專利名稱：混凝土再生工法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種再生工法，特別是涉及一種專門用來處理混凝土廢棄物，且混凝土廢棄物能夠回收成品質(zhì)優(yōu)良的骨材及再生水泥的混凝土再生工法。
背景技術(shù)：
混凝土是一種包含有由熟料水泥調(diào)制而成的泥漿、砂以及石頭等骨材，借由熟料水泥遇水后硬化的特性，可以穩(wěn)固的膠結(jié)粗、細(xì)骨材，以建構(gòu)出結(jié)構(gòu)堅硬的樓板或墻壁等結(jié)構(gòu)物。這種結(jié)構(gòu)堅硬的樓板或墻壁固然提供了居住的安全性，但是當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物被拆除時，廢棄的混凝土就會形成環(huán)保上的一大負(fù)擔(dān)。
為了使廢棄的混凝土能夠回收再利用，以往的運用方法，是直接采用破碎機將混凝土壓碎、磨碎，然后利用搖篩機取出例如石塊的粗骨材，以及例如細(xì)砂的部份細(xì)骨材，但由于在混凝土攪拌的過程中，由熟料水泥調(diào)制而成的水泥漿和骨材間是緊密的結(jié)合，因此，縱算經(jīng)過壓碎、篩選，該等骨材的表面仍然會附著許多的水泥漿，這種含泥量過高的骨材屬于劣級品，經(jīng)濟價值低，分離出來的水泥漿塊也無法再生利用，也就是說，以往混凝土廢棄物的回收方法由于不具經(jīng)濟效益，因此不肖業(yè)者經(jīng)常將其隨易丟棄，造成環(huán)保上的問題。
實用

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在提供一種可以更干凈地自骨材中分離出水泥漿塊，以提高混凝土各成份的再生利用率的混凝土再生工法。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種可以將水泥漿塊再度制作成具有膠結(jié)特性的再生水泥的混凝土再生方法。
本發(fā)明混凝土再生工法是用來處理含有粗骨材、細(xì)骨材及水泥漿塊的混凝土廢棄物，包含高溫加熱分裂、回收粗骨材，以及分離細(xì)骨材及初級水泥等步驟。其中，高溫加熱分裂步驟主要是對混凝土廢棄物施予高溫加熱，使混凝土廢棄物中的粗、細(xì)骨材膨脹，但水泥漿塊因水份蒸散收縮而和骨材分裂，該回收粗骨材的步驟是利用研磨、篩選方式，將分裂后的粗骨材分離出來，而分離細(xì)骨材及初級水泥的步驟，也是利用研磨、篩選方式，將粒徑不同的細(xì)骨材，以及由水泥漿塊所組成的初級水泥分離。
借在分離各骨材及初級水泥前先進(jìn)行高溫加熱分裂步驟，可以充分利用骨材遇熱膨脹，而水泥漿塊遇熱收縮的特性，讓水泥漿塊和骨材先進(jìn)行分裂，以便使后續(xù)的分離步驟能夠更徹底、干凈。
本發(fā)明的另一特征在于分離出來的初級水泥中進(jìn)一步加入氧化鈣，并對混合物施予高溫使其產(chǎn)生膠結(jié)現(xiàn)象，就可以制得和以往水泥特性相近的再生水泥。
前述再生工法的配合，不僅可有效的分離混凝土廢棄物中的主要成份，以提高各成份回收再利用率，也可以因此解決混凝土廢棄物對環(huán)保所產(chǎn)生的問題。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明再生工法的一較佳實施例的流程圖。
圖2是骨材與水泥漿塊的熱應(yīng)變圖。
圖3是一齡期與抗壓強度的比對圖，主要顯是本發(fā)明再生工法所制得的再生水泥、CNS61規(guī)范，以及卜特蘭1型水泥間的抗壓強度關(guān)系。
具體實施例方式
參閱圖1，本發(fā)明再生工法的一較佳實施例是用來處理混凝土廢棄物，使其能夠回收再利用，前述混凝土廢棄物一般包含例如石塊等的粗骨材、例如細(xì)砂等的細(xì)骨材，以及具有黏結(jié)性的水泥漿塊，所述水泥漿塊是由熟料水泥加水調(diào)制并硬化后的產(chǎn)物。為了達(dá)到以上的目的，本發(fā)明該較佳實施例包含以下各個處理步驟初步壓碎利用破碎機將混凝土廢棄物壓碎成小塊的混凝土塊備用。
