本发明涉及水泥生产领域，具体涉及一种利用 废弃混凝土作为水泥生产中的活性糁合 材的方法以及由此得到的水泥。 背景技术

水泥， 作为最大宗建筑材料之一， 为降低其生产成本或改善某些性能， 通常加入一 定量的揍合村， 即水泥通常是釆 ffl熟料、 揍合村、 石膏经熟料配料系统配料后粉磨的混 合物。 常用的活性掺合材是水淬矿渣， 其次是磷渣、 钢渣、 煤渣、 粉煤灰及其它冶金废 渣。 视水泥品种及强度等级不同， 掺合材通常用量占 5-50%。 为降低生产成本， 部分水 泥制造企业所用掺合材的用量高达 60-80%。 由于掺合材需求量巨大， 而可用的活性摻合 材来源有限， 许多企业不得不釆 ]¾专门焙烧的烧矸石、 烧页岩、 烧粘土及砂岩、 石灰石 作为掺合材， 甚至部分企业为降低生产成本釆用大量的生矸 石、 碳质页岩乃至粘土质矿 物等直接作为掺合材， 导致部分水泥除强度和凝结时间正常外， 实际上是不能用于机构 工程的劣质水泥， 而致使豆腐渣的混凝土工程层出不穷。

另一方面， 大规模的经济建设致使我国每天有超百万吨的 废弃混凝土成为建筑垃 圾， 绝大部分被随意弃置于路沟洼地或履土掩 f[i , 只有极少部分经破碎后 ffl做骨料和路 基填料。

众所周知， 混凝土材料的基本组成是水化了的水泥石（即 水泥水化后的产物）和集料 (又称骨料， 分细集料和粗集料）。 集料通常为硅砂或碎石， 少量是膨 珍珠岩陶粒类， 而碎石大多为破碎的碳酸岩即石灰石。

目前， 国内外对废弃混凝土的处理方法主要是经破碎 后用作填料、 再生水泥或再生 集料， 如韩国利福姆系统公司有先丛废弃混凝土中先 分离出水泥石， 然后将水泥石经专 业焙烧炉高温处理制造再生水泥的报道； 中国专利 CN200510136624.7号公幵了一种利用 废弃混凝土活化再生水泥的技术， 采用专业焙烧炉热处理并分离出再生水泥和集 料。 然 而， 现有的方法在实际应用的经济性能上和用户心 理可接受度上大多不尽如人意， 因 此， 迫切需要一种全新的经济上可行的方法以解决 废弃混凝土的利 ¾问题， 同时也需要 一种经济的方式拓展水泥掺合材的供应途径问 题。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是， 提供一种简单易行、 无投资压力、 经济性好且可为 大家接受的可大量利用废弃混凝土作为水泥生 产中的活性掺合材的方法。

本发明提供了一种废弃混凝土作掺合材制备水 泥混合熟料的方法， 包括- i ) 将废弃混凝土破碎至粒径 40mm的粒状料；

ii) 将歩骤 i)得到的粒状料加入水泥生产设备中与所述生� ��设备中的熟料进行混合， 利 所述熟料的余热将所述粒状料进行活化，经熟 料余热活化处理的废弃混凝土混合在所 述熟料中直接作为揍合材得到所述水泥混合熟 料。

在本发明的一个优选实施方式中，所述水泥生 产设备包括回转窑以及与所述回转窑连 接的篦冷机， 所述回转窑中设置有窑 ή冷却带， 且所述回转窑包括窑头和熟料落料口； 将 步骤 D 得到的粒状料加入所述回转窑的窑内冷却带、 熟料落料口和篦冷 中至少一个区 域中， 如此利用回转窑中制备的熟料余热直接热活化 处理粒状的废弃混凝土， 经熟料余 热活化处理的废弃混凝土作为熟料中的掺合材 混合在所述熟料中， Α而生产得到所述水泥 混合熟料。

