一种建筑垃圾再生复合掺料基地聚物混凝土的制作方法

本发明涉及建筑垃圾再生利用技术领域，尤其是一种建筑垃圾再生复合掺料基地聚物混凝土。

背景技术：

混凝土是当今应用最广，用量最大的建筑材料。传统混凝土以水泥为胶凝材料。随着城市的发展、基础设施的大量建设，水泥的需求量与产量也逐年增加。据中国水泥网数据统计：2018年，全球水泥产量约39.5亿吨，中国水泥产量约为22.1亿吨。然而，生产水泥是一个高消耗的过程，平均每生产1kg水泥需消耗850千卡能量，约占全球能源消耗的2-3％；平均每生产1吨水泥需要消耗1.5吨原材料，水泥原材料属于不可再生资源，预计水泥将于本世纪中叶被用完。除此之外，生产水泥还是一个高排放的过程，平均每生产一吨水泥会排放1吨二氧化碳，约占全球二氧化碳排放量的5％-7％。因此，寻找可替代水泥的绿色低能耗的胶凝材料尤为重要

地聚物是铝硅酸盐在碱激发剂的存在下生成的铝硅酸盐无机聚合物，其与水泥有着相似的胶凝性能。地聚物的原材料一般来源于粉煤灰，高炉矿渣等工业固体废弃物，绿色环保。相较于水泥，地聚物在全球变暖方面更友好，粉煤灰的生产过程可以减少80％-90％的碳排放，高铝矿渣可以减少80％的碳排放。综上所述，地聚物是可替代水泥的绿色建筑材料。

2017年我国水泥产量23.3亿吨，地聚物最主要的原材料粉煤灰产量仅为6.86亿吨。除此之外，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，随着煤电厂转型升级的趋势，粉煤灰的产量还会降低。因此，若要实现地聚物混凝土全部替代传统水泥混凝土，粉煤灰的产量远远不够。

随着城市建设的不断发展，废弃物也随着增多，建筑垃圾的再生利用刻不容缓。本文所述的建筑垃圾是指建设单位、施工单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、管网等以及居民装饰装修房屋过程中所产生的废弃混凝土/砂浆/砖/瓦/玻璃/陶瓷、弃土、弃料及其它废弃物。具不完全统计，我国在城市建设施工过程中所产生的建筑垃圾数量已占城市垃圾总量的30％～40％，成为第一大城市垃圾源。但是，目前，建筑垃圾再利用的仅为几千万吨，其再利用率不到5％，而绝大部分建筑垃圾未经处理直接运往郊外露天堆放或填埋，许多城市的近郊常常是建筑垃圾的堆放场所。

因此，急需要提出一种再生复合掺合料替代地聚物混凝土中的粉煤灰的基地聚物混凝土，如此，既能重复利用建筑垃圾，又通过地聚物替代水泥降低了co2的排放量。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种建筑垃圾再生复合掺料基地聚物混凝土，本发明采用的技术方案如下：

一种建筑垃圾再生复合掺料基地聚物混凝土，由下列重量份数比的原料制成：

粉煤灰：184-368份；

再生复合掺合料：92-276份；

粗骨料：1200份；

细骨料：540份；

硅酸钠溶液：133.4份；

氢氧化钠溶液：16.17-21.63份；

水：45.07-50.53份。

优选地，所述建筑垃圾再生复合掺料基地聚物混凝土，由下列重量份数比的原料制成：

粉煤灰：368份；

再生复合掺合料：92份；

粗骨料：1200份；

细骨料：540份；

硅酸钠溶液：133.4份；

氢氧化钠溶液：21.63份；

水：45.07份。

优选地，所述氢氧化钠的浓度为12mol/l。

进一步地，所述再生复合掺合料由下列重量份数比的原料制成：

建筑垃圾：75～85份；

粉煤灰：3～7份；

电炉钢渣：10～15份；

玄武岩：5～10份。

更进一步地，所述建筑垃圾为混凝土、烧结砖和装修渣，且复合再生掺合料由下列重量份数比的原料制成：

混凝土：30份；

烧结砖：40份；

装修渣：10份；

粉煤灰：5份；

电炉钢渣：10份；

玄武岩：5份。

更进一步地，所述复合再生掺合料还包括0.125份的助磨剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙的利用再生复合掺合料作为原材料，其在碱性溶液的激发下，同样具有活性，可替代部分粉煤灰基地聚物中的粉煤灰。

