CN103172312B - 一种复合混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土技术领域，提供一种强度高、抗裂效果好、抗折性能佳、抗冻性强、耐腐蚀、成本低的复合混凝土及其制备方法，所述复合混凝土由以下原料组成，所述原料的各组分及各组分的含量为：水70～80重量份、水泥150～160重量份、粒径为5～40mm的再生粗骨料490～500重量份、粒径为0.15～4.75mm的再生细骨料180～190重量份、石浆粉65～75重量份、流化剂1～3重量份、水玻璃5～15重量份、聚丙乙烯单丝纤维3～7重量份。所述复合混凝土的制备方法包括：（1）再生粗骨料、再生细骨料的制备；（2）石浆粉的制备；（3）搅拌混合原料。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种复合混凝土及其制备方法。
背景技术
由于经济的发展、房地产业的兴起，社会对各类石板材的需求急剧扩大，在沿海及内地矿石资源丰富的地方，石材企业向集群化，规模化方向发展，同样，由于粗放的资源利用方式和资本的逐利性，石材企业放任大量石材废渣（主要为切割和粉碎的下角料废渣,以及打磨产生的石浆）的排放，从而造成大面积的土壤沙化、生态破坏，以及更多风沙扬尘、环境污染等，严重影响生产、生活以及社会经济发展。
另一方面，混凝土中大水泥的生产，以作为混凝土为主要原料的水泥工业以后是不可持续发展的 “夕阳工业”，我国是世界水泥第一生产大国，水泥生产排放的CO2对环境造成很大的影响，“温室气体”减排压力很大，现有世界各国纷纷制定了绿色建材的性能指标，绿色高性能混凝土（GHPC）这一全新概念被提了出来。所谓“绿色”就是在混凝土材料中尽可能地用其他材料来代替水泥，生产出性能更好、能耗更低、环境污染更小的新型混凝土。
中国专利申请号200910020713.3公开了一种空心纤维混凝土夹心秸秆压缩砖砌块，纤维混凝土砌块为空心，秸秆压缩砖填充于纤维混凝土空心砌块之中，空心纤维混凝土砌块的材料组成及重量配比是：水泥：粉煤灰：砂：碎石：水：聚丙烯纤维=1：0.6：2.4：0.57：0.0032。该空心纤维混凝土夹心秸秆压缩砖砌块具有良好的保温、隔热和隔音等性能，但其抗裂性、强度、抗折性、看腐蚀性能均不高。
发明内容
因此，针对上述问题，本发明提供一种强度高、抗裂效果好、抗折性能佳、抗冻性强、耐腐蚀、成本低的复合混凝土，另外，本发明还提供一种制备工艺简单的复合混凝土的制备方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种复合混凝土，由以下原料组成，所述原料的各组分及各组分的含量为：水70～80重量份、水泥150～160重量份、粒径为5～40mm的再生粗骨料490～500重量份、粒径为0.15～4.75mm的再生细骨料180～190重量份、石浆粉65～75重量份、流化剂1～3重量份、水玻璃5～15重量份、聚丙乙烯单丝纤维3～7重量份。
进一步的改进是：水75重量份、水泥155重量份、粒径为20mm的再生粗骨料495重量份、粒径为3mm的再生细骨料185重量份、石浆粉70重量份、流化剂2重量份、水玻璃10重量份、聚丙乙烯单丝纤维5重量份。
进一步的改进是：所述再生粗骨料为石粉、炉渣、碎石、废弃陶瓷、建筑固体废弃物中的任意一种或两种以上的任意重量比混合物。
进一步的改进是：所述再生细骨料为石粉、炉渣、碎石、废弃陶瓷、粉煤灰、建筑固体废弃物中的任意一种或两种以上的任意重量比混合物。
一种复合混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）再生粗骨料、再生细骨料的制备：将石材厂废渣或其他硬质建筑固体废弃物集中收集，选出生活垃圾，清洁处理后，破碎至0.15-40mm，并经筛选分类作为再生粗骨料、再生细骨料备用；
（2）石浆粉的制备：收集废石浆，对废石浆进行沉淀处理，接着沥干水分、晾晒、干化处理，完全干化后送入磨粉机进一步细化，模数控制在300-600目；
