[发明专利]一种可循环水泥混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可循环水泥混凝土及其制备方法，其制备方法步骤依次包括：选料、初料混合配制、破碎筛分、球磨过筛、熟料煅烧和二次混合配制；所述选料步骤中制备可循环水泥混凝土的原料包括水泥、粗集料、河砂、机制砂、钢渣、粉煤灰、水和聚羧酸高效减水剂，且所述水泥、粗集料、河砂、机制砂、钢渣、粉煤灰和水的质量比为(0.50～1)：(2.00～3.50)：(0.30～0.70)：(0.40～0.85)：(0.10～0.40)：(0.10～0.40)：(0.25～0.50)，所述聚羧酸高效减水剂加入量占所述水泥质量的0.15～1.0％。本发明通过特定的混凝土配比和制备方式，在保证混凝土具有较高强度的前提下，实现了水泥‑混凝土‑水泥的完全闭路循环，极大地提高了资源利用率；同时，工艺步骤简单，有利于工业大规模应用。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是一种可循环水泥混凝土及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土是目前使用最广泛的土木工程材料，同时也是最大宗的人造材 料，仅2018年我国商品混凝土产量就高达25.47亿方。我国水泥混凝土构筑物 新建与废弃交替的高峰已经到来，由此导致的巨量废弃混凝土堆弃带来的环境 压力日趋严峻。制备水泥的原材料为石灰石、黏土和铁质校正原料，制备混凝 土的原材料为水泥、骨料(具体为砂、石)、拌合水、矿物掺合料以及一些外加 剂。目前我国高品位石灰石资源日益紧缺，同时国家为了保护生态环境，禁止 肆意开采河砂，极大地限制了水泥混凝土行业的发展。

目前对于废弃混凝土再生利用的主要途径是将其破碎、分级获取再生骨料 和再生胶凝材料。再生骨料在制备过程中，由于机械外力的作用会使其内部产 生微裂纹，同时表面附着一些旧砂浆，将会导致其制备的新的混凝土强度低。 再生胶凝材料活性低，只能将其作为一种矿物掺合料使用。该方法虽然对废弃 混凝土实现了有效利用，但其操作工艺复杂，破碎分级难度高，成为该领域最 突出的问题之一。故需要提出一种新的可循环的混凝土制备方案用于解决上述 问题。

基于水泥生料化学组成设计混凝土，使其成分与水泥生料相近，达到废弃 时可直接用作水泥生料煅烧水泥熟料以及作为混凝土骨料的目的。生产水泥的 四种氧化物主要为CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃。水泥生料中CaO含量在44％左 右，SiO₂含量在14％左右。根据CaO-SiO₂-Al₂O₃三元系统相图，配制硅酸盐水 泥熟料所要求的生料中CaO/SiO₂＝2～4。对普通废弃混凝土磨细进行XRF分析， 发现其CaO/SiO₂<2(该值根据混凝土强度等级以及原材料品质不同会有所差 异)，表明将其破碎磨细作为水泥生料时硅质成分高，钙质成分低，且大多数混 凝土中Al₂O₃、Fe₂O₃含量偏低。本发明在现有混凝土配合比设计的前提下，针 对硅质成分高，铝质、铁质成分低的特点，以机制砂为钙质校正原料，钢渣为 铁质校正原料，粉煤灰为铝质校正原料，将机制砂替代部分河砂，钢渣和粉煤 灰复掺替代部分水泥配制可循环水泥混凝土。该混凝土具有与水泥生料相同的 化学组成，当其服役期结束之后将其破碎不掺入任何校正原料直接作为水泥生 料以及混凝土骨料。如此循环，实现了水泥-混凝土-水泥全组分可持续循环利 用。该方法为水泥混凝土物质循环完全闭路化提供了技术革新，推动了建筑材 料绿色可持续发展，具有极大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可循环水泥混凝土及其制备方法，用于解决 现有技术中再生混凝土强度较低、再生凝胶材料活性较低以及制备工艺复杂的 问题。