以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环利用方法
【专利摘要】以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环利用方法，首先通过配料计算得到除去烧失量和水分之外化学成分与粉煤灰化学成分相近的粗骨料和细骨料配比，然后使用该配比的骨料与碱激发剂氢氧化钾共同混合均匀后制备碱激发胶凝材料混凝土，等到混凝土服役结束后，再将其在1450-1500℃下煅烧，水淬，即再次得到有活性的胶凝材料，从而实现了粉煤灰和粗、细骨料中的有用成分的循环利用，本发明实现了碱激发混凝土的重复利用，可以节约石灰石资源，具有显著的经济性和可操作性。
【专利说明】以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环 利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑垃圾资源化利用领域，特别涉及一种预先设计混凝土配比再通过 二次煅烧循环利用氢氧化钾碱激发粉煤灰混凝土的方法。
【背景技术】
[0002] 粉煤灰是大宗的工业固体废弃物，同时也是性能优良碱激发原料。粉煤灰具有 突出的火山灰活性，其在遇水并有碱性物质存在的条件下即可产生强度。将粉煤灰、氢氧 化钾、水和砂石等粗细骨料共同混合后可得到具有一定强度的氢氧化钾碱激发粉煤灰混凝 土。该材料在使用结束后会产生大量的建筑垃圾。氢氧化钾碱激发粉煤灰混凝土建筑垃圾 的资源化利用是影响其工程化应用一个因素。
【发明内容】
[0003] 在这样背景下，本技术通过在配制混凝土阶段，以矿渣主体化学成分为目标，调整 砂子、石子和粉煤灰的比例，最终要求所得混凝土整体化学成分中除了烧失量和水分之外， 与矿渣化学成分相似或接近。在该混凝土破坏后，将其在1450-1550°c下煅烧，水淬冷却，所 得产物即为具有一定活性的胶凝材料，从而实现了碱激发粉煤灰混凝土的重复利用。本发 明具有节能环保，控制方便，便于工业化应用的特点。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0005] 以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环利用方法，包括：
[0006] 步骤一，测定混凝土用细骨料、粗骨料和粉煤灰的化学成分，并通过配料计 算，不计入水分和烧失量的情况下，使得粗、细骨料和粉煤灰三种固体混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1且小于1. 5,确定混凝土粗骨料、细骨料和粉煤灰的质量比 例；
[0007] 步骤二，符合步骤一中化学组成的粗、细骨料和磨细粉煤灰，与碱激发剂氢氧化钾 共同混合均匀后加入适量的水和减水剂制备碱激发胶凝材料混凝土；
[0008] 步骤三，该混凝土在服役结束后，将其破碎、粉磨为粒径小于80微米的粉体，再将 其置于煅烧设备中在1450°C-1500°C下煅烧并快速冷却，煅烧后的材料再经过破碎、粉磨 至80微米以下，即可得到新的胶凝材料，粉煤灰和粗、细骨料中的有用成分从而得到重复 利用。
[0009] 所述细骨料为砂子，粒径小于5_ ;所述粗骨料为石子，粒径大于5_。
[0010] 如果石子与砂子的质量比例大于2. 0,则将部分石子破碎成为机制砂，以确保粗骨 料和细骨料质量比例介于1. 5-2. 0之间。
[0011] 本技术提供了一种可以使用碱激发混凝土建筑垃圾二次生产胶凝材料的方法。使 用本技术实现了碱激发混凝土的重复利用，可以节约天然资源。同时，上述工艺在混凝土配 制，废弃混凝土破碎、粉磨，二次煅烧等方面都是成熟的技术，具有显著的经济性和可操作 性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明试验配比原料在五元相图中所处的位置示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0014] 本发明以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环利用方法，首先 测定配制混凝土所用砂子（即细骨料）、石子（即粗骨料）和粉煤灰的化学成分，常规情况 下，其成分（质量百分数）指标如下：
[0015]砂子：1-2 % 的烧失量，2-5 % 的Ca0,60-80 % 的Si02,10-15 % 的Al203, 2-4 % 的 Fe203,0-2 % 的MgO, 1-6 % 的R20,和余量杂质；
[0016] 石子：20-35%的烧失量，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,和余量杂质；
[0017]粉煤灰：1-5%的烧失量，1-10%的〇&0,38-56%的5丨02,23-38%的六1203, 2-6%的 Fe203, 0? 5-4 % 的MgO, 0-2 % 的R20,和余量杂质。
