硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法
【專利摘要】硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，首先通過配料計算得到除去燒失量和水分之外化學成分與礦渣化學成分相近的粗骨料和細骨料配比，然后使用該配比的骨料與堿激發劑硅酸鈉共同混合均勻后制備堿激發膠凝材料混凝土，等到混凝土服役結束后，再將其在1450-1500℃下煅燒，水淬，即再次得到有活性的膠凝材料，從而實現了硅酸鈉堿激發膠凝材料的循環利用，本發明實現了堿激發混凝土的重復利用，可以節約石灰石資源，具有顯著的經濟性和可操作性。
【專利說明】硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑材料領域，特別涉及一種通過設計混凝土配合比再進行二次煅燒 循環利用硅酸鈉堿激發礦渣混凝土的方法。
【背景技術】
[0002] 礦渣是冶金工業的主要固體廢棄物，主要成分是硅酸鹽和鋁硅酸鹽。礦渣是一種 潛在水硬性材料，加入堿激發劑后可以激發出礦渣的活性從而產生強度。將這種堿激發礦 渣替代水泥用于制備堿激發礦渣混凝土，可以減少因硅酸鹽水泥生產過程中出現的環境污 染、生態破壞、能源浪費、資源枯竭等一系列問題。但是與傳統硅酸鹽水泥相似，堿激發礦渣 混凝土在服役結束后仍將產生大量的建筑垃圾，而建筑垃圾已經加劇了我國城市土地、資 源的緊張局面，嚴重影響了社會經濟和生態環境的協調發展，因此，搞好建筑垃圾的再生利 用迫在眉睫。
【發明內容】
[0003] 為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種硅酸鈉堿激發礦渣混 凝土循環利用方法，通過調整堿激發膠凝材料配制的混凝土配合比，使得其混凝土整體的 化學成分與水泥生料成分相同或接近，等到該混凝土服役結束拆除后，再將其煅燒為新的 膠凝材料，該工藝可以使得拆除后的堿激發膠凝材料配制的混凝土廢棄物得到二次利用， 具有工藝簡單，節能環保，控制方便，便于工業化應用的特點
[0004] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：
[0005] 硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，包括：
[0006] 步驟一，測定混凝土用細骨料、粗骨料和堿激發所用礦渣的化學成分，并通 過配料計算，不計入燒失量的情況下，使得粗、細骨料和礦渣三種固體混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1. 5且小于2. 4,確定混凝土粗骨料、細骨料和礦渣的質量比 例；
[0007] 步驟二，符合步驟一中化學組成的粗、細骨料和磨細礦渣粉，與堿激發劑硅酸鈉共 同混合均勻后制備堿激發礦渣混凝土；
[0008] 步驟三，該混凝土在服役結束后，將其破碎、粉磨為粒徑小于80微米的粉體，再將 其置于煅燒設備中在1450°C-1500°C下煅燒并快速冷卻，煅燒后的材料再經過破碎、粉磨 至80微米以下，即得到新的膠凝材料，從而使得礦渣和粗細骨料中的有用成分得到重復利 用。
[0009] 所述細骨料為砂子，粒徑小于5_ ;所述粗骨料為石子，粒徑大于5_。
[0010] 如果石子與砂子的質量比例大于2. 0,則將部分石子破碎成為機制砂，以確保粗骨 料和細骨料質量比例介于1. 5-2. 0之間。
[0011] 與傳統建筑垃圾處置通用的填埋或者用作再生骨料相比，本技術提供了一種可以 重復使用堿激發混凝土建筑垃圾作為生產膠凝材料的原料的方法。使用本技術實現了堿激 發混凝土的重復利用，可以節約石灰石資源。同時，上述工藝在混凝土配制，廢棄混凝土破 碎、粉磨，二次煅燒等方面都是成熟的技術，具有顯著的經濟性和可操作性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明試驗配比原料在五元相圖中所處的位置示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0014] 本發明硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，首先測定配制混凝土所用砂子 (即細骨料）、石子（即粗骨料）和礦渣的化學成分，常規情況下，其成分（質量百分數）指 標如下：
[0015] 砂子：1-2 % 的燒失量，2-5 % 的Ca0,60-80 % 的Si02,10-15 % 的Al203, 2-4 % 的 Fe203,0-2 % 的MgO, 1-6 % 的R20,和余量雜質；
[0016] 石子：20-35%的燒失量，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,和余量雜質；
