一种轻质砌块及其制备方法与流程

[0001]
本发明属于建筑材料领域，涉及废弃混凝土的回收利用，尤其是废弃混凝土再生微粉的回收利用方法。


背景技术：

[0002]
随着我国城市改扩建规模的不断加大以及城市老旧建筑的不断更新，大量老旧建筑物和构筑物的拆除产生了大量的废弃混凝土。目前，建筑废弃混凝土主要还是采用露天堆放、填埋等传统方式处置，不仅占用大量土地，而且还会对环境和人身安全造成较大危害。近些年来，我国开始加快推进废弃混凝土的回收利用，但是主要集中在粗细骨料的利用，其在形成再生骨料的过程中，不可避免会出现大量再生微粉。目前对再生微粉的使用较少，而且从对再生微粉的研究中发现，现有技术中对于再生微粉主要是作为一种惰性掺合料或者填充料使用，有部分研究将其替代部分水泥生产混凝土，但是主要利用的是其中未水化的水泥颗粒成分，其实废弃混凝土再生骨料微粉中未水化的水泥颗粒最高占比不超过16％，其余还有大量水化硅酸钙和氢氧化钙，而且由于再生微粉吸水量大，等比例替代水泥强度会下降，形成的混凝土也会产生开裂的现象。因此目前的技术手段并未充分挖掘再生微粉作为胶凝材料的实用价值，也没有完全解决废弃混凝土再生微粉作为水泥替代掺合料存在的问题。


技术实现要素：

[0003]
为了克服现有利用废弃混凝土再生微粉技术不足的问题，本发明充分考虑再生微粉的组分和特点，已实现其活性最大化，目的在于提供一种基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块及其制备方法。
[0004]
为实现上述目的，本发明提供如下技术解决方案：
[0005]
一种基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块，是由废弃混凝土再生微粉、碱性钙离子螯合剂、钠钙玻璃悬浊分散液、改性玻璃轻石、硅铝质矿物增强剂按一定比例混合，搅拌成型，凝结硬化后形成。其主要以改性玻璃轻石为骨料，以一定比例的再生微粉、钠钙玻璃和硅铝质矿物在上述体系中的反应结合物为粘结剂，形成的质量较轻、强度较高的砌体结构。
[0006]
进一步而言，一种轻质砌块，包括骨料和粘结剂，所述粘结剂中包括废弃混凝土再生微粉。
[0007]
所述的废弃混凝土再生微粉为废弃混凝土筛选去除粗骨料和细骨料后，其余废弃的颗粒和粉体经粉磨后，获得的粒径介于0.03mm～0.1mm之间的颗粒。优选地，所述的废弃混凝土再生微粉粒径为0.035～0.045mm。
[0008]
按照标准，所述粗骨料是指粒径大于4.75mm的颗粒，所述细骨料是指粒径0.15mm～4.75mm之间的颗粒。
[0009]
可选地，所述骨料为玻璃轻石，所述粘结剂为包含废弃混凝土再生微粉、螯合剂、
增强剂的反应结合物。
[0010]
所述玻璃轻石符合gb/t 17431.1-2010的相关规定。
[0011]
可选地，所述粘结剂为包含废弃混凝土再生微粉、碱性钙离子螯合剂、钠钙玻璃悬浊分散液、改性玻璃轻石、硅铝质矿物增强剂的反应结合物。
[0012]
可选地，所述的硅铝质矿物增强剂为纳米二氧化硅和粉煤灰漂珠按质量(1︰1)～(1︰4)混合形成。
[0013]
本发明还提供了基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块的制备方法，具体步骤如下：
[0014]
(1)将废弃混凝土再生微粉和碱性钙离子螯合剂混合均匀，形成浆体a，密封后静置1-4h，优选的静置2h；
[0015]
(2)浆体a与钠钙玻璃悬浊分散液混合均匀形成浆体b；
[0016]
(3)改性玻璃轻石沥干后立即与硅铝质矿物增强剂混合均匀，形成混合料c；
[0017]
(4)将浆体b与混合料c混合均匀后振动成型，密封后，在60～90℃的烘箱中养护成型。优选的，成型烘箱温度为80℃。
[0018]
其中：
[0019]
所述的废弃混凝土再生微粉35～50份，碱性钙离子螯合剂有效成分2.2份～4.1份，钠钙玻璃悬浊分散液有效成分10～15份，改性玻璃轻石10～15份，硅铝质矿物增强剂10-20份。碱性钙离子螯合剂和钠钙玻璃悬浊分散液中水含量总量为20～35份；或，
[0020]
