专利名称：混凝土再生工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种再生工法，特别是涉及一种专门用来处理混凝土废弃物，且混凝土废弃物能够回收成品质优良的骨材及再生水泥的混凝土再生工法。
背景技术：
混凝土是一种包含有由熟料水泥调制而成的泥浆、砂以及石头等骨材，借由熟料水泥遇水后硬化的特性，可以稳固的胶结粗、细骨材，以建构出结构坚硬的楼板或墙壁等结构物。这种结构坚硬的楼板或墙壁固然提供了居住的安全性，但是当混凝土结构物被拆除时，废弃的混凝土就会形成环保上的一大负担。
为了使废弃的混凝土能够回收再利用，以往的运用方法，是直接采用破碎机将混凝土压碎、磨碎，然后利用摇筛机取出例如石块的粗骨材，以及例如细砂的部份细骨材，但由于在混凝土搅拌的过程中，由熟料水泥调制而成的水泥浆和骨材间是紧密的结合，因此，纵算经过压碎、筛选，该等骨材的表面仍然会附着许多的水泥浆，这种含泥量过高的骨材属于劣级品，经济价值低，分离出来的水泥浆块也无法再生利用，也就是说，以往混凝土废弃物的回收方法由于不具经济效益，因此不肖业者经常将其随易丢弃，造成环保上的问题。
实用
发明内容
本发明的目的是在提供一种可以更干净地自骨材中分离出水泥浆块，以提高混凝土各成份的再生利用率的混凝土再生工法。
本发明的另一目的是在提供一种可以将水泥浆块再度制作成具有胶结特性的再生水泥的混凝土再生方法。
本发明混凝土再生工法是用来处理含有粗骨材、细骨材及水泥浆块的混凝土废弃物，包含高温加热分裂、回收粗骨材，以及分离细骨材及初级水泥等步骤。其中，高温加热分裂步骤主要是对混凝土废弃物施予高温加热，使混凝土废弃物中的粗、细骨材膨胀，但水泥浆块因水份蒸散收缩而和骨材分裂，该回收粗骨材的步骤是利用研磨、筛选方式，将分裂后的粗骨材分离出来，而分离细骨材及初级水泥的步骤，也是利用研磨、筛选方式，将粒径不同的细骨材，以及由水泥浆块所组成的初级水泥分离。
借在分离各骨材及初级水泥前先进行高温加热分裂步骤，可以充分利用骨材遇热膨胀，而水泥浆块遇热收缩的特性，让水泥浆块和骨材先进行分裂，以便使后续的分离步骤能够更彻底、干净。
本发明的另一特征在于分离出来的初级水泥中进一步加入氧化钙，并对混合物施予高温使其产生胶结现象，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，不仅可有效的分离混凝土废弃物中的主要成份，以提高各成份回收再利用率，也可以因此解决混凝土废弃物对环保所产生的问题。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明再生工法的一较佳实施例的流程图。
图2是骨材与水泥浆块的热应变图。
图3是一龄期与抗压强度的比对图，主要显是本发明再生工法所制得的再生水泥、CNS61规范，以及卜特兰1型水泥间的抗压强度关系。
具体实施例方式
参阅图1，本发明再生工法的一较佳实施例是用来处理混凝土废弃物，使其能够回收再利用，前述混凝土废弃物一般包含例如石块等的粗骨材、例如细砂等的细骨材，以及具有黏结性的水泥浆块，所述水泥浆块是由熟料水泥加水调制并硬化后的产物。为了达到以上的目的，本发明该较佳实施例包含以下各个处理步骤初步压碎利用破碎机将混凝土废弃物压碎成小块的混凝土块备用。
高温加热分裂对前步骤的混凝土块进行高温加热，目的在于使由熟料水泥所构成的水泥浆块能够和粗、细骨材间产生彻底的分离。配合图2的热应变图，根据发明人实际测试显示，当加热温度到达105℃时，混凝土块中的毛细孔隙水、吸附水等水分子会开始脱水产生物理变化，而当加热温度到达200℃时，水泥浆块中的C-S-H胶体会开始脱去层间的键结水，并产生化学变化，当温度加热到250～350℃时，含有三氧化二铝(Al2O3)及三氧化二铁(Fe2O3)的水化合物中的键结水会大部份散失，当加热温度到达400℃时，C-S-H胶体中剩余的键结水会完全的分解，也就是说，在此加热温度下，水泥浆块会因为加热脱水，而产生收缩的现象，但是在同一温度下，固体的粗、细骨材会因为加热而产生膨胀，更进一步说明，骨材与水泥浆块间会因为热应变不一，而产生完整的微分裂现象，此利于后续步骤的进行。
此外，经实验证实，当混凝土块的加热温度高达500℃以上时，二氧化硅(SiO2)的结晶会由α相转换到β相，由于热震动能量的增加，会使得骨材的体积产生膨胀并破坏，因此，在基于取得品质优良的再生骨材的前题下，本发明再生工法的高温加热分裂步骤的加热温度以400℃为较佳，经过高温加热，该混凝土块会形成有微裂缝的脆弱混凝土块的形态。也就是说，本发明的高温加热分裂步骤主要是利用骨材在高温下会膨胀，以及含有水份的水泥浆块在高温下会收缩的原理，来有效的让原本结合紧密的成份分离，以方便后续加工的进行。
