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CN112592147B - 砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备与施工方法 - Google Patents

砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备与施工方法 Download PDF

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Abstract

砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备与施工方法，是将砖混类建筑废渣再生砂粉与分别磨细至勃氏比表面积大于400m2/kg的偏高岭土、硅铝酸钙镁和石灰依次按93~97:0~1.0:2.0~6.0:0.5~1.5的质量百分比混合均匀用作无机混合料的固相；参照相关试验规程进行无机结合料稳定材料的室内实验测定最佳含水量。施工时，按照最大干密度确定原料配量，然后将模数为1.0~2.0、SiO2+Na2O的质量为固相的0.8~1.8%的钠水玻璃用最佳含水量的水溶解并冷却得到液相，将其与固相拌和均匀，按与水泥稳定材料相同的施工方法铺筑道路基层。该再生道路基层无机混合料的制备与施工方法简单经济，废渣利用率高，低碳环保，应用前景广阔。

Description

砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备与施工方法
技术领域
本发明属于固体废物处理与利用和道路建筑材料领域，特别涉及一种砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备与施工方法。
背景技术
建筑废渣指人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动和洪水地震等自然灾害中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。我国城市建设的飞速发展、旧有建筑物的拆除以及地震等自然灾害的发生使得建筑废渣产量与日俱增。据统计，我国年排放建筑废渣已达30亿吨之巨，其再生利用率不足10％，大部分未经处理露天堆放、焚烧或简单填埋，不仅破坏生态，占用土地，且污染环境。
砖混类建筑废渣(简称砖混渣)指由损毁建筑物得到的建筑废渣在剔除钢筋、木材和塑料等有机杂质外，主要由废弃砖瓦、建筑灰砂浆、废混凝土、少量玻璃和陶瓷等无机非金属物质组成，其中通常废粘土(红)砖和废混凝土占绝对主要成分。近年来，矿山过度开采不仅破坏了生态环境，导致许多城市可用矿产资源濒临枯竭，矿山位置离城市越来越远，运输成本与日俱增。将砖混渣合理利用于道路工程建设中可缓解矿产资源的紧张态势，通过再加工处理替代砂石资源用于道路建设越来越成为处理与利用砖混类建筑废渣的主要途径之一。
砖混渣含有较多强度差且吸水率高的废粘土砖块，将砖混渣破碎得到的粗骨料的压碎值通常高于路面基层材料对粗骨料压碎值的上限要求，故用于高等级道路基层时以部分替代天然骨料为主，骨料全为砖混渣的再生水稳材料通常仅满足二级及以下等级公路的要求。而且，砖混渣破碎时产生的大量砂粉不能在道路基层材料中利用。总之，目前砖混渣在用于道路基层材料时利用率低，而且加工工艺较复杂，影响再生基层材料的利废率、经济性与环保性。
一般认为，砖混渣的活性很低，其细粉不宜直接用作胶凝材料。但废粘土砖粉与废混凝土粉均具有一定的潜在胶凝性，充分利用和激发砖混渣细粉的潜在胶凝性，通过掺入少量助剂可将其冷激发转化为胶凝材料，后者胶结再生骨料即可制备道路基层材料。由于再生骨料表面的细粉在激发剂作用下具有胶凝性，由废渣破碎制备的再生骨料用于道路基层时可取消水洗除尘工艺，简化加工方法，降低加工成本。砖混类建筑废渣再生胶结料与再生骨料的界面结合方式主要为牢固的化学结合，而硅酸盐水泥和骨料的结合方式主要为相对较弱的物理结合，从而再生混合料的粒度级配设计可突破水稳材料设计规范限制，通过降低粒度避免载荷时骨料因应力集中而碎裂，从而提高再生基层材料的经济性和砖混废渣的掺量，实现砖混渣在道路基层材料应用中的高掺量全利用。
发明内容
本发明的目的在于用简单经济的方法零排放高掺量全利用砖混类建筑废渣再生道路基层。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备方法，是将砖混类建筑废渣再生砂粉与分别磨细至勃氏比表面积大于400m2/kg的偏高岭土、硅铝酸钙镁和石灰依次按93～97:0～1.0:2.0～6.0:0.5～1.5的质量百分比混合均匀得到固相，其中的石灰包括主要物相组成为Ca(OH)2和与水反应生成Ca(OH)2的固体物质，石灰的掺量按其中所含的和与水反应生成的Ca(OH)2的质量计算；模数为1.0～2.0且SiO2+Na2O的质量为固相的0.8～1.8％的钠水玻璃用最佳含水量的水溶解并冷却至室温得到液相，固相与液相混合均匀得到道路基层无机混合料，其中的最佳含水量按照无机结合料稳定材料击实试验方法确定。
