一种建筑废弃物环保再生砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及再生环保建材技术领域，尤其涉及一种建筑废弃物环保再生砖及其制备方法。

背景技术

生活垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧过程中产生的固体废弃物，一般占焚烧垃圾的3％～5％，含有二噁英及可被水浸出浓度较高的Cd、Cr、Pb和Zn等有害重金属，这些污染物若不经处理排放可以通过污染水体和土壤危害到动、植物以及人体的健康，生活垃圾焚烧飞灰已被列入《国家危险废物名录》，未经处理不得排放。目前飞灰的处理方式一般为水泥固化后填埋处理，消耗能源资源，占用污染土地。

随着城市化发展进程，新增建筑和原有老旧建筑物的拆除重建，产生了大量建筑废弃物，据相关调研数据统计，我国每年排放建筑废弃物约14亿吨，且年均排放量随城市化进程逐年增加，而进行资源化处置的建筑废弃物占比不足5％。如何大量消耗建筑废弃物，解决建筑废弃物“垃圾围城”的发展困局，是当今社会面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑废弃物环保再生砖及其制备方法。本发明将大量建筑废弃物和飞灰制备成再生砖，实现了回收再利用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种建筑废弃物环保再生砖，按重量份数计，包括以下制备原料：

所述飞灰为生活垃圾焚烧得到的灰粒；

所述再生细骨料为建筑废弃物。

优选的，所述再生细骨料的粒径≤4.75mm，细度模数为2.8～3.0。

优选的，所述矿粉为S95矿粉或S105矿粉。

优选的，所述飞灰的比表面积为350～400m

优选的，所述水泥为32.5硅酸盐水泥。

优选的，所述水玻璃的模数为2.5～2.8。

本发明还提供了上述技术方案所述的建筑废弃物环保再生砖的制备方法，包括以下步骤：

将氢氧化钠、水玻璃和水混合，得到混合液；

将再生细骨料、矿粉、飞灰和水泥混合，得到混合料；

将所述混合料和混合液混合，得到浆料；

将所述浆料依次进行压制成型和养护，得到所述建筑废弃物环保再生砖。

优选的，所述压制成型的过程为：以1～2KN/s的加载速率加载至150～200KN后，以4～6KN/s的加载速率加载至260～350KN。

优选的，所述养护以喷雾养护的方式养护28天。

本发明提供了一种建筑废弃物环保再生砖，按重量份数计，包括以下制备原料：再生细骨料400～500份，矿粉33～45份，飞灰8.3～11.3份，水泥10～15份，水玻璃5.5～7.5份，氢氧化钠3.7～5.0份和水90～105份；所述飞灰为生活垃圾焚烧得到的灰粒；所述再生细骨料为建筑废弃物。

较现有技术，本发明所述技术方案具有以下有益效果：

1)可以大量消耗飞灰和建筑废弃物，不仅可以节约原材料成本，还可以解决飞灰和建筑废弃物占用土地、污染环境的困扰；

2)再生细骨料较天然骨料具有更高的孔隙率，更高的吸水率，可将飞灰中的有毒有害离子吸附进再生骨料孔隙中，同时，再生骨料中未水化的胶凝材料会与新拌胶凝材料起到协同固化重金属离子等有毒有害离子的作用，较天然骨料再生砖具有更好的危废固化效果；

3)本发明利用氢氧化钠可以得到碱激发胶凝材料固化结构，其相比水泥有更好的抗酸、碱、氯盐和硫酸盐等化学介质侵蚀性能，更高的抗裂性能。本发明可长期有效固化封锁飞灰中的重金属离子，同时将危废作为原材料形成再生产品，变废为宝，提供一种新的环保危废处理方案；

4)所述飞灰存在一定潜在的火山活性，可被碱激发剂(氢氧化钠)激发，同时飞灰中含有较多的氧化钙，对氢氧化钠激发后的胶凝材料具有促凝增强作用，对提高再生砖早期强度有利；

本发明还提供了上述技术方案所述的建筑废弃物环保再生砖的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化钠、水玻璃和水混合，得到混合液；将再生细骨料、矿粉、飞灰和水泥混合，得到混合料；将所述混合料和混合液混合，得到浆料；将所述浆料依次进行压制成型和养护，得到所述建筑废弃物环保再生砖。所述制备工艺简单，可实现工业化批量生产。