(2)本发明中巧妙采用混凝土、烧结砖和装修渣作为原材料，由于建筑垃圾中含有未水化的胶凝材料和烧结黏土砖中的无定形和结晶度较差的物质，这些材料本身具有一定活性，即属于活性材料；在粉磨成比表面积为500～800m²/mg的微粉后作为掺合料使用到水泥和混凝土中具有一定活性。

(3)本发明巧妙的采用电炉钢渣和粉煤灰作为原材料，其中，电炉钢渣和粉煤灰都属于一种活性材料，其颜色焦黑；由于建筑垃圾中烧结红砖较多，粉磨后微粉偏红；本发明中的电炉钢渣和粉煤灰在充当活性材料的同时，又能起到调节微粉颜色的作用。

(4)本发明的玄武岩是一种基性喷出岩，属于天然火山灰质材料，其具有活性；其中，玄武岩中的sio2含量变化于45％～52％之间，k2o+na2o含量较侵入岩略高，cao、fe2o3+feo、mgo含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色；与此同时，玄武岩也可起到调节微粉颜色的作用。

(5)本发明通过引入助磨剂，其主要是降低粉磨阻力和阻止微粒聚集；本发明中的助磨剂通过物理化学吸附于物料表面，使得颗粒间的摩擦力和粘附力减少，保证物料颗粒充分接触并研磨，以致达到更高的比表面积。

(6)本发明巧妙地采用氢氧化钠、硅酸钠和水作为原材料，在获得最优的氢氧化钠、硅酸钠比例的同时，也能更好的激发效应；克服传统的氢氧化钠或者硅酸钠独立使用无激发作用的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的粉煤灰粒径分布测试图。

图2为本发明的再生复合掺合料粒径分布测试图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

本实施例一种建筑垃圾再生复合掺料基地聚物混凝土，包括184-368份粉煤灰、92-276份再生复合掺合料、1200份粗骨料、540份细骨料、133.4份硅酸钠

(一)原材料预处理：

(1)建筑垃圾预处理：将建筑垃圾破碎、除铁和筛选，得到颗径20～50mm的建筑垃圾颗粒；其中，建筑垃圾分为混凝土、烧结砖瓦、装修渣。本实施例对建筑垃圾进行破碎除杂工艺，破碎成粒径20-50mm的建渣颗粒经过均化布料机输送至料仓存放以备使用。

(2)电炉钢渣预处理：提取电炉冶炼获得的粒径为100～500mm的原始电炉钢渣，经数级颚式破碎机破碎并进行除铁处理，得到粒径小于等于10mm的电炉钢渣，待用；其中，本实施例采用三级破碎除铁处理：

第一级破碎除铁：提取电炉冶炼获得的粒径为100～500mm的原始电炉钢渣，经第一级颚式破碎机破碎成粒径为70～100mm的第一级电炉钢渣；利用除铁器去除第一级电炉钢渣中的铁，并传输至第二级破碎除铁；

第二级破碎除铁：将第一级电炉钢渣加入第二级颚式破碎机内，并破碎成粒径为30～40mm的第二级电炉钢渣，利用除铁器去除第二级电炉钢渣中的铁，并传输至第三级破碎除铁；

第三级破碎除铁：将第二级电炉钢渣加入第三级颚式破碎机内，并破碎后经10mm的筛网分选，得到粒径小于等于10mm的电炉钢渣。

(二)生产过程：

辊压机磨粉：将30份混凝土、40份烧结砖、10份装修渣和0.125份的助磨剂加入辊压机粉磨系统粉磨，得到颗粒比表面积为200～300m²/mg的混合物，并除去混合物中的铁；由于预处理得到的电炉钢渣中还存在有fe2o3，为了有效的解决铁磨损生产设备、影响产品质量等问题，在生产复合再生掺合料过程利用辊压机把电炉钢渣挤压成粉状后，再次除铁。

球磨机磨粉：将辊压机磨粉得到混合物和5份的粉煤灰加入球磨机内磨粉，得到颗粒比表面积为700～1000m²/kg的复合再生掺合料。

在本实施例中，建筑垃圾的分类和主要化学成分如下表：

在本实施例中，特进行粉煤灰粒径和再生复合掺合料粒径分布测试，其测试数据如下：粉煤灰粒径分布测试如图1所示，且再生复合掺合料粒径分布测试如图2所示。

在本实施例中，为了探讨再生复合掺合料添加对地聚物混凝土的影响，特进行配方比例试验：

在本实施例中，还进行了试件抗压强度和坍落度测试：

从上表可以得知：随着再生复合掺合料替代率的增加，地聚物混凝土的和易性降低；抗压强度先增加，后降低。因此，本发明提供的再生复合掺合料可替代部分粉煤灰基地聚物混凝土中的粉煤灰。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。