硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法
【專利摘要】硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，首先通過配料計算得到除去燒失量和水分之外化學(xué)成分與粉煤灰化學(xué)成分相近的粗骨料和細骨料配比，然后使用該配比的骨料與堿激發(fā)劑硅酸鈉共同混合均勻后制備堿激發(fā)膠凝材料混凝土，等到混凝土服役結(jié)束后，再將其在1450-1500℃下煅燒，水淬，即再次得到有活性的膠凝材料，從而實現(xiàn)了粉煤灰和粗、細骨料中的有用成分的循環(huán)利用，本發(fā)明實現(xiàn)了堿激發(fā)混凝土的重復(fù)利用，可以節(jié)約石灰石資源，具有顯著的經(jīng)濟性和可操作性。
【專利說明】硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑垃圾資源化利用領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)先設(shè)計混凝土配比再通過 二次煅燒循環(huán)利用硅酸鈉堿激發(fā)粉煤灰混凝土的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 堿激發(fā)膠凝材料是一種硅鋁基水硬性膠凝材料，通過堿激發(fā)過程產(chǎn)生膠凝性能。 堿激發(fā)膠凝材料是以固體廢棄物為原料，對環(huán)境無副作用，是最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色膠凝材 料之一。而傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥的生產(chǎn)由于要以石灰石為主要原料煅燒水泥熟料，存在著環(huán) 境污染、生態(tài)破壞、能源浪費、資源枯竭等一系列問題。因此堿激發(fā)膠凝材料是一種理想的 傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的替代材料。但是用堿激發(fā)膠凝材料制備的混凝土在其服役結(jié)束后，仍然 會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，成為阻礙城市建設(shè)的"代謝物"。因此，堿激發(fā)膠凝材料混凝土的循 環(huán)利用是影響其工程化應(yīng)用一個因素。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在這樣背景下，本技術(shù)通過在配制混凝土階段，調(diào)整砂子、石子和粉煤灰的比例， 最終要求所得混凝土整體化學(xué)成分中除了燒失量和水分之外，與?；郀t礦渣成分相似或 接近。在該混凝土破壞后，將其在1450-1550°c下煅燒，水淬冷卻，所得產(chǎn)物即為具有一定活 性的膠凝材料，從而實現(xiàn)了硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土的重復(fù)利用。本發(fā)明具有節(jié)能環(huán)保，控 制方便，便于工業(yè)化應(yīng)用的特點。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005]硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，包括：
[0006]步驟一，測定混凝土用細骨料、粗骨料和粉煤灰的化學(xué)成分，并通過配料計 算，不計入水分和燒失量的情況下，使得粗、細骨料和粉煤灰三種固體混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1且小于1. 5,確定混凝土粗骨料、細骨料和粉煤灰的質(zhì)量比 例；
[0007]步驟二，符合步驟一中化學(xué)組成的粗、細骨料和磨細粉煤灰，與堿激發(fā)劑硅酸鈉共 同混合均勻后加入適量的水和減水劑制備堿激發(fā)膠凝材料混凝土；
[0008]步驟三，該混凝土在服役結(jié)束后，將其破碎、粉磨為粒徑小于80微米的粉體，再將 其置于煅燒設(shè)備中在1450°C-1500°C下煅燒并快速冷卻，煅燒后的材料再經(jīng)過破碎、粉磨 至80微米以下，即可得到新的膠凝材料，粉煤灰和粗、細骨料中的有用成分從而得到重復(fù) 利用。
[0009]所述細骨料為砂子，粒徑小于5_ ;所述粗骨料為石子，粒徑大于5_。
[0010] 如果石子與砂子的質(zhì)量比例大于2. 0,則將部分石子破碎成為機制砂，以確保粗骨 料和細骨料質(zhì)量比例介于1. 5-2. 0之間。
[0011] 本技術(shù)提供了一種可以使用硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土建筑垃圾二次生產(chǎn)膠凝材 料的方法。使用本技術(shù)實現(xiàn)了硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土的重復(fù)利用，可以節(jié)約天然資源。同 時，上述工藝在混凝土配制，廢棄混凝土破碎、粉磨，二次煅燒等方面都是成熟的技術(shù)，具有 顯著的經(jīng)濟性和可操作性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明試驗配比原料在五元相圖中所處的位置示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0014] 本發(fā)明硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，首先測定配制混凝土所用砂子 (即細骨料）、石子（即粗骨料）和粉煤灰的化學(xué)成分，常規(guī)情況下，其成分（質(zhì)量百分數(shù)） 指標如下：