高溫加熱分裂對前步驟的混凝土塊進(jìn)行高溫加熱，目的在于使由熟料水泥所構(gòu)成的水泥漿塊能夠和粗、細(xì)骨材間產(chǎn)生徹底的分離。配合圖2的熱應(yīng)變圖，根據(jù)發(fā)明人實際測試顯示，當(dāng)加熱溫度到達(dá)105℃時，混凝土塊中的毛細(xì)孔隙水、吸附水等水分子會開始脫水產(chǎn)生物理變化，而當(dāng)加熱溫度到達(dá)200℃時，水泥漿塊中的C-S-H膠體會開始脫去層間的鍵結(jié)水，并產(chǎn)生化學(xué)變化，當(dāng)溫度加熱到250～350℃時，含有三氧化二鋁(Al2O3)及三氧化二鐵(Fe2O3)的水化合物中的鍵結(jié)水會大部份散失，當(dāng)加熱溫度到達(dá)400℃時，C-S-H膠體中剩余的鍵結(jié)水會完全的分解，也就是說，在此加熱溫度下，水泥漿塊會因為加熱脫水，而產(chǎn)生收縮的現(xiàn)象，但是在同一溫度下，固體的粗、細(xì)骨材會因為加熱而產(chǎn)生膨脹，更進(jìn)一步說明，骨材與水泥漿塊間會因為熱應(yīng)變不一，而產(chǎn)生完整的微分裂現(xiàn)象，此利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。
此外，經(jīng)實驗證實，當(dāng)混凝土塊的加熱溫度高達(dá)500℃以上時，二氧化硅(SiO2)的結(jié)晶會由α相轉(zhuǎn)換到β相，由于熱震動能量的增加，會使得骨材的體積產(chǎn)生膨脹并破壞，因此，在基于取得品質(zhì)優(yōu)良的再生骨材的前題下，本發(fā)明再生工法的高溫加熱分裂步驟的加熱溫度以400℃為較佳，經(jīng)過高溫加熱，該混凝土塊會形成有微裂縫的脆弱混凝土塊的形態(tài)。也就是說，本發(fā)明的高溫加熱分裂步驟主要是利用骨材在高溫下會膨脹，以及含有水份的水泥漿塊在高溫下會收縮的原理，來有效的讓原本結(jié)合緊密的成份分離，以方便后續(xù)加工的進(jìn)行。
回收粗骨材本發(fā)明此步驟主要是利用研磨及篩選兩個動作來配合進(jìn)行，其中研磨的動作是利用研磨機對高溫產(chǎn)生微裂縫的脆弱混凝土塊進(jìn)行研磨，研磨后的最大粒徑以低于20mm為較佳。在此程序中，可以選用具有直徑80mm的鋼球的研磨機來進(jìn)行研磨。
然后利用搖篩機來進(jìn)行篩選，也就是利用搖篩機將粒徑介于5～20mm的骨材篩選出來，此部份篩選出來的成份就是回收的粗骨材，由于本發(fā)明在此步驟前，混凝土廢棄物經(jīng)過高溫加熱，而使得含有水份的水泥漿塊容易和固體的粗骨材分離，因此，經(jīng)此步驟分離出來的粗骨材表面所附著的水泥漿塊很少，回收的粗骨材也具有較佳的品質(zhì)。
磁選在回收粗骨材的過程中，本發(fā)明可利用磁選機將混凝土塊中例如鋼筋等金屬材料吸除，避免再生骨材及后述的再生水泥中夾雜有金屬廢棄物。
分離細(xì)骨材及初級水泥本步驟同樣利用研磨及篩選的動作來分離細(xì)骨材及初級水泥，其中，研磨的動作同樣利用研磨機將粒徑小于5mm的混凝土廢棄物再加以磨碎，在此步驟中可使用具有直徑10mm鋼球的研磨機來進(jìn)行研磨。而篩選的動作是利用風(fēng)力分選機將經(jīng)過第二次研磨后的材料加以分離，經(jīng)由篩選可以取出粒徑小于0.15mm的粉末，以及粒徑介于0.15～5mm的骨材，其中粉末的部份是無膠結(jié)性的初級水泥，骨材的部份為回收的細(xì)骨材。細(xì)骨材的部份可以回收再利用，粉末狀的初級水泥是由水泥漿塊經(jīng)研磨、篩選而成，它也是再生水泥的主要成份。在本發(fā)明的篩選動作中，可以使用各種篩選的方式，由于前述篩選方式為以往技術(shù)，不再贅述。
制備再生水泥在前述步驟中所篩選出來粒徑小于0.15mm的粉末中，加入適量的氧化鈣(CaO)后加熱至650℃，目的在于使粉末狀的初級水泥具有膠結(jié)性并形成再生水泥。為了使再生水泥更為細(xì)致，本發(fā)明可再將再生水泥和石膏混合后再研磨。經(jīng)由發(fā)明人實驗證明，本發(fā)明所取得粒徑小于0.15mm的粉末的成份會因取樣不同而稍有差異，但基本上差異性不大，經(jīng)由分析，其化學(xué)成份以及一般卜特蘭1型水泥的化學(xué)成份如下列表一所示表一(以下成份為重量％)