所述的砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的施工方法是：按照无机结合料稳定材料击实试验方法测定最大干密度，根据最大干密度确定无机混合料试料配量，将配好的无机混合料按与水泥稳定材料相同的施工方法摊铺与养生得到道路基层。
所述的砖混类建筑废渣再生砂粉是先对建筑废渣进行分选和预处理，去除其中的木材、橡胶、塑料、沥青、布料纤维及生活垃圾和钢筋等有机物和金属，得到的以废烧结粘土砖、废混凝土和水泥砂浆为主的砖混类建筑废渣干燥后用任意方法破碎至粒径不大于4.75mm的未筛分的细砂与细粉的混合物。
所述的偏高岭土由外掺1～2％的NaOH的高岭土在600～750℃充分煅烧后冷却得到。
所述的硅铝酸钙镁由主要包含硅、铝、钙和镁的氧化物的原料在1300～1550℃充分煅烧后用水冷却得到，其化学组成按质量计算满足：Na2O+0.658K2O＝0.2～5.8％，(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝0.70～1.30。
为改变所述的再生道路基层无机混合料的工作性与经济性及使用性能，在原料混合时可外掺一种或多种化学助剂、矿物混合材料和骨料。
砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备与施工方法技术工艺简单、施工便利、废渣利用率高并可实现混合料的零排放生产，大量替代和节省水泥和砂石，降低成本，保护生态环境并节能减排，符合我国交通和城市建设可持续绿色发展的要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。
先对建筑废渣进行分选和预处理，去除其中的木材、橡胶、塑料、沥青、布料纤维及生活垃圾等有机物和钢筋等金属材料，剩下的废渣主要由废粘土砖、废混凝土、碎砂浆片和少量玻璃陶瓷等构成，属于砖混类建筑废渣，后者经多级破碎后得到粒径不大于4.75mm的再生砂粉。由高岭土掺入1.5％的烧碱混磨后在750℃煅烧3小时后自然冷却得到偏高岭土，将其磨细，测定其勃氏比表面积为455m2/kg；将4种主要含有硅、铝、钙和镁的氧化物的原料在1300～1550℃最高煅烧温度下保温3小时，然后用水冷却得到硅铝酸钙镁，其以质量表示的化学组成满足：(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＝0.70～1.30，Na2O+0.658K2O＝0.2～5.8％，相关指标详见表1。将四种硅铝酸钙镁分别磨细，测定其比表面积大致相同，均在400～500m2/kg之间。石灰选分析纯Ca(OH)2粉，其比表面大于400m2/kg。
表1硅铝酸钙镁的煅烧温度与化学组成特点
Figure GDA0003579287790000041
参照T0843-2009无机结合料稳定材料试件制作方法制作再生基层材料圆柱试件和养生，不同及需要特别具体化之处在于：(1)将砖混再生砂粉、偏高岭土、硅铝酸钙镁和Ca(OH)2按质量百分比93～97:0～1.0:2.0～6.0:0.5～1.5混合均匀作为固相，准备模数为1.0～2.0的钠水玻璃，按其SiO2+Na2O的质量为固相的0.8～1.8％配量，用尽量少的水完全溶解钠水玻璃配成饱和溶液并冷却至室温备用。(2)参照T0804-1994无机结合料稳定材料击实试验方法测定最佳含水量与最大干密度，与标准实验方法不同之处是：1)浸润用试料为步骤(1)中的固相，浸润用水要从预定含水量中减去溶解钠水玻璃的水；2)击实前加入的稳定剂水泥用水玻璃饱和溶液代替。(3)制备基层材料试件用试模选用直径50高50的圆柱体钢模。通过最大干密度与试筒容积相乘得到的质量为试件干燥的固相与水玻璃的固相配量之和，水玻璃的固相视为其中的SiO2+Na2O，依此计算每个试件需要的各试料配量。(4)制备基层材料试块时的浸润用水量按最佳含水量减去溶解水玻璃的水量确定，在试件成型前加入的预定量的水泥用预定量的水玻璃饱和溶液替代。
保湿养护6天+20℃泡水养护1天的试件检测无测限抗压强度。各实施例相关试件的配方参数与抗压强度值详见表2。由表2可知，砖混废渣再生道路基层无机混合料中胶凝剂的掺量仅3.0～7.0％，其它全为再生砂粉，基层材料试件的7天抗压强度为3.1～8.4MPa，其最高抗压强度超过高速公路道路基层的强度要求，说明该再生无机混合料可简单经济地大比例全利用和大量消纳建筑废渣铺筑各种等级的道路基层，兼具经济与环境意义。
表2再生道路基层材料试件实施例配方参数与抗压强度
Figure GDA0003579287790000051

