专利名称：一种水泥混凝土及其制备方法和循环利用方法
技术领域：
本发明涉及一种水泥混凝土及该水泥混凝土的制备方法和循环利用方法，具体涉 及一种可循环利用的水泥混凝土及其制备方法和循环利用方法，属于水泥混凝土材料技术 领域。
背景技术：
水泥混凝土作为土木工程中应用最为广泛的建筑材料，给人类生活带来了便利与 财富，对人类的文明与进步发挥了积极的推动作用。但是，随着世界范围内城市化进程的 加快，混凝土作为最大宗的人造材料对自然资源的占用以及对环境造成的负面影响也引 发了可持续发展问题的讨论。保护地球环境，寻求与自然的和谐，走可持续发展之路，已 经成为全世界共同关心的课题。混凝土今后发展的方向必然是既要满足工程建设的需要， 又要考虑资源和环境的因素，减轻对地球环境的负荷，有利于资源、能源的节省和生态平可以预见，未来制约水泥混凝土发展的因素主要有两方面一是资源问题，水泥混 凝土是一种资源消耗较大的材料，大量混凝土的应用，必将消耗大量的资源，而资源是有限 的，随着人类对有限资源的不断开发与应用，资源终会有枯竭的一天，特别是石灰石资源； 二是环境问题，随着建筑业的迅猛发展，大量的建筑垃圾尤其是废弃混凝土的处理问题逐 渐突显出来。这就需要人们另辟他径，找到一种妥善的处理方法。
发明内容
本发明针对上述不足，提供了一种水泥混凝土，该水泥混凝土废弃后可用来制备 水泥熟料，完全回收用于建筑工程，节约了资源，避免了建筑垃圾处理问题，实现了混凝土 的可循环利用。本发明还提供了本水泥混凝土的制备方法，本方法操作简单，易于实施。本发明还提供了本水泥混凝土的循环利用方法，即以废弃的水泥混凝土为原料制 备水泥熟料的方法，本方法实现了水泥混凝土的循环利用，大大减少了生产成本。本发明是通过以下技术方案来实现的
本发明与传统水泥混凝土相比，采用自制的骨料配制混凝土，自制骨料代替了配制混 凝土时所用的砂石，这种混凝土的废弃物经一定工艺处理后可完全还原为水泥，并可再用 于配制混凝土，从而实现混凝土的循环利用。其技术方案如下
一种水泥混凝土，包括水泥、粗骨料、细骨料和水，其特征是所述粗骨料和细骨料的制 备方法为采用与硅酸盐水泥相同的原料，经混合、粉磨，制得粉状材料，造粒后置于窑炉 中，在1250-1450°C下煅烧制得烧结料，出窑后自然冷却至室温，经破碎、整形和筛分分级制 得粗、细骨料。本发明的循环混凝土，所述的人造粗细骨料的制备采用与生产水泥相类似的原 料，如石灰质原料(如石灰、石灰石、大理石等)，粘土质原料(如粘土、砂岩以及煤矸石等工业废渣)和辅助校正原料(如铁粉、铁矿石、铝矾土、钢渣等)，将这些原料按一定比例配合粉 磨后，在窑炉里于适当温度下煅烧一定时间，出窑冷却至室温，破碎后制得结构比较致密、 具有一定强度的粒状颗粒，即为人造骨料。所制细骨料的粒径为0. 075-4. 75mm.粗骨料粒 径为 4. 75-40mm。上述水泥混凝土中，各原料配比为硅酸盐水泥300_500Kg/m3，细骨料450-780 Kg/m3，粗骨料 1150-1；350 Kg/m3，水 150-210 Kg/m3，水灰比 0. 3-0. 7。上述混凝土原料配比中，其优选配比为硅酸盐水泥400 Kg/m3，细骨料567 Kg/ m3，粗骨料 1323 Kg/m3，水 160 Kg/m3，水灰比 0. 4。本发明还提供了水泥混凝土的制备方法，包括以下步骤
