石 2kg電石渣 3kg黃磷爐渣3kg粉煤灰 5kg硫酸鋁 0. 7kg硫酸鈉 0. 3kg碳酸鈉 1. Okg其中建筑垃圾為除去塑料、木材和生活用品的建筑拆遷廢棄物，再經(jīng)過(guò)破碎至粒度為 25mm，用常規(guī)磁鐵機(jī)磁吸除去其中的鐵；石灰石為經(jīng)過(guò)破碎的石灰石，粒度為5mm。B.將步驟A中所備建筑垃圾和石灰石、電石渣進(jìn)行混合，以焙燒溫度800°C焙燒 3h，得到焙燒料；C.將步驟B所得焙燒料與步驟A所備黃磷爐渣、粉煤灰、硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉進(jìn) 行混合，磨細(xì)至粒度小于0. 083mm,即得到膠凝材料粉；性能檢測(cè)取步驟C中所述膠凝材料10kg，將粒度為5 50mm建筑垃圾再次破碎 至粒度為0. 2 20mm，取90kg，加水15kg，經(jīng)雙軸攪拌機(jī)攪拌3分鐘，在2MPa的成型壓力 下制備高徑比為1的圓柱體試件，根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034-2000道路基 層和底基層的技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行試件的養(yǎng)護(hù)和性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 1. 31MPa，水穩(wěn)系數(shù)77. 40%；28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度8. 47MPa，水穩(wěn)系數(shù)89. 10%，由此可證明 步驟C所得膠凝材料粉合格。實(shí)施例4建筑垃圾 90kg黃磷爐渣 5kg硫酸鋁Ikg
石灰石 5kg 粉煤灰 IOkg 硫酸鈉 0.6kg
A.按下列質(zhì)量組分備料建筑垃圾 87kg石灰石 5kg粉煤灰 5kg 硫酸鋁 0. 9kg硫酸鈉 0. 8kg 碳酸鈉 1. Ikg其中建筑垃圾為除去塑料、木材和生活用品的建筑拆遷廢棄物，再經(jīng)過(guò)破碎至粒度為 28mm，用常規(guī)磁鐵機(jī)磁吸除去其中的鐵；石灰石為經(jīng)過(guò)破碎的石灰石，粒度為IOmm ；B.將步驟A所備建筑垃圾和石灰石進(jìn)行混合，在焙燒溫度820°C焙燒3h，得到焙燒 料；C.將步驟B所得焙燒料與步驟A所備粉煤灰、硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉進(jìn)行混合，磨 細(xì)至粒度小于0. 083mm,即得到膠凝材料粉；性能檢測(cè)取步驟C中所述膠凝材料5kg，將粒度為5 50mm建筑垃圾再次破碎 至粒度為0. 2 20mm，取85kg，加水5kg，經(jīng)雙軸攪拌機(jī)攪拌3分鐘，在2MPa的成型壓力 下制備高徑比為1的圓柱體試件，根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034-2000道路基 層和底基層的技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行試件的養(yǎng)護(hù)和性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 1. 38MPa，水穩(wěn)系數(shù)77. 58%；28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度8. 86MPa，水穩(wěn)系數(shù)89. 92%，由此可證明 步驟C所得膠凝材料粉合格。
權(quán)利要求
一種用建筑垃圾制成的膠凝材料，其特征在于由以下質(zhì)量組分組成建筑垃圾80～90份輔助材料10～30份添加劑 1.0～2.8份其中所述輔助材料為黃磷爐渣、粉煤灰中的一種或兩種，以及石灰石、電石渣中的一種或兩種；所述添加劑為硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉中的兩種或三種。
2.一種用建筑垃圾制成的膠凝材料的制備方法，其特征在于經(jīng)過(guò)下列步驟A.按下列質(zhì)量組分備料 建筑垃圾 80 90份 輔助材料 10 30份 添加劑 1. 0 2. 8份 其中所述建筑垃圾為除去塑料、木材和生活用品的建筑廢棄物，再經(jīng)破碎至粒度為5 50mm，按常規(guī)方法和設(shè)備除鐵；所述輔助材料為石灰石、電石渣中的一種或兩種，以及黃磷爐渣份、粉煤灰中的一種或 兩種；所述添加劑為硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉中的兩種或三種；B.將步驟A所備建筑垃圾與輔助材料石灰石、電石渣中的一種或兩種進(jìn)行混合，在焙 燒溫度800 900°C焙燒1 3h，得到焙燒料；C.將步驟B所得焙燒料，與步驟A中所備輔助材料黃磷爐渣份、粉煤灰中的一種或兩 種，及添加劑硫酸鋁、硫酸鈉、碳酸鈉中的兩種或三種混合，磨細(xì)至粒度小于0. 083mm，得膠 凝材料粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠凝材料的制備方法，其特征在于所述石灰石為經(jīng)過(guò)破碎的 石灰石，粒度為5 30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠凝材料制備方法，其特征在于所述步驟A的添加劑中， Na2O SO4 = 1 0.2 0.5 質(zhì)量比。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用建筑垃圾制成的膠凝材料，由以下質(zhì)量組分組成建筑垃圾80～90份，輔助材料10～30份，添加劑1.0～2.8份，其中輔助材料為黃磷爐渣、粉煤灰中的一種或兩種，石灰石、電石渣中的一種或兩種；添加劑為硫酸鋁0.5～1份、硫酸鈉0.2～0.6份、碳酸鈉0.5～1.2份中的兩種或三種；通過(guò)高溫活化、機(jī)械活化和化學(xué)活化生產(chǎn)水硬性膠凝材料，可代替水泥廣泛用于生產(chǎn)免燒磚、道路基層材料。本發(fā)明具有原料來(lái)源方便、成本低、節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)水泥膠凝材料相比，使用方法相同，便于其推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B7/24GK101905954SQ20101023056
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者任雪嬌, 夏舉佩, 張召述 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)