在本发明的一个优选实施方式中， 所述粒状料的加入量为回转窑烧成的熟料重量 的 1-30%。

在本发明的进一步的优选实施方式中， 所述粒状料的加入量为回转窑烧成的原生熟 料重量的 5-20%。

在本发明的一个优选实施方式中， 将废弃混凝土破碎至粒径 ¾≡20mm的粒状料，优选 粒径 15mm的粒状料， 更优选粒径 12mm的粒状料。

在本发明的一个优选实施方式中， 所述废弃混凝土选自路桥及工民用建筑废弃混 凝 土、 废砖、 废砂浆、 废弃加气混凝土中的至少一种。

在本发明所述废弃混凝土的破碎采用通用的破 碎或破碎筛分设备； 所述废弃混凝土 的加入采用通用设备和常规方式加入。

本发明还提供了一种水泥， 所述的水泥包括上述方法制备得到的水泥熟料 。

在本发明的一个优选实施方式中， 所述水泥的 32.5级水泥标准稠度为 22.5-25.5%、 平均初凝时间为 109-154πώι、 平均终凝时间 151- 203min。

在本发明的一个优选实施方式中， 所述水泥的 3天平均抗压强度 15.6- 29.8MPa、 3天 平均抗折强度为 1.7- 3.2MPa、28天平均抗压强度 35.3- 58.1MPa以及 28天平均抗折强度为

3。9- 6.1MPa。 对于本发明的技术原理， 可以解释如下， 但本发明的范围并不受以下解释的限刺-

1、 针对混凝土的刺造是水泥和砂石 （集料） 加水水化固化而成， 废弃混凝土的基本 材料组成是水泥石和集料的特点， 利用水泥矿物硅酸钙、 铝酸钙、 铁铝酸钙、 硫铝酸 钙、 氧化钙等水化后生成水合胶凝矿物形成水泥石 ， 而构成水泥石的胶凝矿物水合硅酸 钙、 水合铝酸钙、 水合铁酸钙、 水合硫铝酸钙、 氢氧化钙等含水矿物经热处理可脱水为 非稳定状态（无定形态及亚稳定亚结晶态）生 成物后又具有水化活性的特性， 利用高温熟 料冷却余热直接热处理活化水泥石；

2、 利用废弃混凝土中的集料热处理可增加活性， 如集料中常用的硅砂、 珪石、 花岗 岩等惰性骨料热处理可产生龟裂纹并表现出一 定活性， 集料中常用的石灰石或白云石热 处理可部分或全部分解出高活性的氧化钙， 乃至废弃混凝土料粒中夹带的粘土热处理亦 可分解出活性的二氧化硅、 三氧化铝等， 以高温熟料余热直接热处理废弃混凝土， 达到 回收利用脱水活化的硅酸盐胶凝矿物并使集料 具有一定的活性效果；

3、 利用水泥中存在一定量轻烧的高活性的非致密 性游离钙不会影响水泥安定性， 反 而可提高初始减浓度促进水泥水化， 且可改善和易性的特性， 将废弃混凝土中常用的碳 酸岩质集料部分或全部转化为活性掺合材；

4、 利用掺合材可与熟料以一定比飼混合后一起入 库再配料， 而不会影响水泥的质量 稳定性， 将废弃混凝土在窑头高温熟料冷却带至篦冷机 内高温区段加入高温熟料中。

本发明的有益效果：

1 ) 在分析评估废弃混凝土的构成村料特性及千法 水泥生产线工艺与装备特征的基础 上， 不增加专门的废弃混凝土专业热处理设备， 充分利用现有千法水泥生产线， 且不影 响正常生产， 不增加热耗， 仅利用已烧成的 1450Ό的高温熟料迸入冷却过程中的余热， 以高温熟料热处理活化废弃混凝土， 对水泥企业无投资和成本压力：

2) 利用进入冷却过程中的高温熟料直接热处理废 弃混凝土， 工艺简单、 实用， 资源 化利用完全， 处理量大；

3 ) 在回转窑熟料经烧成带进入冷却带的 1350'Ό至下料入篦冷机内 550°C的熟料高温 空间区域， 加入高温熟料中的废弃混凝土， 其构成材料的集料如碳酸钙分解产生的 CaO 具有高活性可有效提高水泥初始碱度并可改善 水泥的和易性， 未分解的部分碳酸钙颗粒 或结晶硅颗粒在适宜的数量内不会影响熟料强 度， 废弃混凝土构成材料中的水泥石中的 水合矿物脱水后形成有水硬活性的再生水泥矿 物， 相当于增加了熟料矿物总产量， 同时 降低了总熟料能耗；