(1)粗、细骨料的制备采用与硅酸盐水泥相同的原料，经混合、粉磨，制得粉状材 料，造粒后置于窑炉中，在1250-1450°C下煅烧制得烧结料，出窑后自然冷却至室温，经破 碎、整形和筛分分级制得粗、细骨料；
(2)水泥混凝土的制备将水泥、粗骨料、细骨料和水按配比混合，搅拌均勻后制得 混凝土拌合物，经浇铸、振实、养护后制得水泥混凝土。本发明还提供了上述水泥混凝土的循环利用方法，其特征是将废弃的水泥混凝 土破碎并粉磨，然后置于窑炉中煅烧，煅烧温度为1200-1400°C，出窑进行急冷，得到还原水 泥熟料。还原水泥熟料的意思为采用本发明的循环利用方法，将水泥混凝土破碎并粉磨，经 过煅烧得到与水泥熟料相似的产物。煅烧后的水泥熟料采用急冷冷却，急冷操作能够防止 或减少C3S的分解，还能使熟料中C3A结晶体减少，也使生成熟料的易磨性提高。上述循环利用方法中，废弃的水泥混凝土粉磨至细度，过0.080mm筛，筛余控制在 12%以下。本发明的循环混凝土，所述的人造骨料的化学成分和矿物组成与水泥熟料的类 似，其制备工艺与水泥熟料的生产工艺基本相同，可以完全利用现有的水泥熟料生产线进 行生产，不需增加新的设备，生产成本基本等同于水泥熟料。本发明的有益效果是，与传统水泥混凝土相比，因为其可循环利用，所以对资源的 破坏和消耗大大降低，同时伴随水泥生产排放的(X)2量也显著降低，而且不产生建筑垃圾。 因此，本发明在保护资源和环境以及降低温室效应方面效果显著，是实现水泥混凝土可持 续发展的一条十分重要的途径。此外，本发明的混凝土性能优越，在使用时效果明显。
图1为本发明实施例中E试样的SEM图。图2为图1中标注点1、3的EDS图谱，其中，图a为标注点1的EDS图谱，图b为 标注点3的EDS图谱。图3为本发明实施例中E试样的XRD图谱。图4为本发明测试例3#所得的水泥混凝土和普通混凝土水化硬化28d的SEM图； 其中，图如为本发明水泥混凝土水化硬化28d的SEM图，图4b是以天然砂石配制的普通混 凝土水化硬化^d的SEM图。图5为本发明测试例中3#所得的水泥混凝土所制的还原水泥熟料的XRD分析图。图6为本发明测试例3#所得的水泥混凝土所制的还原水泥熟料和其对应的普通水泥熟料的SEM图。其中，图a为还原水泥熟料的SEM图，图b为普通水泥熟料的SEM图。图7为图6 a图中标注点1的EDS图。图8为图6 a图中标注点2的EDS图。图9为图6 a图中标注点3的EDS图。图10为图6 b图中标注点1的EDS图。图11为图6 b图中标注点2的EDS图。图12为图6 b图中标注点4的EDS图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步阐述，应该明白的是，下述说明仅是 为了解释本发明，并不对其内容进行限定。以硅酸盐水泥原料制备骨料。
实施例采用与制备普通硅酸盐水泥熟料相同的原料及配比制备骨料
原料重量百分比组成为石灰质原料(如石灰、石灰石、大理石等)76-84%，粘土质原料 (如粘土、砂岩以及煤矸石等工业废渣)10-16%，辅助校正原料(如铁粉、铁矿石、铝矾土、钢 渣等)0-8%。制备方法为将原料分别按表1的配比混合，粉磨得粉状材料，造粒后置于窑 炉中，在1250-1450°C下煅烧制得烧结料，出窑后自然冷却至室温，经破碎、整形和筛分、分 级制得粒径为0. 075-4. 75mm的细骨料和粒径为4. 75_40mm的粗骨料，所得粗骨料的性能参 数如表1。下面以试样E为例，对生成的粗骨料进行分析。图1、2分别为所得E试样的SEM 照片和EDS图谱，可以看出人造骨料生成的矿物晶粒形成都很规则，晶粒外观清晰，晶界分 明，发育良好，骨料的各组成成分在煅烧过程中充分的反应，制备的骨料致密。图3为E试 样的XRD图谱，图中显示的矿物经过分析主要为C3S、C2S，其衍射峰最为尖锐且衍射峰强度 最高，说明C3S矿物数量多、结晶程度较高。另外还有一定量的C4AF、C3A和CA2,与水泥熟料 矿物组成相似。
