一种建筑用合成砂及其制备方法与流程

1.本发明涉及建材领域，特别涉及一种建筑用合成砂及其制备方法。


背景技术：

2.随着地铁等基建工作的大量展开，工程渣土的处理也成为一大隐患。常规资源化利用有回填、围海造田、堆山造景、废渣制砖等。其中，大部分渣土不能就近利用，处理困难，运费较高。偏内陆地区回填需求不大，造景烧砖等需求不大，造成大量渣土堆放，存在远距离转运现象。
3.而且，工程渣土属于建筑垃圾，并不能像正常原料一样存在良好的性能而用于制备各种材料。工程程渣土和工程泥浆作为工程建设的“副产品”引起了国家的重视。工程渣土包括厝构渣士、地连墙渣上、基坑涾士，其中厝构渣土是工程渣士的主要成分。工程泥浆包括盾构泥浆、桩基泥浆、地连墙泥浆三种，其中盾枸泥浆占工程泥浆的主要成分。交通运输在过去的几十年里取得了飞速的发展，它一方面带来了整个社会的进步和人们生活水平的提高门，另一方市场以前所未有的速率改变着人类的环境和生活方式。在铁路和公路项月中，隧道工程占有相当大的比例。修建隧道不仅有效利用了地下空间，还解决了交通问题。但目前国内外隧道施工的方法主要是盾构法，这种方法在施工过程中会产生大量的工程渣土和工程泥浆。根据《2019年度中国城市轨道交通线路桃况》，2019年新增轨道交通里得970km.按照按洞径 6m保守估计，松散系数取1.5，每千米地铁盾构隧道施工至少产生4.5万 m3的渣土，2019年盾沟隧道至少产生了4365万m3的工程渣土。以渣土处理的市场价格200元/m3来计算，2019年的盾构渣土处置费将需要87亿元。大量未经处理的工程渣土堆积，会侵片土地污染土壤和水体。大量工程渣土的无序处理与无效利用，会制约城市发展，影响我国绿色经济的发展。我国建筑垃圾数量巨大，但资源化路径不明，国内大规模投入生产的建筑垃圾资源化生产线很小，总体的资源化利用率人约为10％，如何使其转变为有用资源面临较大挑战。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种建筑用合成砂及其制备方法。本发明提供的建筑用合成砂，将工程渣土处理后作为主要原料，能够制备出合成砂，且符合建筑合成砂的技术指标，使工程渣土得以资源化利用，制备出合格建材。
5.本发明提供了一种建筑用合成砂，由包括以下质量比组分的原料制得：
6.7.所述洗沙泥通过以下方法制得：
8.将工程渣土与水混合通过洗沙机进行清洗过滤，分别得到细砂和洗沙泥。
9.优选的，所述洗泥沙的制备过程中，所述工程渣土与水的质量比为1∶ (1.5～3)。
10.优选的，所述ph调节剂选自熟石灰、生石灰、碳酸钙和氢氧化钠中的一种或多种。
11.优选的，所述固化剂选自矿粉、钢渣、脱硫石膏、钛石膏和粉煤灰中的一种或几种。
12.优选的，所述早强剂选自水泥、硅灰和水玻璃中的一种或多种。
13.优选的，所述工艺辅剂为减水剂和絮凝剂。
14.优选的，所述减水剂选自聚羧酸减水剂和萘系减水剂中的一种或多种。
15.优选的，所述絮凝剂选自硫酸铁、硫酸铝、氯化铝和氯化铁中的一种或多种。
16.本发明还提供了一种上述技术方案中所述的建筑用合成砂的制备方法，包括以下步骤：
17.a)将洗沙泥和工艺辅剂混合并压滤脱水，得到滤饼；
18.b)将所述滤饼与固化剂、早强剂和ph调节剂混合造粒，养护，得到合成砂。
19.优选的，所述步骤b)中，所述养护的条件为：温度15～70℃，湿度 50～100％rh，时长12～72h。
20.本发明提供的建筑用合成砂，将洗沙泥、ph调节剂、固化剂、早强剂与工艺辅剂按照一定比例制得，其中，洗沙泥是通过对工程渣土进行清洗过滤而得。将上述特定物料搭配，能够获得符合国家标准的建筑用砂，可用作结构混凝土等要求较高的混凝土骨料，而且使废弃工程渣土实现100％资源化利用，处理量大，可就近处理，大大缓解了工程渣土大量堆积的问题。
21.试验结果表明，本发明所得合成砂的单级最大压碎指标达到8.4％以下，坚固质量损失在6％以下，饱和面干吸水率在7％以下，各项结果均符合标准 gb/t14684-2011《建设用砂》的要求。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本发明制备建筑用合成砂的工艺流程图。
具体实施方式
24.本发明提供了一种建筑用合成砂，由包括以下质量比组分的原料制得：
25.26.所述洗泥沙通过以下方法制得：
27.将工程渣土与水混合通过洗沙机进行清洗过滤，分别得到细砂和洗沙泥。