4) 本发明以极经济的方式， 将废弃混凝土开发为一种优质掺合材， 可一定程度上解 决掺合料的短缺和成本问题， 有利于抑制水泥粉磨中劣质掺合材尤其是生页 岩、 生矸 石、 粘土质矿等的大量利用， 减少一些劣质水泥的出现， 降低豆腐渣工程发生的机率：

5 ) 本发明无二次污染， 无额外的利废环保成本。 具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明的实施方 式， 借此对本发明如何应用技术手段 来解决技术问题， 并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以 实施。 需要说明的是， 只要不构成冲突， 本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个 特征可以相互结合， 所 形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施倒 1

某厂 Φ 3 Χ 47ιη 千法旋窑生产线， 原来正常生产时， 其 （原生） 熟料标准稠度

22.4- 25.1%, 初凝时间 85min- 138mm, 平均初凝时间 117min， 终凝时间 126min-183miii, 平均终凝时间 158niin。 3天平均抗压强度 28JMPa、 平均抗折强度 3,1 MPa, 28天平均抗 压强度 54.6(V(Pa、 平均抗折强度 5.7MPa。 该厂原掺合材釆用煤渣、 黑页岩和矿渣按 1:1:1 搭配， 石膏采用天然二水石膏。 其 32.5 级水泥摻合材总用量 48%， 水泥标准稠度

24.1-25.5%, 平均初凝时间 147min, 平均终凝时间 215niin， 3天平均抗压强度 16.3MPa、 平均抗折强度 1.9MPa， 28天平均抗压强度 35.3MPa、 平均抗折强度 3.7MPa。 该水泥施工 性能差， （不起浆、 离析、 泌水） 尤其是 于铺设地面、 楼面 表层起砂严重， 甚至表层 没强度。

使用本发明方法， 以镍鉻钢用磷酸铝衬氧化铝陶瓷导料槽， 将弃置在山沟的废弃混 凝土破碎为粒径 ¾≡10mm 的废弃混凝土从窑头送入窑內冷却带， 废弃混凝土喂入量为原 生熟料重量的 8'½， 制取的含废弃混凝土掺合材的水泥混合熟料： 标准稠度

22.5- 23.8%, 初凝时间 89min- 121mm， 平均初凝时间 109min， 终凝时间 130min-171miii, 平均终凝时间 151niin, 3天平均抗压强度 29,3MPa、 平均抗折强度 3,4M:Pa, 28天平均抗 压强度 54.7MPa、 平均抗折强度 5.7MPa, 即得到的水泥混合熟料与原生熟料相比较强度 基本没变化。 在取消黑页岩摻合材， 保留煤渣、 矿 S, 水泥配料总掺合材用量 48%和相 同石膏用量情况下， 32.5级水泥标准稠度 22.6-23.7%, 平均初凝时间〗33mm、 平均终凝 时间 191miii， 3天平均抗压强度 20.7MPa、 平均抗折强度 2.3MPa， 28天平均抗压强度 39.1MPa、 平均抗折强度 4, iMPa。 该水泥的施工和易性明显好， 即拌和使用起浆、 不离 析， 泌水率降低 80%, 水泥强度明显提高， 己消除原来水泥所产生的严重的表层起砂和 表层无强度现象。 实施倒 2

某 Γ Φ 4.3 Χ 64ηι 干法旋窑生产线， 原来正常生产时， 其 （原生） 熟料标准稠度 22.8-24.9% , 初凝时间 121min-173min , 平均初凝时间 154min， 终凝时间 191mm-233min _? 平均终凝时间 216miii。 3 天平均抗压强度 29.1 (V(Pa、 平均抗折强度 3.2MPa, 28 天平均抗压强度 56.5MPa、 平均抗折强度 5.5MPa。 该厂原掺合材采用石灰 石、 黑页岩和錳渣按 1 :2:2 搭配， 石膏采用脱硫二水石膏。 其 32.5 级水泥掺合材用量 45%, 水泥标准稠度 24.3-25.5%, 平均初凝^间 i85min、 平均终凝^间 243min， 3天平 均抗压强度 i5.6MPa， 平均抗折强度 L7MPa， 28天平均抗压强度 35.3MPa、 平均抗折强 度 3.6MPa。 该水泥施工性能差 （不起浆、 离析、 泌水） ， 尤其是铺坪时表层起砂严重。