所述的碱性钙离子螯合剂为将2～3.5份氢氧化钠和0.2～0.6份蔗糖溶于含水量为5-10份的甲醇水溶液中，其中甲醇重量份为1-2份；或，
[0021]
所述的碱性钙离子螯合剂有效成分为蔗糖和氢氧化物，氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾的一种或两者按一定比例配制的混合溶液；或，
[0022]
所述的钠钙玻璃悬浊分散液为将10～15份粒径为0.05～0.15mm的钠钙玻璃粉胶置于15～30份水中，经超声分散后形成的悬浊分散液；或，
[0023]
所述的改性玻璃轻石为将粉末玻璃轻石(粒径小于5mm)和小颗粒玻璃轻石(粒径5-20mm)玻璃轻石颗粒按质量比(1︰4)～(1︰1)混合均匀，优选比例2︰3，在氢氧化钠溶液(氢氧化钠质量分数为10％～54.5％)中浸泡充分后，捞出沥干，立即使用。改性后玻璃轻石符合gb/t 17431.1-2010的相关规定。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
[0025]
(1)本发明使用碱性钙离子螯合剂促进了再生微粉硅酸钙的水解和硅酸钙颗粒表面凝胶的形成，改变了硅酸钙的惰性，增加了颗粒间的粘结，有利于强度的提高。同时钙离子螯合剂吸收钙离子后，能够起到缓凝的作用，减缓砌体早期的凝结硬化，减少裂缝的产生；
[0026]
(2)本发明使用的钠钙玻璃悬浊分散液保证了钠钙玻璃颗粒的充分均匀，掺入到混合料中，能够加快颗粒与碱的早期胶化粘接，提高早期强度；
[0027]
(3)本发明使用改性玻璃轻石为轻质骨料，使得玻璃轻石表面经氢氧化钠溶液腐蚀后，作为可粘接材料参与到砌块整体的粘接硬化中，极大提高了与粉料之间的粘结性；
[0028]
(4)本发明提供的基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块减少了水泥使用，增加了固体废弃物的再利用，对保护生态环境和促进循环经济发展具有良好的推动作用；
[0029]
(5)本发明提供的轻质砌块的制备方法为在60～90℃的烘箱中密封条件下凝结硬化，一方面加快砌体内部物质的蒸发，一方面又可以在密封环境中形成蒸汽，加快凝结反应，尤其是促使了钠钙玻璃微粉的凝胶化。
具体实施方式
[0030]
下面结合具体实施例对本发明进一步加以说明。
[0031]
实施例1
[0032]
本实施例提供了一种基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块，所需材料由废弃混凝土再生微粉、碱性钙离子螯合剂、钠钙玻璃悬浊分散液、改性玻璃轻石、硅铝质矿物增强剂组成。
[0033]
废弃混凝土再生微粉45份，碱性钙离子螯合剂有效成分3份，钠钙玻璃悬浊分散液有效成分13份，改性玻璃轻石14份，硅铝质矿物增强剂18份。碱性钙离子螯合剂和钠钙玻璃悬浊分散液中水含量总量为24份。
[0034]
废弃混凝土再生微粉粒径为0.035～0.045mm。
[0035]
碱性钙离子螯合剂为将2.5份氢氧化钠和0.5份蔗糖溶于含水量为8份的甲醇水溶液中，其中甲醇含1.6份。
[0036]
钠钙玻璃悬浊分散液为将15份粒径为0.08～0.12mm的钠钙玻璃粉置于16份水中，经超声分散后形成的悬浊分散液。
[0037]
改性玻璃轻石为将粉末玻璃轻石(粒径小于5mm)和小颗粒玻璃轻石(粒径5-20mm)玻璃轻石颗粒按质量比1︰4混合均匀，在质量分数为30％氢氧化钠溶液中浸泡充分后，捞出沥干，立即使用。改性后玻璃轻石中粉末玻璃轻石堆积密度为450kg/m
3
，小颗粒玻璃轻石堆积密度等级为300，筒压强度0.6mpa。
[0038]
硅铝质矿物增强剂为纳米二氧化硅和粉煤灰漂珠按质量1︰2.5混合形成。混合时，先将纳米二氧化硅用少量水润湿，可捏成团，然后倒入粉煤灰漂珠，继续混合均匀。
[0039]
制备方法具体步骤如下：
[0040]
(1)将废弃混凝土再生微粉和碱性钙离子螯合剂混合均匀，形成浆体a，密封后静置2h；
[0041]
(2)a与钠钙玻璃悬浊分散液混合均匀形成浆体b；
[0042]
(3)改性玻璃轻石沥干后立即与硅铝质矿物增强剂混合均匀，形成混合料c。
[0043]
(4)将b与c混合均匀后振动成型，密封后，在80℃的烘箱中养护成型。