28.本发明提供的建筑用合成砂，将洗沙泥、ph调节剂、固化剂、早强剂与工艺辅剂按照一定比例制得，其中，洗沙泥是通过对工程渣土进行清洗过滤而得。将上述特定物料搭配，能够获得符合国家标准的建筑用砂，可用作结构混凝土等要求较高的混凝土骨料，而且使废弃工程渣土实现100％资源化利用，大大缓解了工程渣土大量堆积的问题。
29.本发明中，所述洗沙泥通过以下方法制得：将工程渣土与水混合通过洗沙机进行清洗过滤，分别得到细砂和洗沙泥。其中，所述工程渣土与水的质量比优选为1∶(1.5～3)，具体可为1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0。经清洗过滤后，分别得到细砂和洗沙泥，其中，细砂可作为建筑用砂直接出售，洗沙泥(即泥浆)作为本发明合成砂的主要原料。
30.本发明中，所述洗沙泥的用量为80％～95％，具体可为80％、81％、82％、 83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、92.8％、93％、 94％、95％。
31.本发明中，所述ph调节剂优选为碱性调节剂，使体系ph达到≥8.5，在该条件下有利于材料的固化反应。本发明中，所述碱性调节剂优选为熟石灰、生石灰、碳酸钙和氢氧化钠中的一种或多种。本发明中，所述ph调节剂的用量为0％～5％，优选不为0％，具体可为1.0％、1.2％、1.9％、2.1％、2.3％、2.6％、 2.8％、3.0％、3.6％、3.8％、4.0％、4.6％、5.0％。
32.本发明中，所述固化剂优选为矿粉、钢渣、脱硫石膏、钛石膏和粉煤灰中的一种或几种。其中，所述矿粉的粒度优选为≤200目。所述钢渣的粒度优选为≤150目。所述粉煤灰优选为一级粉煤灰。本发明中，所述固化剂的用量为0％～13％，优选不为0％，具体可为0.2％、0.8％、1.2％、1.8％、2.3％、2.8％、 3.4％、4.0％、4.8％、5.5％、6.5％、7.3％、8.6％、12.77％。在本发明的一些实施例中，固化剂为钢渣、矿粉和钛石膏；在本发明的另一些实施例中，固化剂为矿粉和钛石膏；在本发明的另一些实施例中，固化剂为脱硫石膏和钢渣；在本发明的另一些实施例中，固化剂为粉煤灰和钢渣；在本发明的另一些实施例中，固化剂为钢渣和矿粉；在本发明的另一些实施例中，固化剂为脱硫石膏；在本发明的另一些实施例中，固化剂为矿粉；在本发明的另一些实施例中，固化剂为钢渣；在本发明的另一些实施例中，固化剂为粉煤灰。
33.本发明中，所述早强剂优选为水泥、硅灰和水玻璃中的一种或多种。其中，所述水泥优选为425硅酸盐水泥。本发明中，所述早强剂的用量为 0.1％～5％，具体可为0.10％、0.35％、1.20％、1.60％、2.20％、2.30％、2.40％、 3.00％、3.22％、4.33％、4.93％、5.00％。在本发明的一些实施例中，早强剂为硅灰。在本发明的另一些实施例中，早强剂为水玻璃；在本发明的另一些实施例中，早强剂为水泥；在本发明的另一些实施例中，早强剂为水泥和水玻璃；在本发明的另一些实施例中，早强剂为水玻璃和硅灰；在本发明的另一些实施例中，早强剂为水泥和硅灰。
34.本发明中，所述工艺辅剂优选为减水剂和絮凝剂。其中，所述减水剂优选为聚羧酸减水剂和萘系减水剂中的一种或多种。所述絮凝剂优选为硫酸铁、硫酸铝、氯化铝和氯化铁中的一种或多种。本发明中，所述工艺辅剂的用量为0％～1％，且不为端点0％，具体可为0.05％、0.10％、0.18％、0.20％、0.30％、 0.60％、0.80％、1.00％。其中，所述减水剂的用量为0％～1％，且不为端点0，具体可为0.04％、0.08％、0.1％、0.17％、0.175％、0.185％、
0.2％、0.25％、 0.28％、0.3％、0.4％、0.5％、0.56％、0.6％、0.7％、0.72％、0.8％、0.9％、1.0％；所述絮凝剂的用量为0％～0.1％，且不为端点0，具体可为0.005％、0.01％、 0.015％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％。
35.本发明还提供了一种上述技术方案中所述的建筑用合成砂的制备方法，包括以下步骤：
36.a)将洗沙泥和工艺辅剂混合并压滤脱水，得到滤饼；
37.b)将所述滤饼与固化剂、早强剂和ph调节剂混合造粒，养护，得到合成砂。
38.其中，所述洗沙泥、工艺辅剂、固化剂、早强剂和ph调节剂的种类及用量等均与前文技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。
