氢氧化钾碱激发矿渣混凝土循环利用方法
【专利摘要】氢氧化钾碱激发矿渣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矿渣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，从而实现了氢氧化钾碱激发胶凝材料的循环利用，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】氢氧化钾碱激发矿渣混凝土循环利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种氢氧化钾碱激发矿渣混凝土循环利用方 法。
【背景技术】
[0002] 碱激发胶凝材料的化学成分主要由CaO, SiO2, Al2O3构成，并可在碱性环境中形成 硅（铝）氧四面体网络结构的无机非金属材料。该材料的化学成分和凝胶结构与传统硅酸 盐水泥成分和水化凝胶产物结构相似。这种材料的生产无需煅烧，生产过程中基本不产生 温室气体，节能减排、绿色环保效果十分突出，是传统硅酸盐水泥潜在的替代材料。但是与 传统硅酸盐水泥相似，其在服役结束后仍将产生大量的建筑垃圾，这些建筑垃圾的资源化 利用是影响其工程化应用的一个问题。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氢氧化钾碱激发矿渣 混凝土循环利用方法，通过调整碱激发胶凝材料配制的混凝土配合比，使得其混凝土整体 的化学成分与水泥生料成分相同或接近，等到该混凝土服役结束拆除后，再将其煅烧为新 的胶凝材料，该工艺可以使得拆除后的碱激发胶凝材料配制的混凝土废弃物得到二次利 用，具有工艺简单，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] 氢氧化钾碱激发矿渣混凝土循环利用方法，其特征在于，包括：
[0006] 步骤一，测定混凝土用细骨料、粗骨料和碱激发所用矿渣的化学成分，并通 过配料计算，不计入烧失量的情况下，使得粗、细骨料和矿渣三种固体混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1. 5且小于2. 4,确定混凝土粗骨料、细骨料和矿渣的质量比 例；
[0007] 步骤二，符合步骤一中化学组成的粗、细骨料和磨细矿渣粉，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；
[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，即得到新的胶凝材料，从而使得矿渣和粗细骨料中的有用成分得到重复利 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] 与传统建筑垃圾处置通用的填埋或者用作再生骨料相比，本技术提供了一种可以 重复使用碱激发混凝土建筑垃圾作为生产胶凝材料的原料的方法。使用本技术实现了碱激 发混凝土的重复利用，可以节约石灰石资源。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] 本发明氢氧化钾碱激发矿渣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）和矿渣的化学成分，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 CaO, 60-80 % 的 SiO2,10-15 % 的 Al2O3, 2-4 % 的 Fe2O3,0-2 % 的 MgO, 1-6 % 的 R2O,和余量杂质；
[0016] 石子：20-35 % 的烧失量，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,和余量杂质；
[0017] 矿渣：1-2 % 的烧失量，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、矿渣之间的配比为3. 3:0. 7:1。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代表磷渣化学成分，C代表试验样品 成分，D代表硅酸盐熟料化学成分。可以看出，该成分与介于硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿 渣之间，与电炉磷渣成分接近，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. 氢氧化钾碱激发矿渣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矿渣的化学成分，并通 过配料计算，不计入烧失量的情况下，使得粗、细骨料和矿渣三种固体混合料中的 (CaO+MgO) : (Si02+Al203)大于1. 5且小于2. 4,确定混凝土粗骨料、细骨料和矿渣的质量比 例； 步骤二，符合步骤一中化学组成的粗、细骨料和磨细矿渣粉，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，即得到新的胶凝材料，从而使得矿渣和粗细骨料中的有用成分得到重复利用。
2. 根据权利要求1所述的氢氧化钾碱激发矿渣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5_。
3. 根据权利要求2所述的氢氧化钾碱激发矿渣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所述的氢氧化钾碱激发矿渣混凝土循环利用方法，其特征在于，所 述砂子、石子和矿渣的化学成分（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； 矿渣：1-2 % 的烧失量，40-65 % 的 CaO, 15-25 % 的 Si02,1-5 % 的 A1203, 1-8 % 的 Fe203， 1- 8 %的MgO, 0-2 %的R20,和余量杂质。
5. 根据权利要求2所述的氢氧化钾碱激发矿渣混凝土循环利用方法，其特征在于，所 述砂子、石子和矿渣的化学成分（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； 矿渣：1. 8% 的烧失量，62. 7% 的 Ca0,20. 01 % 的 Si02 , 3 . 82 % 的 Al203, 4 % 的 Fe203， 1. 48 %的MgO, 1. 2 %的R20,和余量杂质。
6. 根据权利要求2或5所述的氢氧化钾碱激发矿渣混凝土循环利用方法，其特征在于， 所述石子、砂子和矿禮:的质量配比为3. 3:0. 7:1。
7. 根据权利要求2或5所述的基于化学组成的氢氧化钠碱激发矿渣混凝土循环利用方 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】C04B7/14GK104402257SQ201410583489
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】徐德龙, 宋强, 李辉, 张肖艳, 朱建辉, 李婷, 王储 申请人:西安建筑科技大学