硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法
【專利摘要】硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，首先通過配料計(jì)算得到除去燒失量和水分之外化學(xué)成分與礦渣化學(xué)成分相近的粗骨料和細(xì)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(shí)現(xiàn)了硅酸鈉堿激發(fā)膠凝材料的循環(huán)利用，本發(fā)明實(shí)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(jì)性和可操作性。
【專利說明】硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種通過設(shè)計(jì)混凝土配合比再進(jìn)行二次煅燒 循環(huán)利用硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 礦渣是冶金工業(yè)的主要固體廢棄物，主要成分是硅酸鹽和鋁硅酸鹽。礦渣是一種 潛在水硬性材料，加入堿激發(fā)劑后可以激發(fā)出礦渣的活性從而產(chǎn)生強(qiáng)度。將這種堿激發(fā)礦 渣替代水泥用于制備堿激發(fā)礦渣混凝土，可以減少因硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的環(huán)境污 染、生態(tài)破壞、能源浪費(fèi)、資源枯竭等一系列問題。但是與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相似，堿激發(fā)礦渣 混凝土在服役結(jié)束后仍將產(chǎn)生大量的建筑垃圾，而建筑垃圾已經(jīng)加劇了我國城市土地、資 源的緊張局面，嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，因此，搞好建筑垃圾的再生利 用迫在眉睫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混 凝土循環(huán)利用方法，通過調(diào)整堿激發(fā)膠凝材料配制的混凝土配合比，使得其混凝土整體的 化學(xué)成分與水泥生料成分相同或接近，等到該混凝土服役結(jié)束拆除后，再將其煅燒為新的 膠凝材料，該工藝可以使得拆除后的堿激發(fā)膠凝材料配制的混凝土廢棄物得到二次利用， 具有工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，控制方便，便于工業(yè)化應(yīng)用的特點(diǎn)
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] 硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，包括：
[0006] 步驟一，測(cè)定混凝土用細(xì)骨料、粗骨料和堿激發(fā)所用礦渣的化學(xué)成分，并通 過配料計(jì)算，不計(jì)入燒失量的情況下，使得粗、細(xì)骨料和礦渣三種固體混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1. 5且小于2. 4,確定混凝土粗骨料、細(xì)骨料和礦渣的質(zhì)量比 例；
[0007] 步驟二，符合步驟一中化學(xué)組成的粗、細(xì)骨料和磨細(xì)礦渣粉，與堿激發(fā)劑硅酸鈉共 同混合均勻后制備堿激發(fā)礦渣混凝土；
[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，即得到新的膠凝材料，從而使得礦渣和粗細(xì)骨料中的有用成分得到重復(fù)利 用。
[0009] 所述細(xì)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(jī)制砂，以確保粗骨 料和細(xì)骨料質(zhì)量比例介于1. 5-2. 0之間。
[0011] 與傳統(tǒng)建筑垃圾處置通用的填埋或者用作再生骨料相比，本技術(shù)提供了一種可以 重復(fù)使用堿激發(fā)混凝土建筑垃圾作為生產(chǎn)膠凝材料的原料的方法。使用本技術(shù)實(shí)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。同時(shí)，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(jì)性和可操作性。

【專利附圖】

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

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0014] 本發(fā)明硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，首先測(cè)定配制混凝土所用砂子 (即細(xì)骨料）、石子（即粗骨料）和礦渣的化學(xué)成分，常規(guī)情況下，其成分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）指 標(biāo)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] 礦渣：1-2 % 的燒失量，40-65 % 的CaO, 15-25 % 的Si02,1-5 % 的A1203, 1-8 % 的 Fe203, 1-8 % 的MgO, 0-2 % 的R20,和余量雜質(zhì)。
[0018] 本實(shí)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(jì)算出石子、砂 子、礦渣之間的配比為3. 3:0. 7:1。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代表磷渣化學(xué)成分，C代表試驗(yàn)樣品 成分，D代表硅酸鹽熟料化學(xué)成分?？梢钥闯?，該成分與介于硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦 渣之間，與電爐磷渣成分接近，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?jǐn)?shù)）
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，包括： 步驟一，測(cè)定混凝土用細(xì)骨料、粗骨料和堿激發(fā)所用礦渣的化學(xué)成分，并通 過配料計(jì)算，不計(jì)入燒失量的情況下，使得粗、細(xì)骨料和礦渣三種固體混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1. 5且小于2. 4,確定混凝土粗骨料、細(xì)骨料和礦渣的質(zhì)量比 例； 步驟二，符合步驟一中化學(xué)組成的粗、細(xì)骨料和磨細(xì)礦渣粉，與堿激發(fā)劑硅酸鈉共同混 合均勻后制備堿激發(fā)礦渣混凝土； 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，即得到新的膠凝材料，從而使得礦渣和粗細(xì)骨料中的有用成分得到重復(fù)利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所述 細(xì)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所述的硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(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(jī)制砂，以確保粗骨料和細(xì)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所述的硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所述 砂子、石子和礦渣的化學(xué)成分（質(zhì)量百分?jǐn)?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)； 礦渣：1-2 % 的燒失量，40-65 % 的 CaO, 15-25 % 的 Si02,1-5 % 的 A1203, 1-8 % 的 Fe203， 1- 8 %的MgO, 0-2 %的R20,和余量雜質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所述 砂子、石子和礦渣的化學(xué)成分（質(zhì)量百分?jǐn)?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)； 礦渣：1. 8% 的燒失量，62. 7% 的 Ca0,20. 01 % 的 Si02 , 3 . 82 % 的 Al203, 4 % 的 Fe203， 1. 48 %的MgO, 1. 2 %的R20,和余量雜質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(huán)利用方法，其特征在于，所 述石子、砂子和礦渣的質(zhì)量配比為3. 3:0. 7:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的硅酸鈉堿激發(fā)礦渣混凝土循環(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)礦渣混凝土?xí)r還加入水和減水劑。
【文檔編號(hào)】C04B7/24GK104386991SQ201410583321
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】李輝, 李婷, 徐德龍, 宋強(qiáng), 張肖艷, 朱建輝, 王儲(chǔ) 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)