本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎奂捌渲苽浞椒ā?/p>

背景技術(shù)：

隨著我國城市建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，外延式房地產(chǎn)開發(fā)模式及大規(guī)模的舊城改造使得我國建筑垃圾的產(chǎn)量逐年增加，占到城市垃圾總量的30-50％。簡單粗放的堆放、填埋等處理方式不能有效解決城市垃圾極速增長的現(xiàn)狀，同時浪費了自然資源和土地資源。國內(nèi)現(xiàn)階段資源化處理建筑垃圾的主要技術(shù)手段一般為破碎和粉磨再生工藝制備再生粗細(xì)骨料、再生活性微粉及相關(guān)再生混凝土制品，但再生集料及制品質(zhì)量與普通混凝土還有一定的差距，廢舊混凝土資源轉(zhuǎn)換率較低。建筑垃圾中的廢舊混凝土和砂漿中含有水泥石、少部分砂子及未水化水泥，可以通過有效技術(shù)手段使之成為再利用的微粉，添加到砂漿及混凝土中，這種方法可以有效解決廢舊混凝土的簡單堆放，實現(xiàn)建筑垃圾再生資源化。

但是在傳統(tǒng)建筑垃圾中廢舊混凝土處理工藝中，一般是通過廢舊混凝土機(jī)械破碎和粉磨達(dá)到的，所以處理過程中鄂式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)等破碎機(jī)會造成部分已破碎的石料及砂子摻入到建筑垃圾水泥石中(粒徑小于4.75mm)。理論上水泥石是水泥水化的有效產(chǎn)物，通過適當(dāng)工藝處理可以達(dá)到部分再水化的能力，但是混入的部分石料及砂子會造成廢舊混凝土再生活性微粉的活性降低，潛在再利用價值不足，難于推廣應(yīng)用。同時，單一的水泥石再生活性處理技術(shù)生產(chǎn)具有較高的熱激發(fā)溫度和機(jī)械粉磨制造成本，不利于國家提倡的節(jié)能減排效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述建筑垃圾再生活性微粉由于部分石料及砂子對再生活性微粉活性的不利影響，本發(fā)明提供了一種廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎?，該再生活性微粉具有活性高、顆粒尺寸分布均勻等特點，可以有效提高建筑垃圾再生活性微粉的活性指數(shù)，改善混凝土和砂漿初始流動性能，減少流動性經(jīng)時損失量，提高混凝土早強力學(xué)性能，且涉及的制備方法簡單、能耗低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎郏詮U舊混凝土水泥石粉料、石粉、燒結(jié)助劑、脫硫石膏、激發(fā)劑為原料經(jīng)粉磨而成，其中各組分按重量份數(shù)計為：

上述方案中，所述廢舊混凝土水泥石粉料以廢舊混凝土或廢舊砂漿為原料，首先采用破碎機(jī)進(jìn)行一次破碎得粒徑小于19mm的再生粗骨料，再進(jìn)行二次破碎得粒徑小于4.75mm的再生細(xì)骨料，然后對再生細(xì)骨料進(jìn)行篩分取粒度小于2.36mm的粉料，即為所述廢舊混凝土水泥石粉料。

上述方案中，所述石粉為石材等在鋸片、切削、磨片等加工工程中產(chǎn)生的邊角料，SiO₂含量為70～95wt％，粒徑小于4.75mm。

上述方案中，所述燒結(jié)助劑為硫酸鋅、碳酸鋅、偏鋅酸鈉中的一種或多種。

上述方案中，所述脫硫石膏為煙氣脫硫石膏，CaSO₄·2H₂O的質(zhì)量含量大于90％，使用前烘干水分，200目篩余為5-8％(質(zhì)量)。

上述方案中，所述激發(fā)劑為改性膨潤土、聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯、海藻酸鈉、純堿、堿木素的混合物，其中各組分質(zhì)量百分比為：改性膨潤土65-82％，聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯4-12％，海藻酸鈉6-10％，純堿2-8％，堿木素5-14％。