（3）按照权利要求1所述的原料的任一配比，将水、水泥以及步骤（1）制得的再生粗骨料、再生细骨料、步骤（2）制得的石浆粉、聚丙乙烯单丝纤维进行搅拌2～3分钟，最后加入水玻璃、流化剂，再次拌合2～5分钟，即生成复合混凝土。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：第一，质量稳定、价格低廉。本发明采用的再生粗骨料、再生细骨料、石浆粉的来源均为废弃物的可再生利用，将这些材料回收利用，不仅避免了丢弃产生的环境污染，还节省了成本的投入。第二，本发明的石浆粉主要成分为钙、硅及其他金属矿物的氧化物，本身粒径小，质重，经过简单磨粉处理，细度可达到300-600目，且呈粉状，其渗透性强，分散性好，用于复合混凝土之中，可增加混凝土的和易性，并有效控制混凝土的孔洞的产生，减少混凝土气孔，降低混凝土吸水率，提高混凝土的密实性，增加混凝土强度，提升混凝土品质。第三，本发明采用的水玻璃绿色环保，成本低，加入少量的水玻璃可与水泥水化产生的硅氟酸钠、硅氟酸镁等氟化物发生反应，能促使硅凝胶加速产生，硅凝胶具有较高的粘结力，可强化对骨料的握裹力。其与均匀分散在混凝土中的石浆粉结合，生成具有一定强度的硅酸钙胶体，胶体的粘结性起到水泥的胶结作用，使水泥石的强度相应增大，从而保证混凝土品质的前提下降低了水泥用量。第四，本发明中加入的聚乙丙烯单丝纤维，可起到物理加筋、抗裂补强之作用，还可以避免混凝土在预制构件、砌块早期凝结收缩过程中出现开裂，弥补水玻璃混凝土因为相对密度大，干燥收缩时变形易造成混凝土开裂、起壳和脱皮的短板，延长了混凝土制品的使用寿命，进一步提高了建筑工程的品质。第五，纤维、水玻璃与石浆共同使用，通过石浆粉、硅凝胶两者比表面积的增加，增大水泥水化反应接触面积，提高水化反应效率。水化反应的增加形成更加有利于水泥石成长的碱性环境，良好的碱性环境使工程纤维在混凝土中有更好的和易性，加之石浆粉的高渗透性，可使纤维更易呈立体三维状均匀分布于混凝土之中。少量流化剂能降低表面张力和界面张力，并把网状结构中的水分释放出来，可以使水泥粒子、石浆粉、纤维容易被水湿润，并产生定向吸附，表面形成吸附膜，阻止其凝聚形成滑动层，从而增大混凝土的流动性，在使水泥、石浆粉、水玻璃充分分散的同时，也避免工程纤维在混凝土中绕团，聚集。在水泥、石浆粉、水玻璃以及纤维、流化剂共同作用下，避免了混凝土中任一材料的相对缺陷，提高了材料的利用效率，改善了材料作用效果，复合混凝土不但具有强度高，良好的抗折性，还可以通过调节水玻璃的含量使该混凝土形成良好的保护层，该保护层可有效阻止含有腐蚀性物质或氧化能量侵入混凝土，使混凝土具有较好的耐酸性、耐腐蚀、抗疲劳性和抗冻性。
具体实施方式
以下将结合具体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。
本发明的实施例为：
一种复合混凝土，由以下原料组成，所述原料的各组分及各组分的含量为：水75重量份、水泥155重量份、粒径为25mm的碎石495重量份、粒径为10mm的石粉185重量份、石浆粉70重量份、水玻璃10重量份、长度为10mm的聚丙乙烯单丝纤维5重量份、流化剂2重量份。
其制备方法，包括以下步骤：
（1）再生粗骨料、再生细骨料的制备：将废弃的碎石集中收集，清洁处理后破碎至25mm，作为再生粗骨料备用，将废弃的石粉集中收集，清洁处理后破碎至10mm，作为再生细骨料备用；
（2）将石板材企业的打磨产生的石浆采用沉淀法，沥干水分，装袋晾晒，进一步干化，完全干化后送入磨粉机进一步细化，模数控制在400目；
（3）按上述所述的比例，将水、普通硅酸盐水泥、以及备用的再生粗骨料、再生细骨料、石浆粉、聚丙乙烯单丝纤维进行拌合2分钟，然后加入水玻璃、流化剂，达到设计的水灰比与骨胶比再次拌合3分钟以上，即生成复合混凝土。
本实施例的复合混凝土的设计强度为Cc42，抗折强度为Cf4.5,吸水率低于6%，成本为普通砂石混凝土的80%，本发明具有良好的抗折性能和耐腐蚀性能，可用于城市内河的砌筑，污水管道、预制构件以及用于市政道路、水利交通、工民建工程项目之中，应用非常广泛。
其中，所述原料的各组分含量控制在以下范围内皆可实现本发明的目的：水70～80重量份、水泥150～160重量份、再生粗骨料490～500重量份、再生细骨料180～190重量份、石浆粉65～75重量份、水玻璃5～15重量份、聚丙乙烯单丝纤维3～7重量份、流化剂1～3重量份。所述再生粗骨料为石粉、炉渣、碎石、废弃陶瓷、建筑固体废弃物中的任意一种或两种以上的任意重量比混合物，所述再生粗骨料粒径在5～40mm ，所述再生细骨料为石粉、炉渣、碎石、粉煤灰、石浆粉、废弃陶瓷、建筑固体废弃物中的任意一种或两种以上的任意重量比混合物，所述细骨料的粒径为0.15～4.75mm，皆可实现本发明的目的。
