一种利用混凝土残渣制备复合矿物掺合料的生产工艺

技术领域

本发明属于混凝土残渣处理技术领域，具体涉及一种利用生产商品混凝土过程中残留的混凝土残渣制备复合矿物掺合料的生产工艺。

背景技术

当前，由于城市的迅速发展，乡村转化城镇的工程不断增多，现代化建设不断加快，大量的建筑施工要使用大量的混凝土，混凝土产量也在不断增长，因此导致商品混凝土搅拌站(商混站)的增多。商混站的增多带来了很多优点，但同时也产生大量残渣，大量残渣被随意排放，对环境造成了极大的污染。商混站在生产混凝土的过程中，需要对设备进行清洗，清洗搅拌车及搅拌机组时产生大量的混凝土残渣废浆，废浆中含有外加剂、水泥和沙子等物质，对于这些产生的大量残渣废浆，有些小型公司和施工人员为减少生产成本而免去处理废弃物的环节，直接选择将这些废弃物堆弃在乡村等人烟稀少的空旷位置，这不仅造成了环境的污染，而且还占用了土地，减少了土地的利用率。

近年来，随着环保理念在人们生产生活中的融合，我国的混凝土搅拌站逐步实现了残渣的循环利用，残渣循环利用研究的发展需要长期的技术经验。在处理残渣时，大多数搅拌站显示出随意性，缺少硬性要求，加之研究力度不足，最终导致了混凝土残渣的不合理回收。国内外专家学者就建筑垃圾再生混凝土领域开展了深入研究，但对混凝土生产过程中产生的残渣处理问题目前尚未有人关注。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种利用混凝土残渣制备复合矿物掺合料的生产工艺，该工艺实现混凝土生产过程中的废浆再利用，减少环境污染和资源浪费。通过对商品混凝土搅拌站在冲洗罐车和搅拌机过程中产生的废浆进行烘干磨细，再与多种活性矿物组分组合，制备混凝土用复合矿物掺合料，制备得到的复合矿物掺合料能够与水泥共同作为凝胶材料制备混凝土。

本发明的技术方案是：

一种利用混凝土残渣制备复合矿物掺合料的生产工艺，将混凝土残渣浆体烘干后磨细，与熟料、硅灰、矿粉按一定比例复合，利用多元复合技术制备复合矿物掺合料；多元复合就是指将磨细后的残渣与熟料、硅灰、矿粉按比例混合制备具有活性高、强度好的绿色矿物掺合料；具体包括如下步骤：

(1)混凝土残渣浆体的选取：选取并收集液面10cm以下的混凝土残渣浆体；

(2)烘箱烘干：取用的残渣浆体立即使用烘箱烘干；

(3)粉磨及粒度检测：烘干后的残渣采用粉磨机粉磨，对粉磨后的残渣细粉样品进行粒度检测；

(4)复合矿物掺合料的掺量确定：根据磨细后的残渣细粉与熟料、硅灰、矿粉的掺量，设计正交试验；

(5)确定最佳配合比范围：确定复合矿物掺合料中各原料掺量的最佳配合比范围。

进一步的，所述步骤(3)中粉磨时间为10～60s，粉磨后的残渣细粉样品采用激光粒度仪检测其粒度。对废渣按10s、30s、60s不同时间进行粉磨，并用激光粒度仪检测其粒度，根据粉磨时间与粒度关系，粉磨时间越长废渣的粒度越小，优选粉磨时间为60s，平均粒径(Dav)为12.22μm，等同于1000目分子筛，属超细粉料。

进一步的，所述步骤(3)的粉磨时间为60s，粉磨后的残渣细粉的平均粒径为12.22μm。

进一步的，所述步骤(4)中选用硅灰、熟料、矿粉和总掺量作为因素，设置四因素三水平正交试验；所述总掺量是指硅灰、熟料、矿粉和残渣细粉的总掺量。

进一步的，所述步骤(5)中确定复合矿物掺合料中各原料掺量的最佳配合比范围为：硅灰掺量占总胶凝材料2.5％～5.0％，矿粉占总胶凝材料2.5％～7.5％，熟料占总胶凝材料2.5％～7.5％，复合矿物掺合料占总胶凝材料的45％～60％。