Claims (4)

1.砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备方法，其特征在于：将砖混类建筑废渣再生砂粉与分别磨细至勃氏比表面积大于400m2/kg的偏高岭土、硅铝酸钙镁和石灰依次按93~97 : 0~1.0 : 2.0~6.0 : 0.5~1.5的质量百分比混合均匀得到固相，其中的石灰包括主要物相组成为Ca(OH)2和与水反应生成Ca(OH)2的固体物质，石灰的掺量按其中所含的和与水反应生成的Ca(OH)2的质量计算；模数为1.0~2.0且SiO2+Na2O的质量为固相的0.8~1.8%的钠水玻璃用最佳含水量的水溶解并冷却至室温得到液相，固相与液相混合均匀得到道路基层无机混合料，其中的最佳含水量按照无机结合料稳定材料击实试验方法确定；所述的偏高岭土由外掺1~2%的NaOH的高岭土在600~750℃充分煅烧后冷却得到；所述的硅铝酸钙镁由主要包含硅、铝、钙和镁的氧化物的原料在1300~1550℃充分煅烧后用水冷却得到，其化学组成按质量计算满足：Na2 O+0.658K2 O=0.2~5.8%，(CaO+MgO)/(SiO2 +Al2 O3 )=0.70~1.30。
2.如权利要求1所述的砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的制备方法，其特征在于：所述砖混类建筑废渣再生砂粉是先对建筑废渣进行分选和预处理，去除其中的木材、橡胶、塑料、沥青、布料纤维及生活垃圾和钢筋，得到的以废烧结粘土砖、废混凝土和水泥砂浆为主的砖混类建筑废渣干燥后用任意方法破碎至粒径不大于4.75mm的未筛分的细砂与细粉的混合物。
3.采用如权利要求1或2所述方法制备的砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的施工方法，其特征在于：按照无机结合料稳定材料击实试验方法测定最大干密度，根据最大干密度确定试料配量，将配好的无机混合料按与水泥稳定材料相同的施工方法摊铺与养生得到道路基层。
4.如权利要求3所述的砖混类建筑废渣再生道路基层无机混合料的施工方法，其特征在于：为改变再生道路基层无机混合料的工作性与经济性及使用性能，在原料混合时外掺一种或多种化学助剂、矿物混合材料和骨料。
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