使用本发明方法， 将厂区附近修路的废弃混凝土破碎为粒径≤Ξ 10ηιηι 的废弃混凝土 ^窑头熟料落料口喂入篦冷 内， 废弃混凝土喂入量为原生熟料重量的 15%, 制取的含 废弃混凝土掺合材的水泥混合熟料： 标准稠度 23.5-24.8%, 初凝时间 l i lmin -134mm, 平均初凝时间 123min, 终凝时间 162rain- 197min, 平均终凝时间 173min _? 3天平均抗压 强度 29.3MPa、 平均抗折强度 3.2MPa, 28 天平均抗压强度 56.7MPa、 平均抗折强度 5.7MPa _? 即得到水泥混合熟料与原生熟料相比较强度基 本没变化。 在取消黑页岩掺合材 并保持同等掺合材总量 45%和相同石膏用量情况下， 32.5级水泥标准稠度 23.8-24.7%, 平均初凝时间 173min、 平均终凝时间 223min, 3天平均抗压强度 19.3MPa、 平均抗折强 度 2.1MPa， 28天平均抗压强度 39. iMPa、 平均抗折强度 4.1MPa。 该水泥施工和易性明显 好， 即拌和使用起浆、 不离析， 泌水率降低 85%, 基本上已没有原来水泥所产生的严重 起砂现象。

实施倒 3

某 Γ Φ 3.5 Χ 50ηι 干法旋窑生产线， 原来正常生产时， 其 （原生） 熟料标准稠度 22.4-24.3%, 初凝时间 95min- 139mm, 平均初凝时间 117min， 终凝时间 15〗min-183miii, 平均终凝时间 168niin。 3天平均抗压强度 28,7MPa、 平均抗折强度 2,9M:Pa, 28天平均抗 压强度 58.5MPa、 平均抗折强度 5.7MPa。 该厂原掺合材采用粉煤灰、 生矸石和矿渣按 1 : 1 :〗 搭配， 石膏采用天然二水石膏。 其 32.5 级水泥掺合材用量 45% , 水泥标准稠度 24.2-25.3%, 平均初凝时间 157min、 平均终凝时间 216niin， 3天平均抗压强度 17.5MPa、 平均抗折强度 1.9MPa， 28天平均抗压强度 35.6MPa、 平均抗折强度 3.5MPa。 该水泥施工 性能差， （出现严重离析、 泌水） 尤其是混凝土路面表层起砂严重， 抹灰开裂严重。

使用本发明方法， 将弃置在山坡的拆迁产生的含废弃混凝土、 废砖、 加气混凝土等 的建筑垃圾破碎为粒径 10mm 的含废弃混凝土的建筑垃圾料粒从窑头罩内的 熟料落料 口加入， 含废弃混凝土的建筑垃圾喂入量为原生熟料重 量的 7'½， 制取的含废弃混凝土 掺合材的水泥混合熟料： 标准稠度 22.5- 24.3%, 初凝时间 91mii - 129min， 平均初凝时间 HOmin, 终凝时间 145mhi- 173min， 平均终凝时间 157min， 3天平均抗压强度 28,6MPa、 平均抗折强度 3.0MPa， 28天平均抗压强度 58.7MPa、 平均抗折强度 5.7MPa, 即得到的水 泥混合熟料与原生熟料相比较强度基本没变化 。 在取消生矸石作掺合材并保持同等掺合 材总量 45%和相同石膏用量情况下， 32.5 级水泥标准稠度 23.8-24.3% , 平均初凝时间 143min、 平均终凝时间 203min， 3天平均抗压强度 19.1MPa、 平均抗折强度 2.3MPa， 28 天平均抗压强度 39. MPa、 平均抗折强度 3.9MPa。 该水泥施工和易性明显好， 即拌和使 用起浆、 不离析， 泌水率降低 85%, 基本上已没有原来水泥所产生的严重起砂和开 裂现 象。