上述方案中，所述改性膨潤土的制備步驟為：1)將鈣基膨潤土、聚乙二醇200、對苯二酚加入到反應(yīng)釜中，升溫至60-80℃，機(jī)械攪拌5-10min，再滴加馬來酸單丁酯繼續(xù)攪拌1-2h，保溫0.5-1.0h；2)將步驟1)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝回流和抽濾反應(yīng)，在80-110℃烘干4-6h，將所得固體進(jìn)行研磨即得所述改性膨潤土；其中鈣基膨潤土、聚乙二醇200、對苯二酚、馬來酸單丁酯的質(zhì)量比為1:(0.5-2):(0.02-0.05):(0.8-1.5)。

上述一種廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎鄣闹苽浞椒?，包括如下步驟：1)將廢舊混凝土水泥石粉料與石粉和燒結(jié)助劑按比例混合均勻，進(jìn)行低溫煅燒處理(低溫?zé)崽幚?，煅燒溫度300-500℃，時間2-4h；2)將經(jīng)步驟1)煅燒處理后的粉料與脫硫石膏和激發(fā)劑按比例混合進(jìn)行粉磨處理，粉磨時間為1-3h，至出機(jī)粉料200目篩余小于15％，比表面積為350-450m²/kg，即得所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎邸?/p>

本發(fā)明的技術(shù)原理為：

1)通過對廢舊混凝土水泥石粉料低溫?zé)崽幚砑夹g(shù)使得粉料活性增加；廢舊混凝土水泥石粉料中含有部分粉狀細(xì)集料，而細(xì)集料中含有較多的二氧化硅等其他非水泥石成分，在鋅化合物燒結(jié)助劑的作用下通過低溫(300-500℃)熱處理工藝可以提高二氧化硅顆粒表面醇基活性，同時低溫?zé)崽幚磉^程可以使水泥石中水化硅酸鈣完全脫水，界面過渡區(qū)形成裂縫、多孔等薄弱結(jié)構(gòu)，便于廢舊混凝土水泥石粉料的粉磨處理；低溫?zé)崽幚磉€可以去除廢舊混凝土水泥石粉料中可燃有機(jī)物，控制粉料含水率，提高水泥石粉料和非水泥石粉料整體的活性。

2)通過化學(xué)激發(fā)和機(jī)械粉磨復(fù)合技術(shù)來提高廢舊混凝土再生粉料活性；經(jīng)低溫?zé)崽幚淼膹U舊混凝土水泥石粉料水泥石與骨料由于膨脹系數(shù)的差異形成了較多的微裂紋，更加有利于粉磨處理；廢舊混凝土水泥石粉料與化學(xué)激發(fā)劑(無機(jī)-有機(jī)激發(fā)劑)、脫硫石膏混合粉磨后改善了水泥石粉料的表面分散效果，采用的無機(jī)-有機(jī)激發(fā)劑形成分散介質(zhì)粘附于廢舊混凝土水泥石粉料顆粒表面，顆粒形狀及顆粒粒度指數(shù)更加均勻，水泥石與集料更加分散，同時使所得微粉的活性得到較大提高。

本發(fā)明的有益效果為：

1)本發(fā)明將廢舊混凝土水泥石粉料進(jìn)行資源化再生利用，有效解決了現(xiàn)有混凝土或砂漿再生微粉活性普遍偏低的問題，制備出了高活性的混凝土和砂漿再生活性微粉，其7天活性指數(shù)達(dá)到50％，28天活性指數(shù)達(dá)到80-110％。

2)通過一級破碎及篩余和二級破碎及篩余處理工藝，實現(xiàn)了廢舊混凝土再生資源化的全面利用，一級破碎及篩分后可以作為再生粗骨料制備再生混凝土制品，二級破碎后的部分可以作為再生細(xì)骨料或者制備再生活性微粉的原材料，資源轉(zhuǎn)化率接近100％。