具体实施方式

本发明提供了一种建筑废弃物环保再生砖，按重量份数计，包括以下制备原料：

所述飞灰为生活垃圾焚烧得到的灰粒；

所述再生细骨料为建筑废弃物。

按重量份数计，本发明提供的建筑废弃物环保再生砖的制备原料包括400～500份的再生细骨料。在本发明中，所述再生细骨料的粒径优选为≤4.75mm，细度模数优选为2.8～3.0，更优选为2.9。在本发明中，所述再生细骨料的来源优选为破碎后的建筑废弃物；所述建筑废弃物优选包括石子、砖块和砂浆中的一种或几种。

以所述再生细骨料的质量份数计，本发明提供的建筑废弃物环保再生砖的制备原料还包括33～45份的矿粉。在本发明中，所述矿粉优选为S95矿粉或S105矿粉。在本发明中，所述矿粉的作用是被激发后形成的胶凝物质(水化硅酸钙、水化铝酸钙等)给建筑废弃物环保再生砖提供后期强度。

以所述再生细骨料的质量份数计，本发明提供的建筑废弃物环保再生砖的制备原料还包括8.3～11.3份的飞灰；所述飞灰为生活垃圾焚烧得到的灰粒。在本发明中，所述灰粒优选来自烟气净化系统捕集物或烟道及烟囱底部沉降的底灰。在本发明中，所述飞灰的比表面积优选为350～400m

以所述再生细骨料的质量份数计，本发明提供的建筑废弃物环保再生砖的制备原料还包括10～15份水泥，优选为11～13份。在本发明中，所述水泥为32.5硅酸盐水泥。在本发明中，所述水泥作为胶凝材料，选用32.5硅酸盐水泥的作用是提供建筑废弃物环保再生砖早期强度。

以所述再生细骨料的质量份数计，本发明提供的建筑废弃物环保再生砖的制备原料还包括5.5～7.5份的水玻璃，优选为6～7份。在本发明中，所述水玻璃的模数优选为2.5～2.8，更优选为2.6～2.7。在本发明中，所述水玻璃的作用是激发矿粉形成胶凝物质。

以所述再生细骨料的质量份数计，本发明提供的建筑废弃物环保再生砖的制备原料还包括3.7～5.0份氢氧化钠，优选为4.0～4.5份。在本发明中，所述氢氧化钠优选为工业级片状氢氧化钠；所述工业级片状氢氧化钠的纯度优选≥99％。在本发明中，所述氢氧化钠的作用是激发矿粉形成胶凝物质。

本发明还提供了上述技术方案所述的建筑废弃物环保再生砖的制备方法，包括以下步骤：

将氢氧化钠、水玻璃和水混合，得到混合液；

将再生细骨料、矿粉、飞灰和水泥混合，得到混合料；

将所述混合料和混合液混合，得到浆料；

将所述浆料依次进行压制成型和养护，得到所述建筑废弃物环保再生砖。

本发明将氢氧化钠、水玻璃和水混合，得到混合液。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。

本发明将再生细骨料、矿粉、飞灰和水泥混合，得到混合料。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的转速没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的转速进行即可。在本发明中，所述搅拌的时间优选为30～60s，更优选为40～50s。在本发明中，所述搅拌优选为砂浆搅拌机中进行。

得到混合液和混合料后，本发明将所述混合料和混合液溶液混合，得到浆料。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的转速没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的转速进行即可。在本发明中，所述搅拌的时间优选为240～300s，更优选为260～280s。

得到浆料后，本发明将所述浆料依次进行压制成型和养护，得到所述建筑废弃物环保再生砖。在本发明中，所述压制成型的操作过程优选为：将所述浆料装入砖模具中，压实后用混凝土压力机压制成型。在本发明中，所述压制成型的过程优选为：以1～2KN/s的加载速率加载至150～200KN后，以4～6KN/s的加载速率加载至260～350KN；更优选为以1KN/s的加载速率加载至150KN后，以4KN/s的加载速率加载至260KN，或以1.5KN/s的加载速率加载至180KN后，以5KN/s的加载速率加载至300KN，或以2KN/s的加载速率加载至200KN后，以6KN/s的加载速率加载至350KN。

所述压制成型后，本发明还优选包括将压制成型后得到的试块依次进行第一养护和脱膜。本发明对所述第一养护的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式进行即可。在本发明中，所述第一养护的时间优选为24h。本发明对所述脱膜的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。

