專利名稱：再生水泥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種再生水泥及其制造的方法。
背景技術(shù)：
水泥混凝土材料是人類文明建設(shè)中扮演者最重要的角色。隨著人類文明的進(jìn)步， 混凝土的使用量逐漸增多，與此同時產(chǎn)生的環(huán)境問題也越來越顯著。伴隨著我國經(jīng)濟發(fā)展， 大量的建筑物被拆除重建，從而產(chǎn)生大量的建筑垃圾，目前我國建筑垃圾數(shù)量占到城市垃圾總量的30% 40%。根據(jù)有關(guān)資料，經(jīng)過對磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)等建筑施工材料損耗的粗略估計，每萬平方米建筑施工過程中，僅建筑廢料就會產(chǎn)生500 600噸。據(jù)此測算，我國每年僅施工建設(shè)產(chǎn)生和排放的建筑廢渣就有4000萬噸。這些垃圾影響了城市生活環(huán)境， 造成了環(huán)境污染。把它們運送到郊外進(jìn)行掩埋，堿性廢渣會令大量的土壤“失活”。此舉不僅會花費大量的運費，還會造成二次污染。因此廢棄混凝土的處理和再利用是節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的必然選擇，也是當(dāng)今社會研究的重要課題。目前國內(nèi)外針對廢棄混凝土再利用的研究主要集中在再生骨料和再生混凝土性能的研究，其它方面，利用廢棄混凝土生產(chǎn)免燒磚等墻體材料的研究也初具規(guī)模。日本國土面積小，資源相對匱乏，因此日本對廢棄混凝土利用的研究十分重視，早在1977日本政府就制定了相關(guān)規(guī)定促進(jìn)廢混凝土的再生利用，到2000年其廢棄混凝土的利用率達(dá)到90%。 美國和歐洲各國也在廢棄混凝土的再生利用上取得了很大成果。我國對再生混凝土的研究較晚，但現(xiàn)在也已成為混凝土研究領(lǐng)域的一個熱點。目前國內(nèi)建筑垃圾循環(huán)再生骨料的應(yīng)用大多處于試驗、謹(jǐn)慎使用狀態(tài)，缺乏系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，技術(shù)上也缺少較完善的再生骨料和再生混凝土技術(shù)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)，其大規(guī)模應(yīng)用還存在著諸多的問題。因此，我們對廢棄混凝土的處理方式仍然以堆放和填埋為主，這是傳統(tǒng)的材料生產(chǎn)-使用-廢棄而不可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)過程。本發(fā)明可大量利用廢棄混凝土用于制造再生水泥，大大提高廢棄混凝土利用的經(jīng)濟附加值，大大促進(jìn)廢棄混凝土的回收利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種環(huán)保節(jié)能低碳的再生水泥及其制造方法，該方法工藝簡單。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是再生水泥，其特征在于它是由廢棄混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料、減水劑混合而成的，其各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為廢棄混凝土 10% 58%，礦渣24% 45%，鋼渣0.01% 45%，石膏為4.0% 12%，硅酸鹽水泥熟料0 20 %，減水劑0 1. 8 %。所述的廢棄混凝土為以硅酸鹽類水泥配制的水泥混凝土構(gòu)造物拆除后產(chǎn)生的廢棄混凝土。其主要化學(xué)成分為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂 (MgO)等。
廢棄混凝土的主要化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為LoSS(燒死量)25. 52 39. 87%, 二氧化硅(SiO2)6. 06 33. 00%、三氧化二鋁(Al2O3) 1. 45 3. 63%,Fe2O3O- 02 1. 13%、 氧化鈣(CaO) 26. 90 47. 65%、氧化鎂(MgO) 2. 52 7. 70%，SO3O. 53 0. 73%。所述的礦渣為鋼鐵廠排出的高爐礦渣，其主要化學(xué)成分為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵爾⑷)等。所述的鋼渣為煉鋼廠排出的工業(yè)廢渣；其主要的化學(xué)成分是二氧化硅(SiO2)、 三氧化二鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵爾⑷)等。所述的石膏為天然石膏、磷石膏、脫硫石膏或氟石膏，其主要成分為硫酸鈣 (CaSO4. 2H20)。