39.参见图1，图1为本发明制备建筑用合成砂的工艺流程图。
40.关于步骤a)：
41.本发明将洗沙泥和工艺辅剂进行混合的方式没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的常规混料方式将物料混匀即可。经混合后，进行压滤脱水，优选压滤至滤饼含水率为15％～23％。
42.关于步骤b)：
43.本发明将所述滤饼与固化剂、早强剂和ph调节剂进行混合造粒的方式没有特殊限制，按照本领域常规造粒方式进行即可。经造粒后，进行养护。本发明中，所述养护的温度优选为15～70℃，具体可为15℃、20℃、25℃、30℃、 35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃。所述养护的湿度优选为50～100％rh，具体可为50％rh、55％rh、60％rh、65％rh、70％rh、75％rh、 80％rh、85％rh、90％rh、95％rh、100％rh。所述养护的时间优选为12～72h，具体可为12h、24h、36h、48h、60h、72h。经上述养护后，得到合成砂产品。
44.本发明经上述步骤a)，洗沙泥在絮凝剂作用下发生絮凝沉降，同时减水剂作用下增加流动性与透气透水性，降低压滤难度，得到含水率更低的滤饼；通过步骤b)，在碱性条件下生成碳酸镁石、水碳镁石、钙矾石等高胶结强度物质，使得洗砂泥固化具有强度，得到性能良好的合成砂。
45.本发明提供的建筑用合成砂，将洗沙泥、ph调节剂、固化剂、早强剂与工艺辅剂按照一定比例制得，其中，洗沙泥是通过对工程渣土进行清洗过滤而得。将上述特定物料搭配，能够获得符合国家标准的建筑用砂，可用作结构混凝土等要求较高的混凝土骨料，而且使废弃工程渣土实现100％资源化利用，大大缓解了工程渣土大量堆积的问题。
46.试验结果表明，本发明所得合成砂的单级最大压碎指标达到4.1％以上，坚固质量损失在6％以下，饱和面干吸水率在7％以下，各项结果均符合标准 gb/t14684-2011《建设用砂》的要求。
47.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中，水泥为425硅酸盐水泥，粉煤灰为一级粉煤灰，矿粉的粒度≤200目，钢渣的粒度≤150目。
48.实施例1
49.1、原料：
[0050][0051][0052]
其中，所述洗沙泥通过以下方法制得：将工程渣土与水按质量比1∶2混合通过洗沙机进行清洗过滤，分别得到细砂和洗沙泥。
[0053]
2、制备：
[0054]
将洗沙泥与絮凝剂、减水剂混合均匀，然后压滤脱水，得到含水率为22％的滤饼。将滤饼与固化剂、早强剂和ph调节剂混合造粒，然后进行养护(温度15℃、湿度50％rh、时间12h)，得到合成砂。
[0055]
实施例2
[0056]
1、原料：
[0057][0058]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0059]
2、制备：同实施例1。
[0060]
实施例3
[0061]
1、原料：
[0062][0063]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0064]
2、制备：同实施例1。
[0065]
实施例4
[0066]
1、原料：
[0067][0068][0069]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0070]
2、制备：同实施例1。
[0071]
实施例5
[0072]
1、原料：
[0073][0074]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0075]
2、制备：同实施例1。
[0076]
实施例6
[0077]
1、原料：
[0078][0079]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0080]
2、制备：同实施例1。
[0081]
实施例7
[0082]
1、原料：
[0083]
[0084][0085]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0086]
2、制备：同实施例1。
[0087]
实施例8
[0088]
1、原料：
