基于化學組成的氫氧化鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法
【專利摘要】基于化學組成的氫氧化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氫氧化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，從而實現了氫氧化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】基于化學組成的氫氧化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，特別涉及一種基于化學組成的氫氧化鈉堿激發礦渣混 凝土循環利用方法。
【背景技術】
[0002] 堿激發礦渣混凝土是將礦渣、堿激發劑、水和砂石等粗細骨料共同混合后得到具 有一定強度的工程材料。這類材料不僅性能優良，適應性好，而且資源消耗小，能耗低，發展 該膠凝材料混凝土不僅節約資源，可以合理利用固體廢棄物，而且還具有顯著的經濟社會 與環保效益。然而堿激發礦渣混凝土在其使用結束后作為建筑垃圾不僅占用土地，而且破 壞環境。對堿激發礦渣混凝土建筑垃圾的回收再利用進行有益探索將會推進該材料工程 化。
【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基于化學組成的氫氧 化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] 基于化學組成的氫氧化鈉堿激發礦渣混凝土循環利用方法，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，與堿激發劑氫氧化鈉 共同混合均勻后制備堿激發膠凝材料混凝土；
[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，即可得到新的膠凝材料，礦渣和粗細骨料中的有用成分從而得到重復利 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] 所述步驟二中混合均勻后制備制備堿激發膠凝材料混凝土時還加入水和減水劑。
[0012] 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】
[0013] 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】
[0014] 下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
[0015] 本發明基于化學組成的氫氧化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：
[0016] 砂子：1-2 % 的燒失量，2-5 % 的 CaO, 60-80 % 的 SiO2,10-15 % 的 Al2O3, 2-4 % 的 Fe2O3,0-2 % 的 MgO, 1-6 % 的 R2O,和余量雜質；
[0017] 石子：20-35 % 的燒失量，30-40 % 的 CaO, 10-20 % 的 SiO2,1-3 % 的 Al2O3,0-2 % 的 Fe2O3, 2-18 % 的 MgO, 0-1. 5 % 的 R2O,和余量雜質；
[0018] 礦渣：1-2 % 的燒失量，40-65 % 的 CaO, 15-25 % 的 SiO2,1-5 % 的 Al2O3,1-8 % 的 Fe2O3,1-8 % 的 MgO, 0-2 % 的 R2O,和余量雜質。
[0019] 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，該成分介于硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣 之間，通過熔融，水淬可以得到一定活性的膠凝材料。
[0020] 表1混凝土原料化學成分（質量百分數）
[0021]
【權利要求】
1. 基于化學組成的氫氧化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，與堿激發劑氫氧化鈉共同 混合均勻后制備堿激發膠凝材料混凝土； 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，即可得到新的膠凝材料，礦渣和粗細骨料中的有用成分從而得到重復利用。
2. 根據權利要求1所述的基于化學組成的氫氧化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5mm。
3. 根據權利要求2所述的基于化學組成的氫氧化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所述的基于化學組成的氫氧化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所述的基于化學組成的氫氧化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所述的基于化學組成的氫氧化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所述的基于化學組成的氫氧化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膠凝材料混凝土時還加入水和減水 劑。
【文檔編號】C04B7/14GK104402256SQ201410582975
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】朱建輝, 宋強, 徐德龍, 李輝, 張肖艷, 李婷, 王儲 申請人:西安建筑科技大學