实施例 4

某厂 4,8 X 72m 干法旋窑生产线， 原来正常生产时， 其 （原生） 熟料标准稠度 22.4-24.5%, 初凝时间 93min-129min, 平均初凝时间〗 16min, 终凝时间 156min-183min, 平均终凝时间 168min。 3天平均抗压强度 3 L3MPa、 平均抗折强度 3.3MPa, 28天平均抗 压强度 57.5MPa、 平均抗折强度 5.5MPa。 该厂原掺合材采用煤渣、 卵石和矿渣按 2: 1 :2搭 配， 石膏采 ]¾脱硫石膏。 其 32.5级水泥掺合材用量 48%, 水泥标准稠度 23.2- 24.5%, 平 均初凝 间 147miii、 平均终凝时间 2i5mm， 3天平均抗压强度 21.6MPa、 平均抗折强度 2.3MPa， 28天平均抗压强度 40,3MPa、 平均抗折强度 3.9MPa。 该水泥施工性能差， （严 重泌水、 离析） 尤其是路面混凝土表层起砂严重。

试用本发明方法， 将高速公路修路的废弃混凝土破碎为粒径 12mm 的废弃混凝土 从窑头熟料落料口喂入， 废弃混凝土喂入量为原生熟料重量的 12%， 制取的含废弃混凝 土掺合材的水泥混合熟料： 标准稠度 22,6-24,5%, 初凝时间 89min- 121nii 平均初凝时 间 109min , 终凝时间 140min- 161niin , 平均终凝时间 152nihi , 3 天平均抗压强度 31 ,5MPa、 平均抗折强度 3,3M:Pa, 28天平均抗压强度 57,4MPa、 平均抗折强度 5,7MPa， 即得到的水泥混合熟料与原生熟料相比较强度 基本没变化。 在取消卵石并保持同等掺合 材总量 48%和相同石膏用量情况下， 32.5 级水泥标准稠度 22.6-23.7%, 平均初凝时间 133min、 平均终凝^间 201min, 3天平均抗压强度 22.6(V(Pa、 平均抗折强度 2,3MPa, 28 天平均抗压强度 43.6MPa、 平均抗折强度 4.5MPa。 该水泥施工和易性明显好， 即拌和使 用 起浆、 不易离析， 泌水率降低 90%， 基本上己消除原来水泥所产生的路面混凝土严 重起砂现象。

实施例 5 某厂 0 3,5 X 48m 干法旋窑生产线， 原来正常生产时， 其 （原生） 熟料标准稠度 23,1 -24,3% , 初凝时间 131mm-153rmn， 平均初凝时间 143min , 终凝时间 186min-219min, 平均终凝时间 208min。 3 天平均抗压强度 30.1MPa、 平均抗折强度 3.2MPa _? 28天平均抗压强度 58.5MPa、 平均抗折强度 6,l MPa。 该厂原摻合材采用煤澄、 烧页岩和矿渣按 1 :2: 1搭配， 石膏采 ]¾天然二水石膏。 其 32.5级水泥掺合材用量 50%, 水 泥标准稠度 24.3- 25.5%， 平均初凝时间 i87mm、 平均终凝^间 243mi 3天平均抗压强 度 17. iMPa、 平均抗折强度 L9MPa， 28 天平均抗压强度 35.6MPa、 平均抗折强度 3.6ΜΙ¾。 该水泥施工性能差， （严重泌水、 离析） 尤其是铺坪^表层起砂严重， 甚至表 层没强度。

试用本发明方法， 试验时将弃置在厂区附近的废弃混凝土破碎为 粒径 i0mm 的废 弃混凝土从窑头罩內落料口送入， 废弃混凝土喂入量为原生熟料量的 20%, 制取的含废 弃混凝土掺合材的水泥混合熟料： 标准稠度 23.5-24.5%, 初凝时间 125min- 147min， 平均 初凝时间 131min， 终凝时间 】73min- 196nii 平均终凝时间 181min, 3天平均抗压强度 29.8MPa、 平均抗折强度 3.2MPa， 28天平均抗压强度 58.1MPa、 平均抗折强度 6.1 MPa, 即混合熟料与原生熟料相比较强度基本没变化 。 在取消烧页岩并保持同等量掺合材总量 50%和相同石膏用量情况下， 32.5级水泥标准稠度 23.6-24.7%, 平均初凝^间 〗59miii、 平均终凝时间 2i8mm， 3天平均抗压强度 21.7MPa、 平均抗折强度 2.3MPa， 28天平均抗 压强度 39.6MPa、 平均抗折强度 4. iMPa。 该水泥施工和易性明显好， 即拌和使用过程中 起浆、 不易离析， 泌水率降低 90%， 基本上己消除原来水泥所产生的表层严重起砂 和表 层无强度现象。