[0044]
实施例2
[0045]
本实施例提供了一种基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块，所需材料由废弃混凝土再生微粉、碱性钙离子螯合剂、钠钙玻璃悬浊分散液、改性玻璃轻石、硅铝质矿物增强剂组成。
[0046]
其中，废弃混凝土再生微粉35份，碱性钙离子螯合剂有效成分2.2份，钠钙玻璃悬浊分散液有效成分15份，改性玻璃轻石15份，硅铝质矿物增强剂20份。碱性钙离子螯合剂和钠钙玻璃悬浊分散液中水含量总量为20份。
[0047]
废弃混凝土再生微粉粒径为0.04～0.1mm。
[0048]
碱性钙离子螯合剂为将2份氢氧化钠和0.2份蔗糖溶于含水量为5份的甲醇水溶液
中，甲醇含1份。
[0049]
钠钙玻璃悬浊分散液为将10份粒径为0.05～0.15mm的钠钙玻璃粉置于15份水中，经超声分散后形成的悬浊分散液。
[0050]
改性玻璃轻石为将粉末玻璃轻石(粒径小于5mm)和小颗粒玻璃轻石(粒径5-20mm)玻璃轻石颗粒按质量比2︰3混合均匀，在饱和氢氧化钠溶液(氢氧化钠质量分数54.5％)中浸泡充分后，捞出沥干，立即使用。改性后玻璃轻石中粉末玻璃轻石堆积密度为500kg/m
3
，小颗粒玻璃轻石堆积密度等级为400，筒压强度1.1mpa。
[0051]
硅铝质矿物增强剂为纳米二氧化硅和粉煤灰漂珠按质量1︰2混合形成。
[0052]
基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块的制备方法，具体步骤如下：
[0053]
(1)将废弃混凝土再生微粉和碱性钙离子螯合剂混合均匀，形成浆体a，密封后静置1h；
[0054]
(2)a与钠钙玻璃悬浊分散液混合均匀形成浆体b；
[0055]
(3)改性玻璃轻石沥干后立即与硅铝质矿物增强剂混合均匀，形成混合料c。
[0056]
(4)将b与c混合均匀后振动成型，密封后，在60℃的烘箱中养护成型。
[0057]
实施例3
[0058]
本实施例提供了一种基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块，所需材料由废弃混凝土再生微粉、碱性钙离子螯合剂、钠钙玻璃悬浊分散液、改性玻璃轻石、硅铝质矿物增强剂组成。
[0059]
其中，废弃混凝土再生微粉40份，碱性钙离子螯合剂有效成分3.5份，钠钙玻璃悬浊分散液有效成分12份，改性玻璃轻石12份，硅铝质矿物增强剂10份。碱性钙离子螯合剂和钠钙玻璃悬浊分散液中水含量总量为25份。
[0060]
废弃混凝土再生微粉粒径为0.054～0.1mm。
[0061]
碱性钙离子螯合剂为将3份氢氧化钾和0.4份蔗糖溶于含水量为7份的甲醇水溶液中，甲醇含1.3份。
[0062]
钠钙玻璃悬浊分散液为将12份粒径为0.05～0.15mm的钠钙玻璃粉置于25份水中，经超声分散后形成的悬浊分散液。
[0063]
改性玻璃轻石为将粉末玻璃轻石(粒径小于5mm)和小颗粒玻璃轻石(粒径5-20mm)玻璃轻石颗粒按质量比1︰1混合均匀，在质量分数为25％氢氧化钠溶液中浸泡充分后，捞出沥干，立即使用。改性后玻璃轻石中粉末玻璃轻石堆积密度为460kg/m
3
，小颗粒玻璃轻石堆积密度等级为400，筒压强度1.0mpa。
[0064]
硅铝质矿物增强剂为纳米二氧化硅和粉煤灰漂珠按质量1︰1混合形成。
[0065]
基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块的制备方法，具体步骤如下：
[0066]
(1)将废弃混凝土再生微粉和碱性钙离子螯合剂混合均匀，形成浆体a，密封后静置3h；
[0067]
(2)a与钠钙玻璃悬浊分散液混合均匀形成浆体b；
[0068]
(3)改性玻璃轻石沥干后立即与硅铝质矿物增强剂混合均匀，形成混合料c。
[0069]
(4)将b与c混合均匀后振动成型，密封后，在75℃的烘箱中养护成型。
[0070]
实施例4
[0071]
本实施例提供了一种基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块，所需材料由废弃混凝
