专利名称：一种水泥混凝土循环再生方法
技术领域：
本发明涉及到一种水泥混凝土循环再生方法，包括废弃混凝土中集料浆体剥离、 集料再生与浆体再生三部分，本方法适应于不同等级混凝土的循环再生。
背景技术：
水泥混凝土由于廉价、高强和容易被制成要求的形状而成为目前用量最大的材料，但是近年来由于水泥巨大的碳排放(每生产和使用1吨水泥约排放0. 6 1吨二氧化碳)，资源消耗和能耗高，不易再生利用而备受诟病。但是作为现代建筑业的基石，水泥混凝土将在今后很长时间里作为不可替代的建筑材料而被广泛使用。因此如何真正实现混凝土的循环再生是目前水泥混凝土材料面临的巨大的技术挑战之一。
目前再生集料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC)的研究已经成了全球的热点。再生骨料的方法主要分为两类一类是直接将废弃混凝土破碎，作为路基填料、路面基层骨料或中低强度混凝土的骨料，研究表明采用这种骨料混凝土的需水量明显增加、 强度和模量有所降低，也有研究者利用这种再生骨料制备高强高性能混凝土，大量的研究表明这种集料仍然不可能达到原生骨料混凝土的性能；另外一类是采用升温处理废弃混凝土，使得混凝土中砂浆和粗骨料剥离，将粗骨料回收利用，文献中可见的升温剥离方法包括 350°C煅烧、500 550°C煅烧、600 620°C煅烧以及热疲劳等多种方法，其中以550°C以上温度煅烧剥离比较常见。有研究表明采用该剥离方法制备的回收骨料对混凝土也有不利影响，认为可能是由于升温使得骨料出现了温度应力或使得骨料部分分解。总体而言这类技术只是实现的极少数废弃混凝土的综合利用，这种再生也必将产生大量的废弃混凝土，谈不上混凝土的循环再生。
本发明提供了一种水泥混凝土循环再生的方法。其中集料与浆体的剥离采用的是微波煅烧的方法，微波的最大特点是整体的升温，由于微波具有很强的穿透性，对混凝土整体进行加热，可以提高混凝土进入窑炉的尺寸从而减少破碎能耗；利用在微波的辐射下不同材料的吸波和升温性能不同而达到的温度不同，实现差别化升温，由于混凝土中水泥浆体里往往含有一定的水分以及大量的氧化铝、氧化铁等吸波能力强的物质而升温比较快， 而集料中的钙、硅等的氧化物则吸波性比较差而升温慢，从而实现的差别化的升温，使得浆体由于升温比较快逐渐失去胶凝性，而集料由于升温慢而保持了自身化学和力学性质的稳定性而不会影响其作为集料的技术性能，另外由于两者的温差而促进了浆体和集料的剥离。由于集料在混凝土中体积分数在75%左右，由于集料升温幅度小，剥离混凝土所需的能耗也相应大幅度低，是一种更具应用前景的再生方式。
本发明提出了一种新的集料再生技术，通过一种转动的筒体或振动筛，利用废弃混凝土、集料之间的相互碰撞，使得经过微波处理而失效的混凝土中浆体和集料逐渐剥离， 集料被分级筛分后制备标准化的再生骨料，由于骨料没有受过过度高温，不会因为温升而导致温度应力和化学分解，其技术性能和普通骨料无异，且粒形会更合理。
本循环再生方法将剥离后的水泥浆体掺配校正原料经过煅烧制成水泥，可以充分缓解水泥生产对资源的过度消耗。本方法真正实现了水泥混凝土中不可再生资源的永续利用，这种方式在国内外的文献中未见报道。发明内容
本发明目的旨在提供一种水泥混凝土循环再生方法。
本发明的一种水泥混凝土循环再生方法，包括废弃混凝土中集料浆体剥离、集料再生与浆体再生三部分，所述的废弃混凝土中集料与浆体剥离，采用微波热处理的方法，利用浆体和集料对微波吸波能力的差异，将废弃混凝土投入有微波发生器的密闭设备内接受微波辐射升温直至混凝土被辐射酥化，将酥化的混凝土在有网格状内衬的筒体中旋转，利用其相互间的碰撞使浆体和集料彻底剥离；所述的集料再生是将混凝土剥离出的集料，经选粉机收集一部分水泥浆体脱水相粉体后的剩余部分通过分级筛分，制成不同粒级的再生集料；所述的浆体再生是根据水泥浆体脱水相化学成分的不同，有针对性的掺配矫正原料， 使其率值达到硅酸盐水泥生料的要求，随后采用传统窑炉或微波进行烧结并制备硅酸盐水泥。
