一種基于建筑垃圾中再生微粉的活性激發(fā)方法
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造在已有研究的基礎之上，提供一種基于建筑垃圾中再生微粉的潛在活性表征和針對性的化學激發(fā)方法，以熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉四種激發(fā)組分的協(xié)效作用，針對不同來源、不同使用年限、不同部位拆除的建筑垃圾，根據(jù)其自身的元素和潛在活性進行配制不同激發(fā)劑，以達到最佳的激發(fā)效果；將激發(fā)后的再生微粉用于建材制品的生產(chǎn)，強度增長明顯，利用價值得以提高。
【專利說明】
一種基于建筑垃圾中再生微粉的活性激發(fā)方法
技術(shù)領域
[0001 ]本發(fā)明屬于建筑材料領域，是一種基于建筑垃圾的循環(huán)再利用技術(shù)，可針對建筑 垃圾中再生微粉的不同組成成分進行有效的活化激發(fā)，作為生產(chǎn)混凝土、砂漿、磚等建材制 品的原料，達到提高其利用價值的效果。
【背景技術(shù)】
[0002] 建筑垃圾長期占用土地，在雨水、風化作用下，逐漸分解出懸浮顆粒、重金屬等有 害物質(zhì)，污染土壤、水源和空氣，影響周邊居民身體健康。目前對建筑垃圾資源化的應用主 要集中在破碎篩分用作骨料使用，我國多年來的學者將建筑垃圾制備再生粗、細骨料研究 的比較成熟，而伴隨建筑垃圾破碎過程約有15%左右的再生微粉沒有得到更好的利用，造 成二次污染。現(xiàn)有成果中僅僅是簡單的將建筑垃圾破碎后作為原料取代天然砂或摻合料用 于干混砂漿等非承重結(jié)構(gòu)中，一者沒有對建筑垃圾進行細化分類，二者沒有對其中15%左 右的微粉進行有針對性的活性激發(fā)，因此限制了建筑垃圾的潛在附加值。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中對建筑垃圾的再利用存在共同的問題，由于原建筑因不同使用場合、 不同使用部位，不同的建筑年代下混凝土制品（粘土磚、混凝土、砌塊、砂漿等）的元素組成 不同，加之所使用的水泥類型不同（普硅水泥、快硬水泥、膨脹水泥等），導致拆除后作為建 筑垃圾混雜在一起，所產(chǎn)生的再生微粉沒有經(jīng)過元素分析，完全混用，不加以區(qū)別和針對性 的分類進行激發(fā)，使得再利用價值低，且性能不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 由于建筑垃圾主要由廢棄混凝土、廢棄的砌塊、廢棄粘土磚、廢棄砌筑(抹灰)砂漿 等組成。其中廢棄混凝土中所含的C-S-H(包含(： 35、〇25、(：34、和〇44?)最多，因此其中包裹在 硬化體中未水化的具有潛在水化活性的顆粒是建筑垃圾中最多的，因此根據(jù)其元素的XRF 分析可知，硅、鈣元素含量最高，鐵最少，且原始水化熱最高，此時激發(fā)劑應向以廢棄混凝土 為主的再生微粉中引入Na2SO 4,使生成CaSO4，這些CaSO4能使水化硫鋁酸鈣迅速生成，大大 加快再生微粉硬化速度。相比之下，廢棄砌塊，廢棄砂漿、廢棄磚等建筑垃圾，其自身硅、鈣 元素含量低于廢棄混凝土，且廢棄磚中鐵含量也較高，因此在激發(fā)劑配制過程中，需要引入 鈣元素和硅元素，以彌補再生微粉中缺少的未定型的C 3S以及i3-C2S。
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種基于建筑垃圾中再生微粉的潛在活性表征和 針對性的化學激發(fā)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0007] -種再生微粉的活性激發(fā)方法，具體步驟包括：
[0008] (1)首先，將含再生微粉的物料經(jīng)預處理得到細度小于0.075mm的再生微粉；
[0009] (2)將步驟（1)中得到的再生微粉進行XRF元素分析及水化放熱表征，確定再生微 粉中的31、0&、？6^1等元素的含量比例，以及潛在水化活性的大??；
[0010] (3)根據(jù)步驟(2)中的分析結(jié)果，配制合適的激發(fā)劑與所述再生微粉混合均勻，然 后向混合物料中加水或石膏中的至少一種作為輔料得到活化再生微粉。
[0011] 進一步的，所述再生微粉中添加激發(fā)劑和石膏進行活化激發(fā)，其中所述再生微粉： 激發(fā)劑:石膏的質(zhì)量比為(20~30):(1~7.5):(1~3.5)。
[0012] 進一步的，所述激發(fā)劑中包含熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉。
[0013] 進一步的，所述含再生微粉的物料為包含可再生微粉的建筑垃圾，且所述建筑垃 圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于0.075mm的再生微粉中的元素含量為Si元素0~60%， Ca元素0~24%，A1+Fe元素0~23%，最大水化熱值區(qū)間為16~30°C。