本发明具有如下优点：第一，质量稳定、价格低廉。本发明采用的再生粗骨料、再生细骨料、石浆粉的来源均为废弃物的可再生利用，将这些材料回收利用，不仅避免了丢弃产生的环境污染，还节省了成本的投入。第二，本发明的石浆粉主要成分为钙、硅及其他金属矿物的氧化物，本身粒径小，质重，经过简单磨粉处理，细度可达到300-600目，且呈粉状，其渗透性强，分散性好，用于复合混凝土之中，可增加混凝土的和易性，并有效控制混凝土的孔洞的产生，减少混凝土气孔，降低混凝土吸水率，提高混凝土的密实性，增加混凝土强度，提升混凝土品质。第三，本发明采用的水玻璃绿色环保，成本低，加入少量的水玻璃可与水泥水化产生的硅氟酸钠、硅氟酸镁等氟化物发生反应，能促使硅凝胶加速产生，硅凝胶具有较高的粘结力，可强化对骨料的握裹力。其与均匀分散在混凝土中的石浆粉结合，生成具有一定强度的硅酸钙胶体，胶体的粘结性起到水泥的胶结作用，使水泥石的强度相应增大，从而保证混凝土品质的前提下降低了水泥用量。第四，本发明中加入的聚乙丙烯单丝纤维，可起到物理加筋、抗裂补强之作用，还可以避免混凝土在预制构件、砌块早期凝结收缩过程中出现开裂，弥补水玻璃混凝土因为相对密度大，干燥收缩时变形易造成混凝土开裂、起壳和脱皮的短板，延长了混凝土制品的使用寿命，进一步提高了建筑工程的品质。第五，纤维、水玻璃与石浆共同使用，通过石浆粉、硅凝胶两者比表面积的增加，增大水泥水化反应接触面积，提高水化反应效率。水化反应的增加形成更加有利于水泥石成长的碱性环境，良好的碱性环境使工程纤维在混凝土中有更好的和易性，加之石浆粉的高渗透性，可使纤维更易呈立体三维状均匀分布于混凝土之中。少量流化剂能降低表面张力和界面张力，并把网状结构中的水分释放出来，可以使水泥粒子、石浆粉、纤维容易被水湿润，并产生定向吸附，表面形成吸附膜，阻止其凝聚形成滑动层，从而增大混凝土的流动性，在使水泥、石浆粉、水玻璃充分分散的同时，也避免工程纤维在混凝土中绕团，聚集。在水泥、石浆粉、水玻璃以及纤维、流化剂共同作用下，避免了混凝土中任一材料的相对缺陷，提高了材料的利用效率，改善了材料作用效果，复合混凝土不但具有强度高，良好的抗折性，还可以通过调节水玻璃的含量使该混凝土形成良好的保护层，该保护层可有效阻止含有腐蚀性物质或氧化能量侵入混凝土，使混凝土具有较好的耐酸性、耐腐蚀、抗疲劳性和抗冻性。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种复合混凝土，其特征在于：由以下原料组成，所述原料的各组分及各组分的含量为：水70～80重量份、水泥150～160重量份、粒径为5～40mm的再生粗骨料490～500重量份、粒径为0.15～4.75mm的再生细骨料180～190重量份、石浆粉65～75重量份、流化剂1～3重量份、水玻璃5～15重量份、聚丙乙烯单丝纤维3～7重量份。
2.根据权利要求1所述的复合混凝土，其特征在于：所述原料的各组分及各组分的含量为：水75重量份、水泥155重量份、粒径为20mm的再生粗骨料495重量份、粒径为3mm的再生细骨料185重量份、石浆粉70重量份、流化剂2重量份、水玻璃10重量份、聚丙乙烯单丝纤维5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的复合混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料为石屑、炉渣、碎石、废弃陶瓷、建筑固体废弃物中的任意一种或两种以上的任意重量比混合物。
4.根据权利要求1或2所述的复合混凝土，其特征在于：所述再生细骨料为石粉、炉渣、碎石、废弃陶瓷、粉煤灰、建筑固体废弃物中的任意一种或两种以上的任意重量比混合物。
5.一种复合混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）再生粗骨料、再生细骨料的制备：将石材厂废渣或其他硬质建筑固体废弃物集中收集，选出生活垃圾，清洁处理后，破碎至0.15-40mm，并经筛选分类作为再生粗骨料、再生细骨料备用；
（2）石浆粉的制备：收集废石浆，对废石浆进行沉淀处理，接着沥干水分、晾晒、干化处理，完全干化后送入磨粉机进一步细化，模数控制在300-600目；
（3）按照权利要求1所述的原料的任一配比，将水、水泥以及步骤（1）制得的再生粗骨料、再生细骨料、步骤（2）制得的石浆粉、聚丙乙烯单丝纤维进行搅拌2～3分钟，最后加入水玻璃、流化剂，再次拌合2～5分钟，即生成复合混凝土。
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