在本发明中，所述养护优选以喷雾养护的方式养护28天。所述养护的温度优选为室温，更优选为20℃。

下面结合实施例对本发明提供的一种建筑废弃物环保再生砖及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

注：实施例1～3中的质量份可以理解为下述原料的用量不受单位级别的限制，即可以为实验室级别的“g”或“kg”等，也可以为工业生产级别的“t”等；

实施例1

建筑废弃物环保再生砖的制备原料：400份粒径≤4.75mm，细度模数为2.8～3.0的再生细骨料；33份S95级矿粉；8.3份比表面积为350～400m

制备方法：

将氢氧化钠、水玻璃和水混合，得到混合液；

将再生细骨料、矿粉、飞灰和水泥加入到砂浆搅拌机中搅拌30s，得到混合料；

将所述混合液和混合料混合后，搅拌240s，得到浆料；

将所述浆料装入砖模具中，压实后用混凝土压力机压制成型，为以1KN/s的加载速率加载至150KN后，以4KN/s的加载速率加载至260KN，压实后在室温下进行养护24h后脱膜，再以喷雾养护的方式养护28天后，得到所述建筑废弃物环保再生砖；

按照JG/T505-2016《建筑垃圾再生骨料实心砖》和GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准》，测试建筑废弃物环保再生砖及重金属离子浸出，测试结果为：环保再生砖中Cu浸出浓度是0.0055mg/L，Zn浸出浓度是0.0116mg/L，Pb浸出浓度是0.0098mg/L。重金属离子浸出均满足标准限值要求；所述建筑废弃物环保再生砖可满足MU5.0标号建筑垃圾再生骨料实心砖的要求，重金属离子浸出均满足标准限值要求。

实施例2

建筑废弃物环保再生砖的制备原料：450份粒径≤4.75mm，细度模数为2.8～3.0的再生细骨料；38份S95级矿粉；9.8份比表面积为350～400m

制备方法：

将氢氧化钠、水玻璃和水混合，得到混合液；

将再生细骨料、矿粉、飞灰和水泥加入到砂浆搅拌机中搅拌45s，得到混合料；

将所述混合液和混合料混合后，搅拌270s，得到浆料；

将所述浆料装入砖模具中，压实后用混凝土压力机压制成型，为以1.5KN/s的加载速率加载至180KN后，以5KN/s的加载速率加载至300KN，压实后在室温下进行养护24h后脱膜，再以喷雾养护的方式养护28天后，得到所述建筑废弃物环保再生砖；

按照JG/T505-2016《建筑垃圾再生骨料实心砖》和GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准》，测试建筑废弃物环保再生砖及重金属离子浸出，测试结果为：环保再生砖中Cu浸出浓度是0.0107mg/L，Zn浸出浓度是0.0237mg/L，Pb浸出浓度是0.0266mg/L。重金属离子浸出均满足标准限值要求；所述建筑废弃物环保再生砖可满足MU5.0标号建筑垃圾再生骨料实心砖的要求，重金属离子浸出均满足标准限值要求。

实施例3

建筑废弃物环保再生砖的制备原料：500份粒径≤4.75mm，细度模数为2.8～3.0的再生细骨料；45份S95级矿粉；11.3份比表面积为350～400m

制备方法：

将氢氧化钠、水玻璃和水混合，得到混合液；

将再生细骨料、矿粉、飞灰和水泥加入到砂浆搅拌机中搅拌60s，得到混合料；

将所述混合液和混合料混合后，搅拌300s，得到浆料；

将所述浆料装入砖模具中，压实后用混凝土压力机压制成型，为以2KN/s的加载速率加载至200KN后，以6KN/s的加载速率加载至350KN，压实后在室温下进行养护24h后脱膜，再以喷雾养护的方式养护28天后，得到所述建筑废弃物环保再生砖；

按照JG/T505-2016《建筑垃圾再生骨料实心砖》和GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准》，测试建筑废弃物环保再生砖及重金属离子浸出，测试结果为：环保再生砖中Cu浸出浓度是0.0154mg/L，Zn浸出浓度是0.0328mg/L，Pb浸出浓度是0.0384mg/L。重金属离子浸出均满足标准限值要求；所述建筑废弃物环保再生砖可满足MU5.0标号建筑垃圾再生骨料实心砖的要求，重金属离子浸出均满足标准限值要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。