所述的硅酸鹽水泥熟料的主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。所述的減水劑為市售的聚羧酸水泥混凝土減水劑(聚羧酸系混凝土減水劑)或萘系水泥混凝土減水劑。所述的各原料的最佳質(zhì)量百分比為廢棄混凝土 25% 45%，礦渣30% 40%， 鋼渣 30%，石膏8% 12%，硅酸鹽水泥熟料0.01 15%，減水劑0. 1 1.2%。上述再生水泥的制造方法，其特征包括如下步驟1)按各原料所占質(zhì)量百分比廢棄混凝土 10% 58%，礦渣M % 45%，鋼渣 0. 01 % 45 %，石膏為4. 0 % 12 %，硅酸鹽水泥熟料0 20 %，減水劑0 1. 8 %，各原料所占質(zhì)量百分比之和為100%，選取廢棄混凝土、礦渣、鋼渣，石膏、硅酸鹽水泥熟料和減水劑，備用；2)采用如下三種方法之一制備再生水泥①將廢棄混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料分別粉磨至比表面積大于 320m2/kg后與減水劑混合均勻，得到再生水泥；②將廢棄混凝土、鋼渣、石膏分別粉磨至比表面積大于320m2/kg，得到廢棄混凝土粉、鋼渣粉、石膏粉；將礦渣和硅酸鹽水泥熟料混合粉磨至比表面積大于320m2/kg，得到混合粉；將混合粉與廢棄混凝土粉、鋼渣粉、石膏粉、減水劑混合均勻，得到再生水泥；③將礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料分別粉磨至比表面積大于320m2/kg ；將廢棄混凝土與減水劑混合粉磨至比表面積大于320m2/kg，得到混合粉；將混合粉與粉磨后的礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料混合均勻，得到再生水泥。本發(fā)明將廢棄混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料，按上述比例配合，并配入一定的上述減水劑以后，即具備水硬性，加水后即可讓廢棄混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料反應(yīng)。廢棄混凝土中含有石灰石、水化硅酸鈣C-S-H，水化鋁酸鈣、鈣礬石、氫氧化鈣等水化產(chǎn)物，還含有少量未水化的水泥顆粒，這些水化產(chǎn)物和未水化的水泥顆粒，同樣會與礦渣中的氧化鈣、氧化鋁、二氧化硅等反應(yīng)，形成一系列水化產(chǎn)物。用廢棄混凝土、 礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料組成的混合物制成的再生水泥，凝結(jié)時間正常，安定性合格，既有一定的早期強度，又有較高的后期強度，各項物理性能均能符合GB/T 3183-2003 砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)于配制建筑工程中的砌筑砂漿。本發(fā)明中，加入一定量的減水劑，主要作用是提高再生水泥加水水化后產(chǎn)物的密實度，從而提高再生水泥的抗碳化性能。
本發(fā)明的有益效果是所制備的再生水泥既有一定的早期強度，又有較高的后期強度，具有和易性好，操作簡單、使用方便等特點。主要原料廢棄混凝土和礦渣，不需要煅燒、能耗少、環(huán)保節(jié)能低碳、工藝簡單、成本低，而且還能大量利用廢棄混凝土，變廢為寶，有益于保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面所述實例。實施例中所涉及物質(zhì)比表面積數(shù)據(jù)均為采用氣體吸附法測定。實施例1 將廢混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料分別粉磨，測定其比表面積。得知廢混凝土粉A的比表面積591. 3m2/kg,廢混凝土粉B的比表面積為711. 4m2/kg,礦渣的比表面積為472. 5m2/kg，鋼渣的比表面積為320. 6m2/kg，硅酸鹽水泥熟料的比表面積為 320. lm2/kg，石膏的比表面積為451. 2m2/kg，然后按照表2、表3的配比混合均勻，制備成再生水泥，按照GB/T3183-2003砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，并且測其碳化7d強度，可見各項物理性能均符合GB/T3183-2003砌筑水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)。其中碳化7d強度是指將再生水泥按GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》成型并在20°C水中養(yǎng)護(hù)28天后，再放入60°C 烘箱中烘干2天，然后放入溫度20°C、0)2濃度20%、相對濕度70%的碳化箱中碳化7天后所測定的強度。所述的廢混凝土 A和廢混凝土 B均為以硅酸鹽類水泥配制的水泥混凝土構(gòu)造物拆除后產(chǎn)生的廢棄混凝土，其化學(xué)成分見表1所示。表1兩種廢混凝土的主要化學(xué)成分(質(zhì)量％ )