3)本發(fā)明所采用的石粉和煙氣脫硫石膏均來源廣泛，價格低廉，且加工及生產(chǎn)能耗低，經(jīng)濟(jì)效益明顯，將工業(yè)副產(chǎn)品(石粉、脫硫石膏)添加到再生活性微粉中，改善了再生活性微粉的工作性能，同時降低了生產(chǎn)成本，探索出了石粉再生利用的新方式，顯著降低能耗和電耗。

4)本發(fā)明生產(chǎn)的廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎劭梢圆糠痔娲?、粉煤灰、礦渣等使用，制備的混凝土工作性能、力學(xué)性能和耐久性能均得到有效改善。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

以下實施例中，如無具體說明，所述的試劑均為市售化學(xué)試劑或工業(yè)產(chǎn)品。

所述廢舊混凝土水泥石粉料以廢舊混凝土為原料，采用顎式破碎機(jī)進(jìn)行一次破碎得粒徑小于19mm的再生粗骨料，采用錘式破碎機(jī)將所得再生粗骨料進(jìn)行二次破碎得粒徑小于4.75mm的再生細(xì)骨料，然后對再生細(xì)骨料進(jìn)行篩分取粒度小于2.36mm的粉料，即得廢舊混凝土水泥石粉料。

所述脫硫石膏采用煙氣脫硫石膏，CaSO₄·2H₂O的質(zhì)量含量為94％，200目篩余7％(質(zhì)量)；所述石粉采用麻城匯森建材有限公司提供的花崗巖石粉料，SiO₂含量為84wt％，取粒徑小于4.75mm。

所述改性膨潤土的制備步驟為：1)將鈣基膨潤土、聚乙二醇200、對苯二酚加入到反應(yīng)釜中，升溫至75℃，機(jī)械攪拌8min，再滴加馬來酸單丁酯繼續(xù)攪拌2h，保溫1h；其中鈣基膨潤土、聚乙二醇200、對苯二酚、馬來酸單丁酯的質(zhì)量比為1:0.8:0.03:1.2；2)將步驟1)所得反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝回流和抽濾反應(yīng)，在105℃烘干4h，將所得固體進(jìn)行簡單研磨即得所述改性膨潤土。

實施例1

一種廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎?，它?00重量份廢舊混凝土水泥石粉料、70重量份石粉、0.8重量份燒結(jié)助劑、7重量份脫硫石膏、0.8重量份激發(fā)劑組成；其中激發(fā)劑由72wt％改性膨潤土、6wt％聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯、8wt％海藻酸鈉、5wt％純堿、堿木素9wt％混合而成；燒結(jié)助劑為硫酸鋅。

所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎鄣闹苽洳襟E為：1)取廢舊混凝土或廢舊砂漿為原料，首先采用破碎機(jī)進(jìn)行一次破碎得粒徑小于19mm的再生粗骨料，再進(jìn)行二次破碎得粒徑小于4.75mm的再生細(xì)骨料，然后對再生細(xì)骨料進(jìn)行篩分取粒度小于2.36mm的粉料作為廢舊混凝土水泥石粉料；2)將步驟1)所得廢舊混凝土水泥石粉料與石粉和硫酸鋅按比例混合均勻，進(jìn)行低溫煅燒處理，煅燒溫度400℃，煅燒時間3h；3)將步驟2)煅燒處理后的粉料與煙氣脫硫石膏和激發(fā)劑按比例混合進(jìn)行粉磨工藝處理，粉磨2h至出機(jī)粉料200目篩余小于15％(質(zhì)量)，即得所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎邸?/p>

將本實施例制備的廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎圻M(jìn)行活性試驗，結(jié)果表明其需水量比為98％，28天活性指數(shù)為93％，流動度比為105％，全自動比表面積測定儀測定的比表面積為421m²/kg。

實施例2

一種廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎?，它是?00重量份廢舊混凝土水泥石粉料、65重量份石粉、0.7重量份燒結(jié)助劑、6重量份脫硫石膏、1.0重量份激發(fā)劑組成；其中激發(fā)劑由80wt％改性膨潤土，4wt％聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯，7wt％海藻酸鈉，4wt％純堿，堿木素5wt％組成；燒結(jié)助劑為碳酸鋅。