由表一的比較結(jié)果得知，本發(fā)明再生工法所制得的初級水泥粉末與卜特蘭1型水泥相比較，只是氧化鈣的成份偏低，其余的化學(xué)成份和卜特蘭1型水泥相近，因此，本發(fā)明在制備再生水泥的步驟中，只要直接加入適當(dāng)?shù)难趸}，其化學(xué)成份就會和以往水泥接近。此處所謂的適量氧化鈣，是依初級水泥中所含氧化鈣的百分比而定，也就是說，初級水泥中的氧化鈣含量較低時，需要加入較多的氧化鈣，相反時則是減少氧化鈣的添加量。
值得進(jìn)一步說明的是，以往水泥(也就是一般俗稱的熟料水泥)能夠具有黏結(jié)性，主要是原料的來源取自黏土礦物，經(jīng)由大約600℃高溫的加熱，使黏土礦物中的二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(AlO3)以及三氧化二鐵(Fe2O3)分離，另外以800～1000℃的高溫將石灰?guī)r中的氧化鈣分解出來，然后在高溫的配合下才會進(jìn)一步結(jié)合成熟料水泥中的硅酸三鈣(簡稱C3S，化學(xué)式為3CaO·SiO2，學(xué)名為Tricalcium Sicate)、硅酸二鈣(簡稱C2S，化學(xué)式為2CaO·SiO2，學(xué)名為Dicalcium Sicate)、鋁酸三鈣(簡稱C3A，化學(xué)式為3CaO·Al2O3，學(xué)名為Tricalcium Aluminate)，以及鋁鐵酸四鈣(簡稱C4AF，化學(xué)式為4CaO·Al2O·Fe2O3，學(xué)名為Tetracalcium Aluminoferrite)。
但本發(fā)明所制得的初級水泥粉末由于是由水泥漿塊研磨而成，且水泥漿塊原始成份的熟料水泥在加水硬化后已不具有膠結(jié)的特性，因此，在本發(fā)明制備再生水泥的步驟中，除了需要加入氧化鈣讓化學(xué)成份與以往水泥相近外，也必需利用高溫使混合物的膠結(jié)性恢復(fù)。實驗證明，本發(fā)明此步驟只要加熱到650℃就可以讓混合物恢復(fù)膠結(jié)的特性，而制備成本發(fā)明所需要的再生水泥。
而由圖3的試驗結(jié)果得知，依據(jù)CNS 61規(guī)范方法測定，本發(fā)明所制成的再生水泥由于其化學(xué)成份與卜特蘭1型水泥相近，因此，本發(fā)明所制得的再生水泥的齡期抗壓強度高于CNS 61的規(guī)定，并與卜特蘭1型水泥相近，也就是說，經(jīng)由試驗結(jié)果證實，本發(fā)明依前述再生工法所制得的再生水泥確實具有傳統(tǒng)水泥的特性，而可供產(chǎn)業(yè)上利用。
也就是說，本發(fā)明的再生工法首先將混凝土結(jié)構(gòu)物解體，然后利用破碎機將混凝土壓碎成體積較小的小混凝土，之后將小混凝土送到一高溫爐中加熱到400℃，以進(jìn)行「高溫加熱分裂步驟」，經(jīng)過高溫加熱后的混凝土再送到一球磨機中進(jìn)行研磨，研磨后的材料再以震動機篩選出5～20mm的粗骨材，取出粗骨材后的混合物再以球磨機進(jìn)行研磨，之后以風(fēng)力分選機將粒徑小于0.15mm的初級水泥，以及粒徑介于0.15～5mm的再生細(xì)骨材分離出來，其中，初級水泥中再加入氧化鈣并加熱到650℃使其恢復(fù)膠結(jié)性，就可以磨成再生水泥。
此外，在本發(fā)明的實施中，只要將混凝土廢棄物壓碎、研磨、過篩而取得廢棄物中的初級水泥，然后在初級水泥中加入氧化鈣，并加熱至650℃，就可以完成制備再生水泥，也就是說，在本發(fā)明的再生工法中，在取得初級水泥時，并不以利用「高溫加熱分裂步驟」為必要。
由以上說明可知，本發(fā)明再生工法主要是利用混凝土中水泥漿塊與骨材在受熱時，會產(chǎn)生收縮及膨脹的原理，使水泥漿塊與骨材間先作初步的分裂動作，以方便制得品質(zhì)優(yōu)良的再生骨材，再者，分離出來的水泥漿塊粉末只要再和氧化鈣混合，并且加熱到預(yù)定高溫使其產(chǎn)生膠結(jié)性，就可以制得和以往水泥具有相近特性的再生水泥。因此，本發(fā)明該再生工法的步驟不僅創(chuàng)新，更可充份的回收混凝土廢棄物，以徹底解決混凝土廢棄物對環(huán)保所產(chǎn)生的種種問題。