权利要求
1.一种水泥混凝土，包括水泥、粗骨料、细骨料和水，其特征是所述粗骨料和细骨料的 制备方法为采用与硅酸盐水泥相同的原料，经混合、粉磨，制得粉状材料，造粒后置于窑炉 中，在1250-1450°c下煅烧制得烧结料，出窑后自然冷却至室温，经破碎、整形和筛分分级制 得粗、细骨料。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土，其特征是所述细骨料的粒径为0.075-4. 75mm, 所述的粗骨料粒径为4. 75-40mm。
3.根据权利要求1所述的水泥混凝土，其特征是各原料配比如下硅酸盐水泥 300-500Kg/m3，细骨料 450-780 Kg/m3，粗骨料 1150-1350 Kg/m3，水 150-210 Kg/m3，水灰比 0. 3-0. 7。
4.根据权利要求3所述的水泥混凝土，其特征是各原料配比如下硅酸盐水泥400Kg/ m3，细骨料 567 Kg/m3，粗骨料 1323 Kg/m3，水 160 Kg/m3，水灰比 0. 4。
5.一种权利要求1所述的水泥混凝土的制备方法，其特征是包括以下步骤(1)粗、细骨料的制备采用与硅酸盐水泥相同的原料，经混合、粉磨，制得粉状材料， 造粒后置于窑炉中，在1250-1450°C下煅烧制得烧结料，出窑后自然冷却至室温，经破碎、整 形和筛分分级制得粗、细骨料；(2)水泥混凝土的制备将水泥、粗骨料、细骨料和水按配比混合，搅拌均勻后制得混 凝土拌合物，经浇铸、振实、养护后制得水泥混凝土。
6.一种权利要求1所述的水泥混凝土的循环利用方法，其特征是将废弃的水泥混凝 土破碎并粉磨，然后置于窑炉中煅烧，煅烧温度为1200-1450°C，出窑进行急冷，得到还原水 泥熟料。
7.根据权利要求6所述的循环利用方法，其特征是废弃的水泥混凝土粉磨至细度，过 0. 080mm筛，筛余控制在12%以下。
全文摘要
本发明公开了一种可循环利用的水泥混凝土，包括水泥、粗骨料、细骨料和水，所述粗骨料和细骨料的制备方法为采用与硅酸盐水泥相同的原料，经混合、粉磨，制得粉状材料，造粒后置于窑炉中，在1250-1450℃下煅烧制得烧结料，出窑后自然冷却至室温，经破碎、整形和筛分分级制得粗、细骨料。本发明还公开了本水泥混凝土的制备方法和循环利用方法。本发明的水泥混凝土性能优越，与传统水泥混凝土相比，因为其可循环利用，所以对资源的破坏和消耗大大降低，同时伴随水泥生产排放的CO2量也显著降低，而且不产生建筑垃圾。因此，本发明在保护资源和环境以及降低温室效应方面效果显著，是实现水泥混凝土可持续发展的一条十分重要的途径。
文档编号C04B28/00GK102060485SQ201010569489
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者叶正茂, 周宗辉, 常钧, 王金邦, 程新, 芦令超, 黄世峰 申请人:济南大学