本发明的方法中，废弃混凝土集料与浆体微波热处理剥离的工艺是，先将废弃混凝土初破至不大于500mm，回收其中的钢筋和其他金属；将初破废弃混凝土投入有微波发生器的密闭设备内接受微波辐射升温，使浆体在微波辐射作用下温度快速升高到550 1000°C，从而失去胶凝性，而集料由于吸波能力较差温度仍在100 450°C，最大限度减少集料内部的温度应力，保持骨料的完好，此时骨料和浆体直接的粘结力很弱，混凝土的整体强度不高于1. 5MPa。
本发明的方法中，集料再生体系体特征是将酥化的混凝土在有网格状内衬的筒体中旋转，利用其相互间的碰撞使浆体和集料彻底剥离，在筒体选粉机收集一部分粉体 (水泥浆体脱水相)；将选粉后的剩余部分通过振动筛，对集料进行分级，制成不同粒级的再生集料；粉粒(0. 075mm以下颗粒)部分则通过选粉机收集作为水泥浆体脱水相。
本发明的方法中，所述的浆体再生中，针对性掺配的矫正原料为钙质、硅铝质、铝值、铁质原料的一种或几种。
水泥浆体脱水相的再生，其特征是根据其化学成分的不同，有针对性的添入钙质、 硅铝质、铝值、铁质原料的一种或几种进行矫正，使其率值达到硅酸盐水泥生料的要求，随后采用传统窑炉或微波进行烧结，制备硅酸盐水泥。采用硅酸盐水泥脱水相成分通常和水泥生料已经十分近似，只需少量矫正原料即可。和常规水泥生料生产水泥不同，采用脱水相生产水泥不需要分解石灰石，因此可以减少由于碳酸盐分解排放的(X)2(每吨水泥熟料约 0. 59吨)，水泥生产的能耗也会大幅度降低。
图1是本发明的微波法混凝土循环再生示意图具体实施方式
本发明的一种水泥混凝土循环再生方法流程如图1所示，其步骤依次是
1、将废弃混凝土破碎除筋，尺寸不大于500mm即可；
2、将破碎除筋后的废弃混凝土放入微波炉辐射升温，使得混凝土整体强度不高于 0. 5MPa即可，此时集料和浆体之间的粘结力以及浆体的胶凝性已经基本丧失；
3、将酥化后的混凝土放入有网格内衬的筒体内旋转并选粉，随后进入振动筛分级除粉，形成回收骨料；
4、将粉料进行化学分析，并对其成分进行矫正，采用常规窑炉或微波炉进行烧结并制备水泥熟料。
实施例1
本方法在实验室已经可以实施其方法是采用IOOmmX IOOmmX IOOmm混凝土，混凝土的粗集料是石灰石质碎石，细集料为石灰石质机制砂，试件直接放入4kw的微波炉内， 经过微波辐射后，浆体部分的温度达到750°C左右，粗集料表面温度为482°C，内部温度为 960C，浆体和集料之间基本无粘结强度，浆体的胶凝性也几近消失。测得混凝土试块的强度为0. 46MPa，可以轻而易举的剥离，只需在集料筛上经过多次颠簸和稍用力压碎即可分离。 集料经过分选即可成为再生骨料。剩下的水泥浆体脱水相成份和波特兰水泥生料比较接近，只是其中氧化钙含量略高，加入少量粘土和铁粉加以矫正，煅烧到约1450°C即可得到硅酸盐水泥熟料，加入石膏经过粉磨即可得到水泥。然后这些回收的集料和再生水泥可以制成混凝土，实现了水泥混凝土的循环再生。
实施例2
取某建筑工地拆除的废弃混凝土，采用金属探测器测试其中无钢筋残留，放入4kw 的微波炉内，经过微波辐射后，浆体部分的温度达到850°C左右，测试粗集料表面温度为 532内部温度为187°C，浆体和集料之间基本无粘结强度，浆体的胶凝性也几近消失，可以轻而易举的剥离，只需在集料筛上经过多次颠簸和稍用力压碎即可分离。集料经过分选即可成为再生骨料。剩下的水泥浆体脱水相成份和波特兰水泥生料比较接近，只是其中氧化硅含量略高，氧化钙略低，加入少量石灰石和铁粉进行矫正，煅烧到约1450°C即可得到硅酸盐水泥熟料，加入石膏经过粉磨即可得到水泥。然后这些回收的集料和再生水泥可以制成混凝土，实现了水泥混凝土的循环再生。
