一种环保再生混凝土和制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种环保再生混凝土和制备方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快，对原有建筑物的拆除、改造，废弃混凝土排放量与日俱增。废弃混凝土传统的处理方法主要是将其运往郊外堆放或填埋，不仅要花费大量的运费，给环境造成二次污染，而且要占用大量宝贵的土地资源，并且简单地遗弃也是对自然资源的极大浪费。再生骨料混凝土的开发和应用，一方面解决了大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题；另一方面，用建筑垃圾循环再生骨料替代天然骨料，可以减少建筑业对天然骨料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，从根本上解决了天然骨料的日益匮乏和大量砂石开采对生态环境的破坏，保护了人类的生存环境，符合可持续发展的要求。虽然减水剂等添加剂的加入在改善再生混凝土流动度、强度等方面能够起到一定的作用，但由于再生骨料是将废弃的建筑物材料经分类、筛选、破碎、分级等多道步骤获得，与天然骨料相比，再生骨料存在孔隙率高、吸水率大、强度低等缺点，仍然无法保证混凝土的强度等。

2、磷作为一种重要的原料，在工农业中被广泛使用，其主要以磷酸盐的形式存在于水体中。过量的磷通过污水排放以及农业径流大量地排放进地表水中，导致水体富营养化，严重影响了人们的生活。目前用于水体中除磷的方法主要有化学沉淀法、生物法以及吸附法等。其中化学法通常需要添加除磷剂进行沉淀处理，该方法效率高，但需要添加大量除磷剂耗费也较大；生物法是对剩余污泥进行处理，将磷酸盐与污泥一起排放，成本低但去除效果不佳；吸附法易设计、易操作、成本低，因此被公认为是一种从含磷水体中除磷的有效方法。吸附法的关键在于寻求合适的吸附剂，目前在水处理中常用的除磷吸附剂有活性炭、金属氧化物、氢氧化物和树脂等。然而，实际要进行除磷处理的应用效果不佳，均有吸附剂制备困难、成本高且对环境有污染、吸附效果差等缺点。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种环保再生混凝土，该环保再生混凝土在利用再生骨料的基础上，结合使用类水滑石，从而使再生混凝土具有除磷作用，能够广泛应用于农业污水的水体净化中。

2、本发明还提出上述环保再生混凝土的制备方法。

3、本发明还提出上述环保再生混凝土的应用。

4、根据本发明的第一方面，提出了一种环保再生混凝土，所述环保再生混凝土包括以下组分：再生粗骨料、天然粗骨料、水泥、粉煤灰、天然砂、减水剂和类水滑石；

5、所述类水滑石为双金属氢氧化物；

6、所述双金属氢氧化物选自镁铝氢氧化物、锌铝氢氧化物和镁铬氢氧化物中的任意一种。

7、在本发明的一些实施方式中，所述类水滑石为镁铝氢氧化物。

8、在本发明的一些实施方式中，所述环保再生混凝土包括以下重量份的组分：再生粗骨料70～90份、天然粗骨料40～60份、水泥20～50份、粉煤灰8～15份、天然砂20～50份、减水剂10～20份和类水滑石20～30份。

9、在本发明的一些优选的实施方式中，所述环保再生混凝土包括以下重量份的组分：再生粗骨料75～85份、天然粗骨料45～55份、水泥30～45份、粉煤灰10～14份、天然砂30～40份、减水剂13～18份和类水滑石23～27份。

10、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述环保再生混凝土包括以下重量份的组分：再生粗骨料80份、天然粗骨料50份、水泥37份、粉煤灰12份、天然砂35份、减水剂15份和类水滑石25份。

11、在本发明的一些实施方式中，所述再生粗骨料的粒径为5～20mm。

12、在本发明的一些优选的实施方式中，所述再生粗骨料的粒径为8～16mm。

13、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述再生粗骨料的粒径为12mm。

14、在本发明的一些实施方式中，所述天然粗骨料的粒径为4～10mm。

15、在本发明的一些优选的实施方式中，所述天然粗骨料的粒径为5～9mm。

16、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述天然粗骨料的粒径为7mm。

17、在本发明的一些实施方式中，所述天然粗骨料包括花岗岩碎石、石灰岩碎石、砂岩碎石和页岩碎石中的至少一种。

18、在本发明的一些实施方式中，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥中的至少一种。

19、在本发明的一些优选的实施方式中，所述水泥包括普通硅酸盐水泥。

20、在本发明的一些实施方式中，所述粉煤灰的粒径为20～60μm。

21、在本发明的一些优选的实施方式中，所述粉煤灰的粒径为40～50μm。

22、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述粉煤灰的粒径为45μm。

23、在本发明的一些实施方式中，所述天然砂的粒径为1～3mm。

24、在本发明的一些优选的实施方式中，所述天然砂的粒径为2mm。

25、在本发明的一些实施方式中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂。

26、在本发明的一些实施方式中，所述类水滑石的粒径为0.1～2μm。

27、在本发明的一些优选的实施方式中，所述类水滑石的粒径为0.15～1.5μm。

28、在本发明的一些优选的实施方式中，所述类水滑石的比表面积为100～150m2/g。

29、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述类水滑石的比表面积为120～140m2/g。

30、在本发明的一些优选的实施方式中，所述类水滑石的孔径为20～40nm。

31、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述类水滑石的孔径为25～35nm。

32、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述类水滑石的孔径为32nm。

33、根据本发明的第二方面，提出了一种如本发明第一方面所述的环保再生混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