土再生微粉、碱性钙离子螯合剂、钠钙玻璃悬浊分散液、改性玻璃轻石、硅铝质矿物增强剂组成。
[0072]
其中，废弃混凝土再生微粉50份，碱性钙离子螯合剂有效成分2.2份，钠钙玻璃悬浊分散液有效成分10份，改性玻璃轻石14份，硅铝质矿物增强剂20份。碱性钙离子螯合剂和钠钙玻璃悬浊分散液中水含量总量为30份。
[0073]
废弃混凝土再生微粉粒径为0.03～0.054mm。
[0074]
碱性钙离子螯合剂为将1.5份氢氧化钠、1份氢氧化钾和0.5份蔗糖溶于含水量为10份的甲醇水溶液中，甲醇含2份。
[0075]
钠钙玻璃悬浊分散液为将15份粒径为0.05～0.15mm的钠钙玻璃粉置于20份水中，经超声分散后形成的悬浊分散液。
[0076]
改性玻璃轻石为将粉末玻璃轻石(粒径小于5mm)和小颗粒玻璃轻石(粒径5-20mm)玻璃轻石颗粒按质量比1︰2混合均匀，在质量分数为10％氢氧化钠溶液中浸泡充分后，捞出沥干，立即使用。改性后玻璃轻石中粉末玻璃轻石堆积密度为480kg/m
3
，小颗粒玻璃轻石堆积密度等级为400，筒压强度1.2mpa。
[0077]
硅铝质矿物增强剂为纳米二氧化硅和粉煤灰漂珠按质量1︰3混合形成。
[0078]
基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块的制备方法，具体步骤如下：
[0079]
(1)将废弃混凝土再生微粉和碱性钙离子螯合剂混合均匀，形成浆体a，密封后静置2h；
[0080]
(2)a与钠钙玻璃悬浊分散液混合均匀形成浆体b；
[0081]
(3)改性玻璃轻石沥干后立即与硅铝质矿物增强剂混合均匀，形成混合料c。
[0082]
(4)将b与c混合均匀后振动成型，密封后，在80℃的烘箱中养护成型。
[0083]
实施例5
[0084]
本实施例提供了一种基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块，所需材料由废弃混凝土再生微粉、碱性钙离子螯合剂、钠钙玻璃悬浊分散液、改性玻璃轻石、硅铝质矿物增强剂组成。
[0085]
其中，废弃混凝土再生微粉50份，碱性钙离子螯合剂有效成分4.1份，钠钙玻璃悬浊分散液有效成分13份，改性玻璃轻石10份，硅铝质矿物增强剂18份。碱性钙离子螯合剂和钠钙玻璃悬浊分散液中水含量总量为35份。
[0086]
废弃混凝土再生微粉粒径为0.03～0.1mm。
[0087]
碱性钙离子螯合剂为将3.5份氢氧化钠和0.6份蔗糖溶于含水量为5份的甲醇水溶液中，甲醇含1份。
[0088]
钠钙玻璃悬浊分散液为将12份粒径为0.05～0.15mm的钠钙玻璃粉置于30份水中，经超声分散后形成的悬浊分散液。
[0089]
改性玻璃轻石为将粉末玻璃轻石(粒径小于5mm)和小颗粒玻璃轻石(粒径5-20mm)玻璃轻石颗粒按质量比1︰3混合均匀，在质量分数为50％氢氧化钠溶液中浸泡充分后，捞出沥干，立即使用。改性后玻璃轻石中粉末玻璃轻石堆积密度为510kg/m
3
，小颗粒玻璃轻石堆积密度等级为400，筒压强度1.1mpa。
[0090]
硅铝质矿物增强剂为纳米二氧化硅和粉煤灰漂珠按质量1︰4混合形成。
[0091]
基于废弃混凝土再生微粉的轻质砌块的制备方法，具体步骤如下：
[0092]
(1)将废弃混凝土再生微粉和碱性钙离子螯合剂混合均匀，形成浆体a，密封后静置4h；
[0093]
(2)a与钠钙玻璃悬浊分散液混合均匀形成浆体b；
[0094]
(3)改性玻璃轻石沥干后立即与硅铝质矿物增强剂混合均匀，形成混合料c。
[0095]
(4)将b与c混合均匀后振动成型，密封后，在90℃的烘箱中养护成型。
[0096]
砌体成型规格以及性能检测方法按gb/t 1522-2011的规定执行。各个实施例检测结果如表1所示：
[0097]
表1实施例砌块主要物理性能检测结果
[0098][0099]
从表1中可以看出，本发明的砌块满足gb/t 1522-2011的相关规定，在密度相对较低的情况下，抗压强度实测值远高于标准要求，质量损失率和强度损失率远低于标准要求，体现出本发明的砌块质轻、强度高及耐久性好的特点。
[0100]
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。