[0014] 進一步的，所述激發(fā)劑中熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉的質(zhì)量比為2: (1~ 6):(1~4):(1~3) 〇
[0015] 更進一步的，針對于所述建筑垃圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于〇.〇75mm的 再生微粉中的元素含量為Si元素0~40%，Ca元素0~12%，A1+Fe元素17~23%，最大水化 熱值區(qū)間為16~23°C的再生微粉，所述激發(fā)劑的原料配比為熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁 酸鈉的質(zhì)量比為2: (1~2): (2~4) :(1.5~3)。
[0016] 更進一步的，針對于所述建筑垃圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于0.075mm的 再生微粉中的元素含量為Si元素40~55%，Ca元素12~14%，A1+Fe元素8~17%，最大水化 熱值區(qū)間為23~27°C的再生微粉，所述激發(fā)劑的原料配比為熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁 酸鈉的質(zhì)量比為2: (2~5.5) :(1.5~2.5):(1~1.5)。
[0017] 更進一步的，針對于所述建筑垃圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于0.075mm的 再生微粉中的元素含量為Si元素55~60%，Ca元素14~22%，A1+Fe元素0~8%，最大水化 熱值區(qū)間為27~30°C的再生微粉，所述激發(fā)劑的原料配比為熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁 酸鈉的質(zhì)量比為2: (4.5~6):(1~1.5):(1~2)。
[0018] 進一步的，所述預處理工序的具體步驟為（1)將含再生微粉的物料通過磁選、風 選、水選、人工四個工序，除去物料中的金屬、木材和塑料；
[0019] (2)采用鄂破和反擊破手段對含再生微粉的物料進行破碎，控制轉(zhuǎn)速通過篩分，收 集0.15mm標準篩以下的初級再生微粉；
[0020] (3)將步驟(2)中的初級再生微粉置于球磨機中，加入N(CH2CH2OH)3，混合均勻后， 共同以200r/min的速度粉磨5min~20min，并通過激光粒度對再生微粉平均粒徑進行檢測， 保證80%以上再生微粉粒徑小于0.075mm。
[0021] 進一步的，所述再生微粉與N(CH2CH2OH) 3的質(zhì)量比為100:(0.01~0.03)。
[0022] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的再生微粉的活性激發(fā)方法具有以下優(yōu)勢：
[0023] 1、根據(jù)不同類型的建筑垃圾提取的再生微粉進行了元素和潛在水化熱分析，進而 有針對的進行了化學激發(fā)，避免了以往的再生微粉浪費或者直接當摻合料使用，喪失了再 生微粉的更大利用價值；
[0024] 2、該發(fā)明可根據(jù)原建筑構(gòu)件的種類、使用年限、使用部位的不同，提供一種更為科 學的再利用方法，將建筑垃圾中約15%的再生微粉的潛在活性有針對性的進行激發(fā)，效果 顯著，對于建筑垃圾中再生微粉的再利用也更加有指導性和實用性；
[0025] 3、通過本發(fā)明配制的再生微粉比未經(jīng)激發(fā)的再生微粉，用于建材制品中，效果更 佳，特別是在強度增長上效果更加明顯。
【附圖說明】
[0026] 構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進一步理解，本發(fā)明創(chuàng) 造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當限定。在 附圖中：
[0027] 圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的再生微粉的平均粒徑的激光檢測圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實施例1所述的再生微粉水化熱測試曲線圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實施例2所述的再生微粉水化熱測試曲線圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明創(chuàng)造實施例3所述的再生微粉水化熱測試曲線圖。