回收粗骨材本发明此步骤主要是利用研磨及筛选两个动作来配合进行，其中研磨的动作是利用研磨机对高温产生微裂缝的脆弱混凝土块进行研磨，研磨后的最大粒径以低于20mm为较佳。在此程序中，可以选用具有直径80mm的钢球的研磨机来进行研磨。
然后利用摇筛机来进行筛选，也就是利用摇筛机将粒径介于5～20mm的骨材筛选出来，此部份筛选出来的成份就是回收的粗骨材，由于本发明在此步骤前，混凝土废弃物经过高温加热，而使得含有水份的水泥浆块容易和固体的粗骨材分离，因此，经此步骤分离出来的粗骨材表面所附着的水泥浆块很少，回收的粗骨材也具有较佳的品质。
磁选在回收粗骨材的过程中，本发明可利用磁选机将混凝土块中例如钢筋等金属材料吸除，避免再生骨材及后述的再生水泥中夹杂有金属废弃物。
分离细骨材及初级水泥本步骤同样利用研磨及筛选的动作来分离细骨材及初级水泥，其中，研磨的动作同样利用研磨机将粒径小于5mm的混凝土废弃物再加以磨碎，在此步骤中可使用具有直径10mm钢球的研磨机来进行研磨。而筛选的动作是利用风力分选机将经过第二次研磨后的材料加以分离，经由筛选可以取出粒径小于0.15mm的粉末，以及粒径介于0.15～5mm的骨材，其中粉末的部份是无胶结性的初级水泥，骨材的部份为回收的细骨材。细骨材的部份可以回收再利用，粉末状的初级水泥是由水泥浆块经研磨、筛选而成，它也是再生水泥的主要成份。在本发明的筛选动作中，可以使用各种筛选的方式，由于前述筛选方式为以往技术，不再赘述。
制备再生水泥在前述步骤中所筛选出来粒径小于0.15mm的粉末中，加入适量的氧化钙(CaO)后加热至650℃，目的在于使粉末状的初级水泥具有胶结性并形成再生水泥。为了使再生水泥更为细致，本发明可再将再生水泥和石膏混合后再研磨。经由发明人实验证明，本发明所取得粒径小于0.15mm的粉末的成份会因取样不同而稍有差异，但基本上差异性不大，经由分析，其化学成份以及一般卜特兰1型水泥的化学成份如下列表一所示表一(以下成份为重量％)
由表一的比较结果得知，本发明再生工法所制得的初级水泥粉末与卜特兰1型水泥相比较，只是氧化钙的成份偏低，其余的化学成份和卜特兰1型水泥相近，因此，本发明在制备再生水泥的步骤中，只要直接加入适当的氧化钙，其化学成份就会和以往水泥接近。此处所谓的适量氧化钙，是依初级水泥中所含氧化钙的百分比而定，也就是说，初级水泥中的氧化钙含量较低时，需要加入较多的氧化钙，相反时则是减少氧化钙的添加量。
值得进一步说明的是，以往水泥(也就是一般俗称的熟料水泥)能够具有黏结性，主要是原料的来源取自黏土矿物，经由大约600℃高温的加热，使黏土矿物中的二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(AlO3)以及三氧化二铁(Fe2O3)分离，另外以800～1000℃的高温将石灰岩中的氧化钙分解出来，然后在高温的配合下才会进一步结合成熟料水泥中的硅酸三钙(简称C3S，化学式为3CaO·SiO2，学名为Tricalcium Sicate)、硅酸二钙(简称C2S，化学式为2CaO·SiO2，学名为Dicalcium Sicate)、铝酸三钙(简称C3A，化学式为3CaO·Al2O3，学名为Tricalcium Aluminate)，以及铝铁酸四钙(简称C4AF，化学式为4CaO·Al2O·Fe2O3，学名为Tetracalcium Aluminoferrite)。
但本发明所制得的初级水泥粉末由于是由水泥浆块研磨而成，且水泥浆块原始成份的熟料水泥在加水硬化后已不具有胶结的特性，因此，在本发明制备再生水泥的步骤中，除了需要加入氧化钙让化学成份与以往水泥相近外，也必需利用高温使混合物的胶结性恢复。实验证明，本发明此步骤只要加热到650℃就可以让混合物恢复胶结的特性，而制备成本发明所需要的再生水泥。
而由图3的试验结果得知，依据CNS 61规范方法测定，本发明所制成的再生水泥由于其化学成份与卜特兰1型水泥相近，因此，本发明所制得的再生水泥的龄期抗压强度高于CNS 61的规定，并与卜特兰1型水泥相近，也就是说，经由试验结果证实，本发明依前述再生工法所制得的再生水泥确实具有传统水泥的特性，而可供产业上利用。