[0017] 礦渣：1-2 % 的燒失量，40-65 % 的CaO, 15-25 % 的Si02,1-5 % 的A1203, 1-8 % 的 Fe203, 1-8 % 的MgO, 0-2 % 的R20,和余量雜質。
[0018] 本實施例中，具體選擇參數見表1所示，根據表1中的化學成分，計算出石子、砂 子、礦渣之間的配比為3. 3:0. 7:1。該配比下，混凝土中除去水分和燒失量之外其化學成分 均落入圖1中方框位置，圖1中A代表礦渣化學成分，B代表磷渣化學成分，C代表試驗樣品 成分，D代表硅酸鹽熟料化學成分。可以看出，該成分與介于硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦 渣之間，與電爐磷渣成分接近，通過熔融，水淬可以得到一定活性的膠凝材料。
[0019] 表1混凝土原料化學成分（質量百分數）
[0020]
【權利要求】
1. 硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，包括： 步驟一，測定混凝土用細骨料、粗骨料和堿激發所用礦渣的化學成分，并通 過配料計算，不計入燒失量的情況下，使得粗、細骨料和礦渣三種固體混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1. 5且小于2. 4,確定混凝土粗骨料、細骨料和礦渣的質量比 例； 步驟二，符合步驟一中化學組成的粗、細骨料和磨細礦渣粉，與堿激發劑硅酸鈉共同混 合均勻后制備堿激發礦渣混凝土； 步驟三，該混凝土在服役結束后，將其破碎、粉磨為粒徑小于80微米的粉體，再將其置 于煅燒設備中在1450°C -1500°C下煅燒并快速冷卻，煅燒后的材料再經過破碎、粉磨至80 微米以下，即得到新的膠凝材料，從而使得礦渣和粗細骨料中的有用成分得到重復利用。
2. 根據權利要求1所述的硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，所述 細骨料為砂子，粒徑小于5mm ;所述粗骨料為石子，粒徑大于5_。
3. 根據權利要求2所述的硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，如果 石子與砂子的質量比例大于2. 0,則將部分石子破碎成為機制砂，以確保粗骨料和細骨料質 量比例介于1.5-2. 0之間。
4. 根據權利要求2所述的硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，所述 砂子、石子和礦渣的化學成分（質量百分數）如下： 砂子：1-2 % 的燒失量，2-5 % 的 CaO, 60-80 % 的 Si02,10-15 % 的 A1203, 2-4 % 的 Fe203， 0- 2 %的MgO, 1-6 %的R20,和余量雜質； 石子：20-35 % 的燒失量，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,和余量雜質； 礦渣：1-2 % 的燒失量，40-65 % 的 CaO, 15-25 % 的 Si02,1-5 % 的 A1203, 1-8 % 的 Fe203， 1- 8 %的MgO, 0-2 %的R20,和余量雜質。
5. 根據權利要求2所述的硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，所述 砂子、石子和礦渣的化學成分（質量百分數）如下： 砂子：1. 4% 的燒失量，2. 61% 的 Ca0,73. 99% 的 Si02，12. 44% 的 Al203, 2. 54% 的 Fe203， 0? 62 %的MgO, 5. 3 %的R20,和余量雜質； 石子：29. 68 % 的燒失量，36. 87 % 的 CaO, 16. 17 % 的 Si02, 2 . 34 % 的 A1203, 0? 696 % 的 Fe203, 12. 56 % 的 MgO, 0? 827 % 的 R20,和余量雜質； 礦渣：1. 8% 的燒失量，62. 7% 的 Ca0,20. 01 % 的 Si02 , 3 . 82 % 的 Al203, 4 % 的 Fe203， 1. 48 %的MgO, 1. 2 %的R20,和余量雜質。
6. 根據權利要求2或5所述的硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，所 述石子、砂子和礦渣的質量配比為3. 3:0. 7:1。
7. 根據權利要求2或5所述的硅酸鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，其特征在于，所 述步驟二中混合均勻后制備堿激發礦渣混凝土時還加入水和減水劑。
【文檔編號】C04B7/24GK104386991SQ201410583321
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】李輝, 李婷, 徐德龍, 宋強, 張肖艷, 朱建輝, 王儲 申請人:西安建筑科技大學