廢混凝土LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3合計廢混凝土 A25. 5233. 003. 631. 1326. 907. 700. 5398. 41廢混凝土 B39. 876. 061. 450. 0247. 652. 520. 7398. 30礦渣為鋼鐵廠的高爐礦渣，石膏為天然二水石膏，熟料為硅酸鹽水泥熟料，鋼渣為鋼廠排出的廢渣。表2分別粉磨制備的再生水泥的配比及其性能
權(quán)利要求
1.再生水泥，其特征在于它是由廢棄混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料、減水劑混合而成的，其各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為廢棄混凝土 10 % 58 %，礦渣M % 45 %，鋼渣0.01% 45%，石膏為4.0% 12%，硅酸鹽水泥熟料0 20%，減水劑0 1.8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生水泥，其特征在于，所述的廢棄混凝土為以硅酸鹽類水泥配制的水泥混凝土構(gòu)造物拆除后產(chǎn)生的廢棄混凝土 ；廢棄混凝土的主要化學(xué)成分及質(zhì)量百分含量為Loss 25. 52 39. 87%, Si026. 06 33. 00%, Al2O3L 45 3. 63%、 Fe2O3O. 02 1. 13 %、CaO 26. 90 47. 65 %、MgO 2. 52 7. 70 %，SO3O. 53 0. 73 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生水泥，其特征在于，所述的礦渣為鋼鐵廠排出的高爐礦渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生水泥，其特征在于，所述的鋼渣為煉鋼廠排出的工業(yè)廢渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生水泥，其特征在于，所述的石膏為天然石膏、磷石膏、脫硫石膏或氟石膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生水泥，其特征在于，所述的減水劑為市售的聚羧酸水泥混凝土減水劑或萘系水泥混凝土減水劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生水泥，其特征在于，所述的各原料的最佳質(zhì)量百分比為 廢棄混凝土 25% 45%，礦渣30% 40%，鋼渣 30%，石膏8% 12%，硅酸鹽水泥熟料0.01 15%，減水劑0. 1 1.2%。
8.—種制造權(quán)利要求1所述再生水泥的方法，其特征包括如下步驟1)按各原料所占質(zhì)量百分比廢棄混凝土10 % 58%，礦渣M % 45%，鋼渣 0.01% 45%，石膏為4.0% 12%，硅酸鹽水泥熟料0 20%，減水劑0 1.8%，各原料所占質(zhì)量百分比之和為100%，選取廢棄混凝土、礦渣、鋼渣，石膏、硅酸鹽水泥熟料和減水劑，備用；2)采用如下三種方法之一制備再生水泥①將廢棄混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料分別粉磨至比表面積大于320m2/ kg后與減水劑混合均勻，得到再生水泥；②將廢棄混凝土、鋼渣、石膏分別粉磨至比表面積大于320m2/kg，得到廢棄混凝土粉、 鋼渣粉、石膏粉；將礦渣和硅酸鹽水泥熟料混合粉磨至比表面積大于320m2/kg，得到混合粉；將混合粉與廢棄混凝土粉、鋼渣粉、石膏粉、減水劑混合均勻，得到再生水泥；③將礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料分別粉磨至比表面積大于320m2/kg；將廢棄混凝土與減水劑混合粉磨至比表面積大于320m2/kg，得到混合粉；將混合粉與粉磨后的礦渣、 鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料混合均勻，得到再生水泥。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種再生水泥及其制造的方法。再生水泥，其特征在于它是由廢棄混凝土、礦渣、鋼渣、石膏、硅酸鹽水泥熟料、減水劑混合而成的，其各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為廢棄混凝土10％～58％，礦渣24％～45％，鋼渣0.01％～45％，石膏為4.0％～12％，硅酸鹽水泥熟料0～20％，減水劑0～1.8％。該方法工藝簡單、環(huán)保節(jié)能低碳。
文檔編號C04B7/21GK102515584SQ20111037340
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者萬齊才, 嚴(yán)沖, 劉金軍, 李大志, 林宗壽, 趙前 申請人:武漢億勝科技有限公司, 武漢理工大學(xué)