也就是说，本发明的再生工法首先将混凝土结构物解体，然后利用破碎机将混凝土压碎成体积较小的小混凝土，之后将小混凝土送到一高温炉中加热到400℃，以进行「高温加热分裂步骤」，经过高温加热后的混凝土再送到一球磨机中进行研磨，研磨后的材料再以震动机筛选出5～20mm的粗骨材，取出粗骨材后的混合物再以球磨机进行研磨，之后以风力分选机将粒径小于0.15mm的初级水泥，以及粒径介于0.15～5mm的再生细骨材分离出来，其中，初级水泥中再加入氧化钙并加热到650℃使其恢复胶结性，就可以磨成再生水泥。
此外，在本发明的实施中，只要将混凝土废弃物压碎、研磨、过筛而取得废弃物中的初级水泥，然后在初级水泥中加入氧化钙，并加热至650℃，就可以完成制备再生水泥，也就是说，在本发明的再生工法中，在取得初级水泥时，并不以利用「高温加热分裂步骤」为必要。
由以上说明可知，本发明再生工法主要是利用混凝土中水泥浆块与骨材在受热时，会产生收缩及膨胀的原理，使水泥浆块与骨材间先作初步的分裂动作，以方便制得品质优良的再生骨材，再者，分离出来的水泥浆块粉末只要再和氧化钙混合，并且加热到预定高温使其产生胶结性，就可以制得和以往水泥具有相近特性的再生水泥。因此，本发明该再生工法的步骤不仅创新，更可充份的回收混凝土废弃物，以彻底解决混凝土废弃物对环保所产生的种种问题。
权利要求
1.一种混凝土再生工法，用来处理含有粗骨材、细骨材及水泥浆块的混凝土废弃物，其特征在于该再生工法包含以下步骤高温加热分裂对混凝土废弃物施予加热，使混凝土废弃物中的粗、细骨材膨胀，水泥浆块因收缩而与骨材产生分裂的现象；回收粗骨材对于经过前述高温加热分裂步骤的材料，利用研磨及筛选的方式，将分裂后且经由研磨碎散的粗骨材从细骨材及水泥浆块中分离出来；及分离细骨材及初级水泥对于经过前述回收粗骨材步骤所分离出来的细骨材及水泥浆块，利用研磨及筛选的方式，将粒径不同的细骨材，以及由水泥浆块所组成的初级水泥分离。
2.如权利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于该再生工法还包含位在高温加热分裂步骤前的初步压碎步骤。
3.如权利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于回收粗骨材的粒径介于5～20mm，而细骨材的粒径介于0.15～5mm，该初级水泥的粒径小于0.15mm。
4.如权利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于该再生工法还包含可自混凝土废弃物中取出金属成份的磁选步骤。
5.如权利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于高温加热分裂步骤的加热温度为400℃。
6.如权利要求1所述的混凝土再生工法，其特征在于分离细骨材及初级水泥的步骤中，是采用一风力分选机来进行筛选的动作。
7.如权利要求1至6中任一项所述的混凝土再生工法，其特征在于，该再生工法还包含将初级水泥制备成再生水泥的制备再生水泥步骤，上述制备再生水泥步骤是在初级水泥中加入氧化钙，并加热使混合物产生胶结现象而形成再生水泥。
8.如权利要求7.所述的混凝土再生工法，其特征在于制备再生水泥的步骤中，其加热温度为650℃。
9.一种混凝土再生工法，用来处理含有水泥浆块的混凝土废弃物，其特征在于该再生工法包含以下步骤取得初级水泥利用研磨、筛选的方式，将水泥浆块自混凝土废弃物中分离出来；及制备再生水泥在分离出来的初级水泥粉末加入氧化钙，并加热使混合物产生胶结现象而形成再生水泥。
10.如权利要求9所述的混凝土再生工法，其特征在于制备再生水泥的步骤中其加热温度为650℃。
11.如权利要求9所述的混凝土再生工法，其特征在于该初级水泥的粒径小于0.15mm。
12.如权利要求9所述的混凝土再生工法，其特征在于该再生工法还进一步在再生水泥中加入石膏并研磨。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土再生工法，目的在于将混凝土废弃物分离成可再生利用的粗、细骨材及初级水泥，上述再生工法包含压碎、高温加热分裂、回收粗骨材、分离细骨材及初级水泥，以及制备再生水泥等步骤，其中，高温加热分裂的步骤可以使混凝土废弃物中的固态骨材膨胀，同时让混凝土废弃物中的水泥浆块因水份蒸散而收缩，以便在后面步骤中能够更干净的将水泥浆块和骨材分离，形成初级水泥，而制备再生水泥的步骤中，主要是在一定高温下在初级水泥中加入氧化钙，使混合物产生胶结现象形成再生水泥。
文档编号C04B7/00GK1834051SQ20051005544
公开日2006年9月20日 申请日期2005年3月17日 优先权日2005年3月17日
发明者张政丰 申请人:张政丰, 张政茂