權(quán)利要求
1.一種混凝土再生工法，用來處理含有粗骨材、細(xì)骨材及水泥漿塊的混凝土廢棄物，其特征在于該再生工法包含以下步驟高溫加熱分裂對混凝土廢棄物施予加熱，使混凝土廢棄物中的粗、細(xì)骨材膨脹，水泥漿塊因收縮而與骨材產(chǎn)生分裂的現(xiàn)象；回收粗骨材對于經(jīng)過前述高溫加熱分裂步驟的材料，利用研磨及篩選的方式，將分裂后且經(jīng)由研磨碎散的粗骨材從細(xì)骨材及水泥漿塊中分離出來；及分離細(xì)骨材及初級水泥對于經(jīng)過前述回收粗骨材步驟所分離出來的細(xì)骨材及水泥漿塊，利用研磨及篩選的方式，將粒徑不同的細(xì)骨材，以及由水泥漿塊所組成的初級水泥分離。
2.如權(quán)利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于該再生工法還包含位在高溫加熱分裂步驟前的初步壓碎步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于回收粗骨材的粒徑介于5～20mm，而細(xì)骨材的粒徑介于0.15～5mm，該初級水泥的粒徑小于0.15mm。
4.如權(quán)利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于該再生工法還包含可自混凝土廢棄物中取出金屬成份的磁選步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于高溫加熱分裂步驟的加熱溫度為400℃。
6.如權(quán)利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于分離細(xì)骨材及初級水泥的步驟中，是采用一風(fēng)力分選機來進(jìn)行篩選的動作。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的混凝土再生工法，其特征在于，該再生工法還包含將初級水泥制備成再生水泥的制備再生水泥步驟，上述制備再生水泥步驟是在初級水泥中加入氧化鈣，并加熱使混合物產(chǎn)生膠結(jié)現(xiàn)象而形成再生水泥。
8.如權(quán)利要求7.所述的混凝土再生工法，其特征在于制備再生水泥的步驟中，其加熱溫度為650℃。
9.一種混凝土再生工法，用來處理含有水泥漿塊的混凝土廢棄物，其特征在于該再生工法包含以下步驟取得初級水泥利用研磨、篩選的方式，將水泥漿塊自混凝土廢棄物中分離出來；及制備再生水泥在分離出來的初級水泥粉末加入氧化鈣，并加熱使混合物產(chǎn)生膠結(jié)現(xiàn)象而形成再生水泥。
10.如權(quán)利要求9所述的混凝土再生工法，其特征在于制備再生水泥的步驟中其加熱溫度為650℃。
11.如權(quán)利要求9所述的混凝土再生工法，其特征在于該初級水泥的粒徑小于0.15mm。
12.如權(quán)利要求9所述的混凝土再生工法，其特征在于該再生工法還進(jìn)一步在再生水泥中加入石膏并研磨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混凝土再生工法，目的在于將混凝土廢棄物分離成可再生利用的粗、細(xì)骨材及初級水泥，上述再生工法包含壓碎、高溫加熱分裂、回收粗骨材、分離細(xì)骨材及初級水泥，以及制備再生水泥等步驟，其中，高溫加熱分裂的步驟可以使混凝土廢棄物中的固態(tài)骨材膨脹，同時讓混凝土廢棄物中的水泥漿塊因水份蒸散而收縮，以便在后面步驟中能夠更干凈的將水泥漿塊和骨材分離，形成初級水泥，而制備再生水泥的步驟中，主要是在一定高溫下在初級水泥中加入氧化鈣，使混合物產(chǎn)生膠結(jié)現(xiàn)象形成再生水泥。
文檔編號C04B7/00GK1834051SQ20051005544
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者張政豐 申請人:張政豐, 張政茂