实施例3
取某建筑工地拆除的废弃混凝土，采用金属探测器测试其中无钢筋残留，放入4kw 的微波炉内，经过微波辐射后，浆体部分的温度可以达到980°C左右，测试粗集料表面温度为604°C，内部温度为246°C，浆体和集料之间基本无粘结强度，浆体的胶凝性也几近消失， 可以轻而易举的剥离，只需在集料筛上经过多次颠簸和稍用力压碎即可分离。集料经过分选即可成为再生骨料。剩下的水泥浆体脱水相成份和波特兰水泥生料比较接近，只是其中氧化硅，和氧化铝含量略高，氧化钙略低，加入少量石灰石和铁粉进行矫正，采用微波炉煅烧到约1400°C即可得到硅酸盐水泥熟料，加入石膏经过粉磨即可得到水泥。然后这些回收的集料和再生水泥可以制成混凝土，实现了水泥混凝土的循环再生。
权利要求
1.一种水泥混凝土循环再生方法，其特征在于该方法包括废弃混凝土中集料浆体剥离、集料再生与浆体再生三部分，所述的废弃混凝土中集料与浆体剥离，采用微波热处理的方法，利用浆体和集料对微波吸波能力的差异，将废弃混凝土投入有微波发生器的密闭设备内接受微波辐射升温直至混凝土被辐射酥化，将酥化的混凝土在有网格状内衬的筒体中旋转，利用其相互间的碰撞使浆体和集料彻底剥离；所述的集料再生是将混凝土剥离出的集料，经选粉机收集一部分水泥浆体脱水相粉体后的剩余部分通过分级筛分，制成不同粒级的再生集料；所述的浆体再生是根据水泥浆体脱水相化学成分的不同，有针对性的掺配矫正原料，使其率值达到硅酸盐水泥生料的要求，随后采用传统窑炉或微波进行烧结并制备硅酸盐水泥。
2.如权利要求1所述的水泥混凝土循环再生方法，其特征在于废弃混凝土集料与浆体微波热处理剥离的工艺是，先将废弃混凝土初破至不大于500mm，回收其中的钢筋和其他金属；将初破废弃混凝土投入有微波发生器的密闭设备内接受微波辐射升温，使浆体在微波辐射作用下温度快速升高到550 100(TC，从而失去胶凝性，而集料由于吸波能力较差温度仍在100 450°C，保持骨料的完好，此时骨料和浆体直接的粘结力很弱，混凝土的整体强度不高于1. 5MPa。
3.如权利要求1所述的水泥混凝土循环再生方法，其特征在于所述的集料再生，采用一种有网格内衬的转动中筒体将酥化的混凝土进行剥离，所述的分级筛分通过振动筛分级筛分，所述的水泥浆体脱水相为选粉机选出的或分级后的0. 075mm以下颗粒部分。
4.如权利要求1所述的水泥混凝土循环再生方法，其特征在于所述的浆体再生中，针对水泥浆体化学成分掺配的矫正原料为钙质、硅铝质、铝值、铁质原料的一种或几种后制成水泥生料。
全文摘要
一种水泥混凝土循环再生方法，包括废弃混凝土中集料浆体剥离、集料再生与浆体再生三部分，其废弃混凝土中集料与浆体剥离，采用微波热处理的方法，利用浆体和集料对微波吸波能力的差异，将废弃混凝土投入有微波发生器的密闭设备内接受微波辐射升温直至混凝土被辐射酥化，将酥化的混凝土在有网格状内衬的筒体中旋转，利用其相互间的碰撞使浆体和集料彻底剥离；集料再生是将混凝土剥离出的集料，经选粉机收集一部分水泥浆体脱水相粉体后的剩余部分通过分级筛分，制成不同粒级的再生集料；浆体再生是根据水泥浆体脱水相化学成分的不同，有针对性的掺配矫正原料，使其率值达到硅酸盐水泥生料的要求，随后采用传统窑炉或微波进行烧结并制备硅酸盐水泥。
文档编号C04B18/16GK102503197SQ20111031699
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者周明凯, 水中和, 沈卫国, 王桂明, 甘戈金, 董瑞, 谭昱, 陈虎 申请人:武汉理工大学