【具體實施方式】
[0031] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可 以相互組合。
[0032] 在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、 "前"、"后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關系為 基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示 或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解 為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"等僅用于描述目的，而不能理解為指示 或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"等 的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另 有說明，"多個"的含義是兩個或兩個以上。
[0033] 在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安 裝"、"相連"、"連接"應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地 連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連， 可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上 述術(shù)語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。
[0034] 下面將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造。
[0035] 本發(fā)明創(chuàng)造所述的再生微粉的活性激發(fā)方法基于對建筑垃圾中再生微粉進行了 元素定量分析和水化熱表征，以熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉四種激發(fā)劑的協(xié)效作 用，針對不同來源、不同使用年限、不同部位拆除的建筑垃圾，根據(jù)其自身的元素和潛在活 性進行配制不同激發(fā)劑，以達到最佳的激發(fā)效果。具體方法如下：
[0036] 1、再生微粉前處理：
[0037] (1)將建筑垃圾通過磁選、風選、水選、人工四個工序，除去建筑垃圾中的金屬、木 材和塑料；
[0038] (2)采用鄂破+反擊破對建筑垃圾進行破碎，控制轉(zhuǎn)速通過篩分，收集0.15mm標準 篩以下的再生微粉；
[0039] (3)將（2)中的再生微粉置于球磨機中，加入N(CH2CH2OH) 3,再生微粉與N (CH2CH2OH)3的質(zhì)量比為100 :(0.01~0.03)，混合均勻后，共同以200r/min的速度粉磨5min ~20min，通過激光粒度對再生微粉平均粒徑進行檢測，保證80%以上再生微粉粒徑小于 0.075_，如圖1所示即可。
[0040] 2、再生微粉的分析表征：
[0041] 將1中得到的再生微粉進行XRF元素分析及水化放熱表征，以確定再生微粉中的 Si、Ca、Al、Fe等元素含量比例，以及潛在水化活性大小，并將當?shù)馗鞣N建筑垃圾的再生微粉 的處理結(jié)果統(tǒng)計分類，然后找出最佳激發(fā)劑配比范圍值(其中激發(fā)劑主要成分由熟石灰、硫 酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉組成，針對不同的再生微粉，根據(jù)再生微粉自身的元素和潛在活性 大小，配制的激發(fā)劑中各組分之比不同）。如表1所示為通過反復實踐獲得的中國天津市的 各種建筑垃圾的元素及水化放熱表征結(jié)果，以及與相應表征結(jié)果對應的最佳激發(fā)劑配比范 圍值(該表中數(shù)據(jù)涵蓋中國天津市的各種建筑垃圾的元素及水化放熱表征結(jié)果，可作為天 津市建筑垃圾再生微粉的激發(fā)活化過程中激發(fā)劑配制時的配比參考表）。
[0042] 3、根據(jù)2中的結(jié)果，按照再生微粉:激發(fā)劑的質(zhì)量比為（20~30):(1~7.5)的比例 得到混合再生微粉物料。
[0043] 4、向步驟3中配制好的混合物料中加水或石膏中的至少一種作為輔料得到活化再 生微粉(其中若再生微粉中添加激發(fā)劑和輔料石膏進行活化激發(fā)，再生微粉:激發(fā)劑:石膏 的質(zhì)量比優(yōu)選為（20~30):(1~7.5):(1~3.5));所得到活化再生微粉可用于制備和生產(chǎn) 各類混凝土及混凝土制品，既可當作再生膠凝材料使用，也可作為活性摻合料使用。