34、s1：将废弃混凝土进行破碎、筛分，得到再生粗骨料；

35、s2：将步骤s1得到的再生粗骨料进行活化处理，得到活化的再生粗骨料；

36、s3：将步骤s2得到的活化的再生粗骨料、天然粗骨料、水泥、粉煤灰、天然砂、减水剂、类水滑石和水混合，即得所述环保再生混凝土。

37、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中所述破碎的方式包括静力破碎。

38、所述静力破碎不涉及爆炸，因此不会产生振动、空气冲击波、飞石、噪音和粉尘等危害，对周围环境和操作人员的安全更有保障，符合绿色施工的要求；相比与传统的破碎工艺，静力破碎的施工成本也更低，且作业效率高。

39、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中所述筛分的粒径为5～20mm。

40、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s1中所述筛分的粒径为8～16mm。

41、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤s1中所述筛分的粒径为12mm。

42、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中所述活化处理包括微波强化处理。

43、在本发明的一些优选的实施方式中，所述微波强化处理的功率为500～700w。

44、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述微波强化处理的功率为550～650w。

45、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述微波强化处理的功率为600w。

46、在本发明的一些优选的实施方式中，所述微波强化处理包括循环微波处理15～20次。

47、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述微波强化处理包括循环微波处理16～19次。

48、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述微波强化处理包括循环微波处理18次。

49、在本发明的一些实施方式中，步骤s3中所述类水滑石的制备方法包括以下步骤：

50、a1：将硝酸镁溶液和硝酸铝溶液按照mg2+：al3+＝(2～5)：1的摩尔比混合，得到溶液1；

51、a2：将碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液混合，得到溶液2；

52、a3：将步骤a1所得溶液1和步骤a2所得溶液2同时滴加到淀粉溶液中，得到水滑石；

53、a4：将步骤a3所得水滑石置于200～300℃下焙烧，即得类水滑石。

54、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤a2中所述碳酸钠在所述溶液2中的终浓度为0.5～1mol/l。

55、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤a2中所述碳酸钠在所述溶液2中的终浓度为0.6～0.9mol/l。

56、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤a2中所述碳酸钠在所述溶液2中的终浓度为0.75mol/l。

57、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤a2中所述氢氧化钠在所述溶液2中的终浓度为1～2.5mol/l。

58、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤a2中所述氢氧化钠在所述溶液2中的终浓度为1.5～2mol/l。

59、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤a2中所述氢氧化钠在所述溶液2中的终浓度为1.6mol/l。

60、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤a3中所述淀粉溶液的浓度为15～25mg/l。

61、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤a3中所述淀粉溶液的浓度为18mg/l。

62、所述淀粉的加入，能够稳定类水滑石的结构，并提高其吸附能力。

63、在本发明的一些优选的实施方式中，所述步骤a3还包括在将溶液1和溶液2滴加到淀粉溶液中后，将混合体系进行超声共沉淀处理。

64、所述超声共沉淀处理能够减小水滑石的粒径，从而进一步增强后续制备的类水滑石的吸附能力。

65、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述超声的频率为20～80hz。

66、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述超声的频率为50hz。

67、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤a4中所述焙烧的温度为220～280℃。

68、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤a4中所述焙烧的温度为260℃。

69、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤a4中所述焙烧的时间为2～8h。

70、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤a4中所述焙烧的时间为5h。

71、所述焙烧处理能够提高类水滑石的延展性和吸附能力。

72、根据本发明的第三方面，提出了如本发明第一方面所述的环保再生混凝土在去除水体含磷物质中的应用。

73、在本发明的一些实施方式中，所述水体包括含磷高的农业废水。

74、在本发明的一些优选的实施方式中，所述环保再生混凝土可以用于制备输送农业废水的沟槽或通道，使高磷废水在输送或收集过程中经所述环保再生混凝土吸附净化；或者将所述环保再生混凝土用于制备储存农业污水的储存池，在储存过程中便可完成除磷净化。

75、本发明至少具有以下有益效果：

76、1)本发明提供的环保再生混凝土是利用再生骨料制备得到，能够消耗废弃混凝土，减少建筑垃圾的堆放；该再生混凝土还添加了粉煤灰，用于填充骨料间的空隙，通过颗粒级配增强了再生混凝土的力学强度，也减少了资源的开采和消耗，将工业废渣变废为宝，有利于资源环境的可持续发展；

77、2)本发明提供的环保再生混凝土中加入了经焙烧处理的类水滑石，经焙烧后的类水滑石中的层状结构消失，遇到含阴离子的溶液时，由于“记忆效应”恢复层状结构，要比未焙烧的吸附效果更好；本发明提供的类水滑石比表面积大，对磷酸盐的吸附去除效果优异，适合用于处理含磷量高的水体；相对于价格昂贵的纳米材料，类水滑石的成本更低，同时可以达到较好的吸附效果；

78、3)本发明提供的环保再生混凝土能够用于制备农业污水的输送管道或储存池，在输送或储存含磷废水时便可以完成除磷净化的步骤，简化了农业污水的净化流程，节约了人力和物力成本，具有显著的经济效益；

79、4)本发明提供的环保再生混凝土的制备方法通过微波强化法循环处理再生粗骨料，用于去除再生骨料上附着的陈旧砂浆，从而提高了再生骨料的品质，进一步增强了再生混凝土的力学性能；

80、5)本发明提供的环保再生混凝土的制备方法步骤简单、制备原料廉价易得，制备得到的再生混凝土力学强度高、磷酸盐吸收能力强且对环境无污染。