[0015]砂子：1-2 % 的燒失量，2-5 % 的Ca0,60-80 % 的Si02,10-15 % 的Al203, 2-4 % 的 Fe203,0-2 % 的MgO, 1-6 % 的R20,和余量雜質(zhì)；
[0016] 石子：20-35%的燒失量，30-40%的〇30，10-20%的5丨02，1-3%的六1 203,0-2%的 Fe203, 2-18 % 的MgO, 0-1. 5 % 的R20,和余量雜質(zhì)；
[0017]粉煤灰：1-5%的燒失量，1-10%的〇&0,38-56%的5丨02,23-38%的六1203, 2-6%的 Fe203, 0? 5-4 % 的MgO, 0-2 % 的R20,和余量雜質(zhì)。
[0018] 本實施例中，具體選擇參數(shù)見表1所示，根據(jù)表1中的化學(xué)成分，計算出石子、砂 子、粉煤灰之間的配比為3.6:0.4:1。該配比下，混凝土中除去水分和燒失量之外其化學(xué)成 分均落入圖1中方框位置。圖1中A代表礦渣化學(xué)成分，B代表試驗樣品成分?？梢钥闯觯?該成分與?；郀t礦渣成分相近，通過熔融，水淬可以得到一定活性的膠凝材料。
[0019] 表1混凝土原料化學(xué)成分（質(zhì)量百分數(shù)）
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，包括： 步驟一，測定混凝土用細骨料、粗骨料和堿激發(fā)所用粉煤灰的化學(xué)成分，并通過配 料計算，不計入水分和燒失量的情況下，使得粗、細骨料和粉煤灰三種固體混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1且小于1. 5,確定混凝土粗骨料、細骨料和粉煤灰的質(zhì)量比 例； 步驟二，符合步驟一中化學(xué)組成的粗、細骨料和粉煤灰，與堿激發(fā)劑硅酸鈉共同混合均 勻后制備堿激發(fā)膠凝材料混凝土； 步驟三，該混凝土在服役結(jié)束后，將其破碎、粉磨為粒徑小于80微米的粉體，再將其置 于煅燒設(shè)備中在1450°C -1500°C下煅燒并快速冷卻，煅燒后的材料再經(jīng)過破碎、粉磨至80 微米以下，即可得到新的膠凝材料，粉煤灰和粗、細骨料中的有用成分從而得到重復(fù)利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所述 細骨料為砂子，粒徑小于5mm ;所述粗骨料為石子，粒徑大于5_。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，如果 石子與砂子的質(zhì)量比例大于2. 0,則將部分石子破碎成為機制砂，以確保粗骨料和細骨料質(zhì) 量比例介于1.5-2. 0之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所述 砂子、石子和粉煤灰的化學(xué)成分（質(zhì)量百分數(shù)）如下： 砂子：1-2 % 的燒失量，2-5 % 的 CaO, 60-80 % 的 Si02,10-15 % 的 A1203, 2-4 % 的 Fe203， 0-2 %的MgO, 1-6 %的R20,和余量雜質(zhì)； 石子：20-35 % 的燒失量，30-40 % 的 CaO, 10-20 % 的 Si02,1-3 % 的 A1203,0-2 % 的 Fe203， 2-18 %的MgO, 0-1. 5 %的R20,和余量雜質(zhì)； 粉煤灰：1-5% 的燒失量，1-10 % 的 CaO, 38-56 % 的 Si02 , 23-38 % 的 A1203, 2-6 % 的 Fe203, 0? 5-4 % 的 MgO, 0-2 % 的 R20,和余量雜質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所述 砂子、石子和粉煤灰的化學(xué)成分（質(zhì)量百分數(shù)）如下： 砂子：1. 4% 的燒失量，2. 61% 的 Ca0,73. 99% 的 Si02，12. 44% 的 Al203, 2. 54% 的 Fe203， 0? 62 %的MgO, 5. 3 %的R20,和余量雜質(zhì)； 石子：29. 68 % 的燒失量，36. 87 % 的 CaO, 16. 17 % 的 Si02, 2 . 34 % 的 A1203, 0? 696 % 的 Fe203, 12. 56 % 的 MgO, 0? 827 % 的 R20,和余量雜質(zhì)； 粉煤灰：4. 49 % 的燒失量，1. 53 % 的 CaO, 54. 95 % 的 Si02, 27 . 60 % 的 A1203, 2. 80 % 的 Fe203, 0? 82 % 的 MgO, 2. 2 % 的 R20,和余量雜質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所 述石子、砂子和粉煤灰的質(zhì)量配比為3. 6:0. 4:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的硅酸鈉激發(fā)粉煤灰混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所 述步驟二中混合均勻后制備堿激發(fā)膠凝材料混凝土時還加入水和減水劑。
【文檔編號】C04B28/00GK104386960SQ201410583212
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】宋強, 李婷, 徐德龍, 李輝, 張肖艷, 朱建輝, 王儲 申請人:西安建筑科技大學(xué)