所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎鄣闹苽洳襟E為：1)取廢舊混凝土或廢舊砂漿為原料，首先采用破碎機(jī)進(jìn)行一次破碎得粒徑小于19mm的再生粗骨料，再進(jìn)行二次破碎得粒徑小于4.75mm的再生細(xì)骨料，然后對再生細(xì)骨料進(jìn)行篩分取粒度小于2.36mm的粉料作為廢舊混凝土水泥石粉料；2)將步驟1)所得廢舊混凝土水泥石粉料與石粉和碳酸鋅按比例混合均勻，進(jìn)行低溫煅燒處理，煅燒溫度430℃，煅燒時間2.5h；3)將步驟2)煅燒處理后的粉料與煙氣脫硫石膏和激發(fā)劑按比例混合進(jìn)行粉磨工藝處理，粉磨1.5h至出機(jī)粉料200目篩余小于15％(質(zhì)量)，即得所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎邸?/p>

將本實施例制備的廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎圻M(jìn)行活性試驗，結(jié)果表明其需水量比為100％，28天活性指數(shù)為95％，流動度比為92％，全自動比表面積測定儀測定的比表面積為436m²/kg。

實施例3

一種廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎?，它是?00重量份廢舊混凝土水泥石粉料、60重量份石粉、0.6重量份燒結(jié)助劑、8重量份脫硫石膏、1.2重量份激發(fā)劑組成；其中激發(fā)劑由68wt％改性膨潤土，11wt％聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯，9wt％海藻酸鈉，2wt％純堿，堿木素10wt％組成；燒結(jié)助劑為偏辛酸鈉。

所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎鄣闹苽洳襟E為：1)取廢舊混凝土或廢舊砂漿為原料，首先采用破碎機(jī)進(jìn)行一次破碎得粒徑小于19mm的再生粗骨料，再進(jìn)行二次破碎得粒徑小于4.75mm的再生細(xì)骨料，然后對再生細(xì)骨料進(jìn)行篩分取粒度小于2.36mm的粉料作為廢舊混凝土水泥石粉料；2)將步驟1)所得廢舊混凝土水泥石粉料與石粉和偏心酸鈉按比例混合均勻，進(jìn)行低溫煅燒處理，煅燒溫度380℃，煅燒2h至出機(jī)粉料200目篩余小于15％(質(zhì)量)；3)將步驟2)煅燒處理后的粉料與煙氣脫硫石膏和激發(fā)劑按比例混合進(jìn)行粉磨工藝處理，粉磨時間1.5h，即得所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎邸?/p>

將本實施例制備的廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎圻M(jìn)行活性試驗，結(jié)果表明其需水量比為99％，28天活性指數(shù)為96％，流動度比為95％，全自動比表面積測定儀測定的比表面積為442m²/kg。

應(yīng)用例和對比例

將實施例2制備的廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎蹜?yīng)用于配制混凝土，配比見表1，將所得廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎廴刻娲胀á蚣壏勖夯遥阅軠y試結(jié)果見表2。

所述水泥采用華新P·O42.5R水泥；粉煤灰采用武漢陽邏電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，活性指數(shù)80％；礦粉采用江南粉磨有限公司S95級高性能礦渣微粉，活性指數(shù)105％；碎石為5-30mm連續(xù)級配石灰?guī)r碎石，壓碎值7.9％，吸水率1.8％；河砂采用洞庭湖中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量0.8％；減水劑采用武漢蘇博特聚羧酸系高效緩釋型減水劑。

表1應(yīng)用例和對比例所述混凝土的配合比(kg/m³)

表2應(yīng)用例與對比例所得混凝土的性能測試結(jié)果

上述結(jié)果表明：本發(fā)明所述廢舊混凝土低溫?zé)崽幚碓偕钚晕⒎?8天活性指數(shù)可以達(dá)到95％，將其應(yīng)用于混凝土中可改善混凝土的初始流動性，且具有早期強度高，收縮率低等特點，可以完全取代粉煤灰使用。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。