一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法。通过超声空化作用产生巨大压力，对未完全水化的水泥颗粒进行剥壳处理，实现混凝土罐车清洗废渣胶凝性再生；同时脱落的凝胶水化产物破碎成细小的纳米粒子为水泥的水化起到了晶核作用，极大地促进了水泥的水化进程，从而大幅提高混凝土的各方面性能。本发明专利技术不仅从根本上克服了混凝土罐车清洗废渣再生利用制备混凝土工作性能差、力学强度低等问题，而且实现混凝土罐车清洗废渣胶凝性再生，可以等量取代水泥大量地循环利用到实际工程中。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法
本专利技术涉及资源回收再利用
，具体涉及一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法。
技术介绍
预拌商品混凝土作为建筑行业使用的主要建筑材料之一，应用十分广泛。混凝土搅拌运输罐车是预拌商品混凝土最重要的运输工具，为了避免混凝土罐车内残余的混凝土凝结硬化及其对后续生产运输产生的不良影响，需要将罐车冲洗干净方可重新使用。据测算，日产2000m3的混凝土搅拌站每天需洗涤罐车达300余次，清除每一罐中的混凝土拌合物50kg，每天洗出的混凝土约15t。混凝土罐车在冲洗过程产生的废弃浆体经砂石分离机处理后形成砂石骨料和混凝土泥浆，分离出来的砂石骨料可以进入混凝土生产系统循环使用。而混凝土泥浆排入沉淀池后经过逐步沉淀，形成上部的强碱性澄清液和下部的沉积废渣。强碱性澄清液和沉积废渣均难以直接利用，且受国家节能减排环保政策的影响，这些废液废渣的回收与再利用问题一直困扰着商品混凝土生产企业。对于混凝土罐车清洗沉积废渣，传统的处理做法是运送到环卫部门指定的地点进行堆放或掩埋。而废渣的大量堆积与掩埋不仅占用大量场地、降低工作效率，还会对堆填场地周围的水土环境产生不良影响。目前也有企业用废渣来制备砌块和砖，但其未能得到有效开发利用，仅可达到路基修筑和墙砖加工等低档次应用，应用范围较窄从而对废渣的吸纳能力有限。因此，如何实现混凝土罐车清洗废渣的再生利用目前已经成为一个亟待解决的问题。将混凝土罐车清洗废渣用作混凝土矿物掺合料进入混凝土生产系统循环使用是混凝土罐车清洗废渣再生利用的有效途径。目前国内外学者对于混凝土罐车清洗废渣用于生产新拌混凝土的研究成果主要有以下几种：(1)清洗废渣的元素组成和化学组成会受到水泥类型、储存时间、脱水方式以及生产过程的影响；(2)清洗废渣具有像蜂巢一样的多孔结构，具有较高的比表面积和孔隙体积，有较高的吸水能力且比天然骨料的吸水率大几倍；(3)用废渣替代水泥，会对混凝土强度造成较大影响。一方面废渣的掺合量较低，另一方面仅能用来配制低强度等级混凝土；(4)废渣的掺入会使混凝土的可泵性能和保坍性能下降。且随着废渣掺合量的增加，净浆流动性下降，经时损失增大，保坍剂不能完全缓解经时损失。目前的研究仅探讨了混凝土罐车清洗废渣的物理化学性质以及用作掺合物时对新拌混凝土性能的影响规律。通过控制废渣的掺合量或者加入其它的外加剂来弥补废渣带来的不利影响。这些研究没有彻底解决混凝土罐车清洗废渣内掺带来的混凝土工作性能、力学性能和耐久性能大幅下降的根本问题，也没有给出完全有效的混凝土罐车清洗废渣再生利用方法。实际上混凝土罐车清洗废渣中含有大量未完全水化的水泥颗粒，而这些水泥颗粒的外层被絮状胶凝水化产物包裹，这层絮状胶凝水化产物不再具有胶凝性能，从而对废渣制备混凝土的性能造成了巨大的影响。在混凝土罐车清洗前，罐车内残余混凝土中的水泥已经经历了数小时的水化，水泥粒子表面已形成了一层絮状的凝胶，这层凝胶使水泥发生了初步的凝结硬化。在混凝土罐车清洗过程中，高压水枪的强力冲刷对水泥浆体产生巨大的晃动和冲击，致使部分凝胶从水泥粒子表面脱离，使得原本粘结良好的水泥颗粒群被冲散，废渣直接转变成烂泥状的散渣。而被冲散后的水泥颗粒表面虽包裹着絮状胶凝水化产物，但它的胶结性能很差甚至失去了胶结性。废渣中未完全水化的水泥颗粒中含有大量具有胶凝活性的硅酸盐矿物(C2S、C3S等)、铁铝酸盐矿物等物质，与水泥有相同的性质。清洗废渣中的未完全水化的水泥颗粒仍然可以继续水化，由于受到无胶凝絮团的包裹，水泥颗粒的继续水化并不能使其具有胶凝性能。若将未完全水化的水泥颗粒表面的絮状胶凝水化产物剥除，则这些废渣颗粒将重新转化成全新的水泥颗粒，恢复了水化活性和胶结性能。