[0046] 實施例1利用再生微粉制備干混砂漿
[0047] (1)將再生微粉磨細至0 · 075mm達80%以上；
[0048] (2)再生微粉水化熱測試曲線如圖2;
[0049] (3)再生微粉XRF元素分析結(jié)果見表2;
[0050]表 2
[0052] (4)按照表1中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到再生微粉激發(fā)配方為:再生微粉28份，Ca(0H)22份， Na2S〇42.5份，泡花堿1.5份，偏鋁酸鈉1份，石膏3份。
[0053] (5)分別以未激發(fā)的再生微粉和激發(fā)后的再生微粉為原料對比用于設計強度為 M15的干混抹灰砂漿中，配比為水泥30份，再生微粉28份，河砂270份，水55份。結(jié)果表明激發(fā) 后的再生微粉用于干混抹灰砂漿的性能得以提高，具體性能指標見表3。
[0054]表 3
[0056] 實施例2利用再生微粉制備混凝土實心磚
[0057] (1)將再生微粉磨細至0.075mm達80%以上；
[0058] (2)再生微粉水化熱測試曲線如圖3;
[0059] (3)再生微粉XRF元素分析結(jié)果見表4;
[0060]衷 4
[0062] (4)按照表1中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到再生微粉激發(fā)配方:再生微粉78份，Ca(0H)24份， Na2S043份，泡花堿6份，偏鋁酸鈉4 · 5份，石膏5 · 5份。
[0063] (5)分別以未激發(fā)的再生微粉和激發(fā)后的再生微粉為原料對比用于設計強度為 Cc40的路面磚中，未激發(fā)組配比為水泥136.5份，再生微粉78份，河砂158份，碎石218份，選 礦碎肩60份;激發(fā)組配比為水泥136.5份，再生微粉78份，Ca (OH) 24份，Na2S043份，泡花堿6 份，偏鋁酸鈉4.5份，石膏5.5份，河砂158份，碎石218份，選礦碎肩60份。結(jié)果表明激發(fā)后的 再生微粉比未激發(fā)的再生微粉用于該配比下的路面磚，28d抗壓強度增長17%。
[0064] 實施例3利用再生微粉制備混凝土
[0065] (1)將再生微粉磨細至0 · 075mm達80%以上；
[0066] (2)再生微粉水化熱測試曲線如圖4;
[0067] (3)再生微粉XRF元素分析結(jié)果見表5;
[0068]表 5

[0070] (4)按照表1中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到再生微粉激發(fā)配方:再生微粉60份，Ca(0H)22.4份， Na2S〇46份，泡花堿1 · 8份，偏錯酸鈉1 · 2份，石霄4份。
[0071] 另外，采用單一激發(fā)劑Ca(OH)2配制對比再生微粉配方為：再生微粉60份，Ca(OH) 22.4份。
[0072] (5)分別用上述兩種活化再生微粉為原料，用于設計強度為C30的混凝土中，配比 為水泥152kg，再生微粉114kg，礦渣粉114kg，河砂750kg，碎石1080kg，水180kg。結(jié)果表明本 發(fā)明激發(fā)后的再生微粉比單一激發(fā)劑激發(fā)的再生微粉用于該配比下的混凝土，強度增長 11%〇
[0073] 因此，本發(fā)明創(chuàng)造在已有研究的基礎之上，提供一種基于建筑垃圾中再生微粉的 潛在活性表征和針對性的化學激發(fā)方法，即基于對建筑垃圾中再生微粉進行了元素定量分 析和水化熱表征，以熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉四種物質(zhì)作為激發(fā)劑的協(xié)效作用， 針對不同來源、不同使用年限、不同部位拆除的建筑垃圾，根據(jù)其自身的元素和潛在活性進 行配制不同劑量激發(fā)劑，以達到最佳的激發(fā)效果，相比于只用Ca(OH) 2-種激發(fā)劑簡單進行 堿性激發(fā)，適用的范圍更廣，且能夠激發(fā)的具有潛在活性顆粒更多，使得再生微粉的整體再 利用效果大大提高，激發(fā)后的再生微粉用于建材制品的生產(chǎn)，強度增長明顯，利用價值得以 提高；同時本發(fā)明避免了傳統(tǒng)方法中高溫煅燒的活化處理，大大節(jié)約了能源消耗，在提高激 發(fā)效果的同時也降低了激發(fā)成本。