[0089][0090]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0091]
2、制备：同实施例1。
[0092]
实施例9
[0093]
1、原料：
[0094][0095]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0096]
2、制备：同实施例1。
[0097]
实施例10
[0098]
1、原料：
[0099]
[0100][0101]
其中，所述洗沙泥的制备同实施例1。
[0102]
2、制备：同实施例1。
[0103]
实施例11：性能测试
[0104]
分别对实施例1～10所得合成砂进行性能各项性能测试，结果参见表1。其中，单级量最大压碎指标的测试参照gb/t14684-2011《建设用砂》，该值越小，代表强度越高。坚固质量损失的测试参照gb/t14684-2011《建设用砂》，该值越小，代表抵抗破裂能力越好。饱和面干吸水率的测试参照 gb/t14684-2011《建设用砂》，该值越小，代表活易性越好，该值主要用于混凝土的配比，影响混凝土的用水量和骨料用量。
[0105]
表1实施例1～10的原料配比及所得合成砂的性能
[0106][0107]
由1测试结果可以看出，本发明实施例1～10所得合成砂的单级最大压碎指标达到8.4％以下、可低至4.1％，坚固质量损失在6％以下，饱和面干吸水率在7％以下，各项结果均符合标准gb/t14684-2011《建设用砂》的要求。
[0108]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种建筑用合成砂，其特征在于，由包括以下质量比组分的原料制得：所述洗沙泥通过以下方法制得：将工程渣土与水混合通过洗沙机进行清洗过滤，分别得到细砂和洗沙泥。2.根据权利要求1所述的合成砂，其特征在于，所述洗泥沙的制备过程中，所述工程渣土与水的质量比为1∶(1.5～3)。3.根据权利要求1所述的合成砂，其特征在于，所述ph调节剂选自熟石灰、生石灰、碳酸钙和氢氧化钠中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的合成砂，其特征在于，所述固化剂选自矿粉、钢渣、脱硫石膏、钛石膏和粉煤灰中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的合成砂，其特征在于，所述早强剂选自水泥、硅灰和水玻璃中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的合成砂，其特征在于，所述工艺辅剂为减水剂和絮凝剂。7.根据权利要求6所述的合成砂，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸减水剂和萘系减水剂中的一种或多种。8.根据权利要求6所述的合成砂，其特征在于，所述絮凝剂选自硫酸铁、硫酸铝、氯化铝和氯化铁中的一种或多种。9.一种权利要求1～8中任一项所述的建筑用合成砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将洗沙泥和工艺辅剂混合并压滤脱水，得到滤饼；b)将所述滤饼与固化剂、早强剂和ph调节剂混合造粒，养护，得到合成砂。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述养护的条件为：温度15～70℃，湿度50～100％rh，时长12～72h。

技术总结
本发明提供了一种建筑用合成砂及其制备方法。本发明提供的建筑用合成砂由包括以下质量比组分的原料制得：80％～95％的洗沙泥，0％～5％的pH调节剂，0％～13％的固化剂，0.1％～5％的早强剂，0％～1％的工艺辅剂；其中，所述洗泥沙通过以下方法制得：将工程渣土与水混合通过洗沙机进行清洗过滤，分别得到细砂和洗沙泥。本发明将洗沙泥、pH调节剂、固化剂、早强剂与工艺辅剂按照一定比例制得，能够获得符合国家标准的建筑用砂，可用作结构混凝土等要求较高的混凝土骨料，而且使废弃工程渣土实现100％资源化利用，大大缓解了工程渣土大量堆积的问题。积的问题。


技术研发人员：王希宏 贾屹海 何伟发 黄文海 王川行
受保护的技术使用者：广东清大同科环保技术有限公司
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2023/9/23