[0018] 本实施例中，具体选择参数见表1所示，根据表1中的化学成分，计算出石子、砂 子、粉煤灰之间的配比为3.6:0.4:1。该配比下，混凝土中除去水分和烧失量之外其化学成 分均落入图1中方框位置。图1中A代表矿渣化学成分，B代表试验样品成分。可以看出， 该成分与粒化高炉矿渣成分相近，通过熔融，水淬可以得到一定活性的胶凝材料。
[0019] 表1混凝土原料化学成分（质量百分数）
[0020]
【权利要求】
1. 以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环利用方法，其特征在于， 包括： 步骤一，测定混凝土用细骨料、粗骨料和碱激发所用粉煤灰的化学成分，并通过配 料计算，不计入水分和烧失量的情况下，使得粗、细骨料和粉煤灰三种固体混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1且小于1. 5,确定混凝土粗骨料、细骨料和粉煤灰的质量比 例； 步骤二，符合步骤一中化学组成的粗、细骨料和粉煤灰，与碱激发剂氢氧化钾共同混合 均匀后制备碱激发胶凝材料混凝土； 步骤三，该混凝土在服役结束后，将其破碎、粉磨为粒径小于80微米的粉体，再将其置 于煅烧设备中在1450°C -1500°C下煅烧并快速冷却，煅烧后的材料再经过破碎、粉磨至80 微米以下，即可得到新的胶凝材料，粉煤灰和粗、细骨料中的有用成分从而得到重复利用。
2. 根据权利要求1所述的以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环 利用方法，其特征在于，所述细骨料为砂子，粒径小于5mm;所述粗骨料为石子，粒径大于 5mm 〇
3. 根据权利要求2所述的以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环 利用方法，其特征在于，如果石子与砂子的质量比例大于2.0,则将部分石子破碎成为机制 砂，以确保粗骨料和细骨料质量比例介于1. 5-2. 0之间。
4. 根据权利要求2所述的以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环 利用方法，其特征在于，所述砂子、石子和粉煤灰的化学成分（质量百分数）如下： 砂子：1-2 % 的烧失量，2-5 % 的 CaO, 60-80 % 的 Si02,10-15 % 的 A1203, 2-4 % 的 Fe203， 0-2 %的MgO, 1-6 %的R20,和余量杂质； 石子：20-35 % 的烧失量，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,和余量杂质； 粉煤灰：1-5% 的烧失量，1-10 % 的 CaO, 38-56 % 的 Si02 , 23-38 % 的 A1203, 2-6 % 的 Fe203, 0? 5-4 % 的 MgO, 0-2 % 的 R20,和余量杂质。
5. 根据权利要求2所述的以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循环 利用方法，其特征在于，所述砂子、石子和粉煤灰的化学成分（质量百分数）如下： 砂子：1. 4% 的烧失量，2. 61% 的 Ca0,73. 99% 的 Si02，12. 44% 的 Al203, 2. 54% 的 Fe203， 0? 62 %的MgO, 5. 3 %的R20,和余量杂质； 石子：29. 68 % 的烧失量，36. 87 % 的 CaO, 16. 17 % 的 Si02, 2 . 34 % 的 A1203, 0? 696 % 的 Fe203, 12. 56 % 的 MgO, 0? 827 % 的 R20,和余量杂质； 粉煤灰：4. 49 % 的烧失量，1. 53 % 的 CaO, 54. 95 % 的 Si02, 27 . 60 % 的 A1203, 2. 80 % 的 Fe203, 0? 82 % 的 MgO, 2. 2 % 的 R20,和余量杂质。
6. 根据权利要求2或5所述的以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循 环利用方法，其特征在于，所述石子、砂子和粉煤灰的质量配比为3. 6:0. 4:1。
7. 根据权利要求2或5所述的以矿渣化学成分为目标的氢氧化钾激发粉煤灰混凝土循 环利用方法，其特征在于，所述步骤二中混合均匀后制备碱激发胶凝材料混凝土时还加入 水和减水剂。
【文档编号】C04B28/00GK104386961SQ201410586120
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】宋强, 徐德龙, 朱建辉, 张肖艳, 李婷, 王储 申请人:西安建筑科技大学