[0074] 以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本 發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明創(chuàng)造 的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:具體步驟包括： (1) 首先，將含再生微粉的物料經(jīng)預處理得到細度小于0.075mm的再生微粉； (2) 將步驟（1)中得到的再生微粉進行XRF元素分析及水化放熱表征，確定再生微粉中 的Si、Ca、Al、Fe等元素的含量比例，以及潛在水化活性的大??； (3) 根據(jù)步驟(2)中的分析結(jié)果，配制合適的激發(fā)劑與所述再生微粉混合均勻，然后向 混合物料中加水或石膏中的至少一種作為輔料得到活化再生微粉。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:所述再生微粉中添加 激發(fā)劑和石膏進行活化激發(fā)，其中所述再生微粉:激發(fā)劑:石膏的質(zhì)量比為(20~30):(1~ 7.5) :(1~3.5)〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:所述激發(fā)劑中包 含熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:所述含再生微粉的物 料為包含可再生微粉的建筑垃圾，且所述建筑垃圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于 0.075mm的再生微粉中的元素含量為Si元素0~60%，Ca元素0~24%，A1+Fe元素0~23%， 最大水化熱值區(qū)間為16~30°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:所述激發(fā)劑中熟 石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉的質(zhì)量比為2:(1~6):(1~4):(1~3)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:針對于所述建筑 垃圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于0.075mm的再生微粉中的元素含量為Si元素0~ 40%，Ca元素0~12%，A1+Fe元素17~23%，最大水化熱值區(qū)間為16~23°C的再生微粉，所 述激發(fā)劑的原料配比為熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉的質(zhì)量比為2: (1~2): (2~4): (1.5 ~3)〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:針對于所述建筑 垃圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于0.075mm的再生微粉中的元素含量為Si元素40~ 55%，Ca元素12~14%，A1+Fe元素8~17%，最大水化熱值區(qū)間為23~27°C的再生微粉，所 述激發(fā)劑的原料配比為熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉的質(zhì)量比為2: (2~5.5): (1.5~ 2.5) :(1~1.5)〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:針對于所述建筑 垃圾中經(jīng)預處理后得到的所述細度小于0.075mm的再生微粉中的元素含量為Si元素55~ 60 %，Ca元素14~24%，Al+Fe元素0~8%，最大水化熱值區(qū)間為27~30°C的再生微粉，所述 激發(fā)劑的原料配比為熟石灰、硫酸鈉、泡花堿和偏鋁酸鈉的質(zhì)量比為2 :(4.5~6):(1~ 1.5) :(1~2)〇9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生微粉的活性激發(fā)方法，其特征在于:所述預處理工序的具 體步驟為（1)將含再生微粉的物料通過磁選、風選、水選、人工四個工序，除去物料中的金 屬、木材和塑料； (2) 采用鄂破和反擊破手段對含再生微粉的物料進行破碎，控制轉(zhuǎn)速通過篩分，收集 0.15_標準篩以下的初級再生微粉； (3) 將步驟(2)中的初級再生微粉置于球磨機中，加入N(CH2CH2OH)3,混合均勾后，共同 以200r/min的速度粉磨5min~20min，并通過激光粒度對再生微粉平均粒徑進行檢測，保證
【文檔編號】C04B28/02GK106007419SQ201610340925
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】劉棟, 張鵬宇, 劉鳳東, 王冬梅, 劉彤
【申請人】天津市建筑材料科學研究院, 天津天盈新型建材有限公司