因此将废渣剥壳处理后重新用于新拌混凝土是实现其资源化利用的重要途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法，能有效解决搅拌站废渣的回收再利用问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法，步骤是：首先对混凝土罐车清洗废渣进行超声处理，将清洗废渣中未水化水泥颗粒表面的水化产物包裹层充分剥除，实现混凝土罐车清洗废渣胶凝性再生，并将脱落的凝胶破碎成纳米粒子，为水泥的水化起到了晶核作用；然后将超声剥壳的再生废渣用作混凝土掺和料制备新拌混凝土。本文所述的水化产物包裹层是指在罐车运输过程中废渣中的水泥颗粒初始水化在其表面形成的水化产物将水泥颗粒包裹，这层水化产物包裹层经强力清洗后使水泥失去了胶凝能力。本文所述的废渣胶凝性再生是指超声的空化作用对废渣中未完全水化的水泥颗粒表面产生巨大冲击，使其表面的胶凝水化产物迅速剥落，得到崭新的水泥颗粒，从而恢复水化活性和胶结性能，实现清洗废渣胶凝性能的剥壳再生。本文所述的凝胶破碎是指在超声波的作用下，从水泥颗粒表面剥离的水化凝胶包裹层进一步被冲击破碎成细小的纳米粒子，其在混凝土中可以为水泥的水化起到晶核作用，极大地促进水泥的水化进程，从而大幅提高混凝土的各方面性能。优选的，所述的混凝土罐车清洗废渣是指罐车在冲洗过程中产生的废弃浆体排入沉淀池逐步沉淀后形成的下部的沉积废渣。优选的，所述超声的功率和时间根据混凝土罐车清洗废渣的效果进行调整。优选的，超声处理前，混凝土罐车清洗废渣的存放时间不超过3天，以保证废渣中水泥颗粒的未水化部分足够多。优选的，再生废渣用于新拌混凝土之前，再生废渣的存放时间不超过1小时，以防止废渣中经剥壳处理的“崭新”水泥颗粒再次水化。当超声波在废渣浆液中辐射传播时，会在废渣浆液中不断产生无数微小气泡并不断破裂。而气泡破裂时可形成1000个以上的瞬间高压，产生的连串破裂爆炸会释放出巨大能量，对周围产生巨大冲击，从而对废渣中未完全水化的水泥颗粒表面进行不断冲击，致使该表面的胶凝水化产物迅速剥落，得到崭新的水泥颗粒，从而恢复了水化活性和胶结性能，实现了清洗废渣的胶凝性再生。另外，脱落的凝胶水化产物在超声波产生的剧烈振动下，相互碰撞加速解体，破碎成纳米尺寸的细小粒子。在新拌混凝土凝结硬化的过程中，水泥水化产物接触到纳米凝胶粒子后围绕其继续生长，密集地填充在水泥粒子和混凝土的粗、细骨料的孔隙之间，有效地改善混凝土中的孔隙结构，增大混凝土的密实程度。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)完全恢复了废渣中水泥颗粒的胶结性能，实现了胶凝性再生一方面清洗废渣中未完全水化的水泥颗粒被胶凝水化产物外壳包裹；另一方面这些水泥颗粒由于高压冲洗与强力晃动，在罐车清洗过程中被冲散，虽表面包裹着胶凝水化产物，但其已经不具有胶结性。在超声波“空化效应”产生的巨大能量作用之下，混凝土罐车清洗废渣中未完全水化水泥颗粒的胶凝水化产物外壳能很好地被剥除，获得“崭新”的水泥颗粒。本专利技术可以恢复水泥颗粒的活性与胶结性，真正实现混凝土罐车清洗废渣的再生胶凝利用。(2)增强了混凝土工作性能和力学性能混凝土罐车清洗废渣直接代替水泥用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法，其特征在于，步骤是：首先对混凝土罐车清洗废渣进行超声处理，将清洗废渣中未水化水泥颗粒表面的水化产物包裹层充分剥除，实现混凝土罐车清洗废渣胶凝性再生，并将脱落的凝胶破碎成纳米粒子，为水泥的水化起到了晶核作用；然后将超声剥壳的再生废渣用作混凝土掺和料制备新拌混凝土。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法，其特征在于，步骤是：首先对混凝土罐车清洗废渣进行超声处理，将清洗废渣中未水化水泥颗粒表面的水化产物包裹层充分剥除，实现混凝土罐车清洗废渣胶凝性再生，并将脱落的凝胶破碎成纳米粒子，为水泥的水化起到了晶核作用；然后将超声剥壳的再生废渣用作混凝土掺和料制备新拌混凝土。


2.根据权利要求1所述的一种混凝土罐车清洗废渣的超声剥壳再生胶凝利用方法，其特征在于，所述的混凝土罐车清洗废渣是指罐车在冲洗过程中产生的废弃浆体排入沉淀池逐步沉淀后形成的下...

【专利技术属性】
技术研发人员：武鹏飞，曹忠，王峰，胡珊，王芳，张彬彬，朱术柱，王鹤，
申请(专利权)人：徐州经济技术开发区诚意商品混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32