进一步的，制备得到的所述复合矿物掺合料的原料组成包括混凝土残渣细粉、硅灰、熟料和矿粉；其中，硅灰掺量占总胶凝材料2.5％～5.0％，矿粉占总胶凝材料2.5％～7.5％，熟料占总胶凝材料2.5％～7.5％，复合矿物掺合料占总胶凝材料45％～60％。

进一步的，采用所述复合矿物掺合料制备得到的胶砂28d强度均能达到95％以上。

本发明的有益效果：

(1)本发明在混凝土材料科学理论的指导下，将取自商混站的混凝土残渣浆体固化后磨细，与其他活性矿物掺合料即熟料、硅灰、矿粉等按一定比例复合，利用多元复合技术制备高活性的新型矿物掺合料，掺入混凝土中，可以减少大孔，细化以后水化程度更大，孔隙得到了有效填充，同时提高混凝土自身的密实度，减少裂缝和有害孔，提升混凝土在实际服役期间的性能，不仅实现了废物的资源化利用，减少工业废物对环境资源的污染浪费，同时也可获得一定程度的社会经济效益。

(2)本发明制备得到的复合矿物掺合料可大掺量的替代水泥，大幅度降低水泥用量；同时可以节约石灰石资源、能源，同时减少二氧化碳的排放；利用本发明的矿物掺合料配制的再生混凝土拥有良好的强度，胶砂28d强度均能达到95％以上。

附图说明

图1为本发明所提供的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种利用混凝土残渣制备复合矿物掺合料的生产工艺，其具体步骤为：

(1)混凝土残渣浆体的选取：从商混站中选取并采集液面10cm以下的混凝土残渣浆体，同时记录每一步骤的指标数据；

(2)烘箱烘干：取用的残渣浆体立即使用烘箱烘干；

(3)粉磨及粒度检测：

烘干后的残渣采用粉磨机粉磨，粉磨时间分别为10s、30s、60s，对不同时间粉磨后的残渣细粉样品采用激光粒度仪进行粒度检测，发现粉磨时间越长废渣的粒度越小；其中粉磨时间为60s的粉磨后样品的平均粒径(Dav)为12.22μm，等同于1000目分子筛，属超细粉料；因此优选粉磨时间60s；

(4)复合矿物掺合料的掺量确定：

根据磨细后的残渣与熟料、硅灰、矿粉的掺量，将硅灰、熟料、矿粉和总掺量作为四个因素，分别选取不同的数值进行组合，设置四因素三水平正交试验；

以下通过具体实验数据的分析过程来说明本正交试验方法在本实施例中的应用。假定总掺量、熟料、硅灰和矿粉分别为因素A、因素B、因素C和因素D，A、B、C、D四个因素的取值分别如下：总掺量(因素A)：45％、50％、60％；熟料掺量(因素B)：2.5％、5.0％、7.5％；硅灰掺量(因素C)：2.5％、3.5％、4.5％；矿粉掺量(因素D)：2.5％、5.0％、7.5％。按照原始正交表的形式形成如表1所示的参数数据组合：

表1正交试验设计因素水平表

正交试验配合比采用胶凝材料与砂子的比例为1:3，其中因素A的水平1为水泥掺加55％，残渣细粉复掺制备的矿物掺合料掺加45％；水平2为水泥掺加50％，残渣细粉复掺制备的矿物掺合料掺加50％，水平3为水泥掺加40％，残渣细粉复掺制备的矿物掺合料掺加60％；水灰比均为0.5；正交试验组配合比见表2：

表2正交试验配合比

(5)确定最佳配合比范围：

以抗压、抗折强度和不同龄期活性为指标，设计如下表3和表4所示的试验，得到最优配合比范围，即硅灰掺量占总胶凝材料2.5％～5.0％，矿粉占总胶凝材料2.5％～7.5％，熟料占总胶凝材料2.5％～7.5％，复合矿物掺合料占总胶凝材料45％～60％。

表3正交试验组试块强度

由上述表3可知，利用该残渣制备的复合矿物掺合料制备得到的胶砂经过强度试验验证，在第28d强度均能达到95％以上；利用本实施例方法制备的复合矿物掺合料生产再生混凝土，可提高混凝土自身密实度，减少裂缝和有害孔，提升混凝土服役性能。

表4不同龄期活性

上述说明仅为本发明的优选实施例，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，并非是对本发明的限制，显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化，凡在本发明的内容范围内所做出的任何修改、等同替换、改型等，均应包含在本发明的专利保护范围之内。