CN104058674B

CN104058674B - 混凝土

Info

Publication number: CN104058674B
Application number: CN201410322447.0A
Authority: CN
Inventors: 肖维录
Original assignee: Sunshine Fu Erman Novel Material Science And Technology Ltd
Current assignee: Linyi Jintai Concrete Co., Ltd.
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-07-08
Also published as: CN104058674A

Abstract

本发明公开了一种混凝土，包括以下原料：水泥、砂、碎石、废弃物煅烧料、外加剂和水，所述废弃物煅烧料经过以下方法制得：将废混凝土和废砖按照10:3的质量比混合，破碎、研磨成小于30mm的碎粉，备用；将碎粉放入水中，泡2-3天，然后取出烘干；将烘干的碎粉在1000-1100℃下煅烧4-5h，冷却后进行研磨、筛分，分别取粒径为0.15-3mm和5-10mm的煅烧产物，为废弃物煅烧料。本发明混凝土可以使用含泥量高的砂为原料，通过外加剂的引入含泥量高的混凝土仍然能够满足建筑要求。此外，本发明还对废混凝土和废砖进行了回收利用，变废为宝，降低了成本，具有很好的经济和环保效益。

Description

混凝土

技术领域

本发明涉及一种混凝土组合物，具体涉及一种含泥量高的混凝土，属于混凝土技术领域。

背景技术

混凝土是现代应用最广泛的建筑材料，其具有原料丰富、价格低廉、工艺简单、强度高、耐久性好等优点。预拌混凝土是混凝土的一种，是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例在搅拌站经计量、拌制后出售的、并采用运输车在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。因为现场施工对环境影响较大，所以预拌混凝土受到越来越多的关注。但是混凝土物料混合后随着时间的推移会发生化学反应，对混凝土流动性、坍塌度损失、和易性等都会产生不良的影响，因此预拌混凝土需要在规定的时间内运送到所需工地中，同时也对混凝土的性能提出了更高的要求。

混凝土中，集料的体积占到60%以上，集料是混凝土中承受荷载、抵抗侵蚀和增强混凝土体积稳定性的重要组成材料，也是价格低廉的填充组分。普通混凝土中细集料是公称直径小于5mm的砂粒。研究表明，在建筑施工中混凝土的性能受到砂含泥量质量指标的影响较大，泥的细度较小，硬度小且易团聚，随着含泥量的增加，细集料对水的需求量加大，减水剂的用量也相应加大，混凝土的初始坍落度变低，保坍性能和坍塌度损失也变差；泥土团聚或者包覆在集料表面，会阻碍集料和水泥的粘结，形成结构薄弱区，降低混凝土强度；泥的存在还会影响混凝土的抗碳化能力，降低混凝土的耐候性；并且如果泥团聚会降低混凝土局部的强度，造成安全隐患。通常含泥量超过5%的砂将无法使用，在预拌混凝土中，因为要保证混凝土的坍塌度损失、流动性和和易性，因此泥的存在更为致命。

此外，在房屋重建的过程中，废旧的楼房拆迁会产生大量的固体废弃物，这些废的混凝土材料或砖块如果直接丢弃不仅会造成很大的环境污染，还会浪费许多有用资源，如果能将其重新利用，会有很好的经济和环保效益。

为了保证混凝土的性能，可以加入各种不同性能的外加剂调整、改善混凝土的性能。目前已有的混凝土外加剂可以起到减少拌合用水、增加工作性、控制凝结时间、早强、增强、耐久、染色、引气等作用，但外加剂一般都性能单一，不能满足多种需求，并且也没有能够有效降低高含泥量砂对混凝土性能影响的外加剂。通过外加剂的使用以及混凝土配方的优化，可以使预拌混凝土应用前景更为广阔。

发明内容

本发明提供了一种混凝土，该混凝土中通过外加剂的加入可以使高含泥量的砂可以用于混凝土中，同时在混凝土中加入部分固体废弃物代替混凝土的成分，降低了成本。

为了降低泥的存在对混凝土性能的影响，发明人研究了特殊的外加剂，通过外加剂的作用，可以降低泥土的团聚和对集料的包裹，使泥土对混凝土性能的影响得到降低。同时，本发明还将废弃混凝土通过处理重新进行利用，即降低了成本，又防止了资源浪费。本发明具体技术方案如下：

一种混凝土，其特征是包括以下原料：水泥、砂、碎石、废弃物煅烧料、外加剂和水，所述废弃物煅烧料经过以下方法制得：将废混凝土和废砖按照10:3的质量比混合，破碎、研磨成小于30mm的碎粉，备用；将碎粉放入水中，泡2-3天，然后取出烘干；将烘干的碎粉在1000-1100℃下煅烧4-5h，冷却后进行研磨、筛分，分别取粒径为0.15-3mm和5-10mm的煅烧产物，为废弃物煅烧料。

上述混凝土中，所述砂的粒径为0.075-4.0mm，所述碎石的粒剂为4.75-25mm。

上述混凝土中，所用的砂可以为含泥量较高的砂，砂中泥的含量小于等于10%时所得混凝土性能均能满足要求，砂中不含泥最佳。

上述混凝土中，各原料配比如下：水泥300-450kg/m³、砂425-460kg/m³、碎石900-1000kg/m³、粒径0.15-3mm的废弃物煅烧料100-150kg/m³、粒径5-10mm的废弃物煅烧料370-420kg/m³，外加剂为水泥质量的5-6%，水灰比0.4。

上述混凝土中，各原料优选配比如下：水泥400kg/m³、砂435kg/m³、碎石930kg/m³、粒径0.15-3mm的废弃物煅烧料130kg/m³、粒径5-10mm的废弃物煅烧料390kg/m³，外加剂为水泥质量的5-6%，水灰比0.4。

上述混凝土中，所述外加剂由以下重量份的原料组成：聚羧酸系减水剂40-50份、纤维素接枝壳聚糖15-20份，烟道沉积物15-20份，硅烷偶联剂5-10份，聚乙烯吡咯烷酮1-5份、碳化硅1-5份、空心玻璃微珠3-6份、二氧化硅包覆二氧化钛5-10份、明胶粉2-8份，优选由以下重量份的原料组成：聚羧酸系减水剂45份、纤维素接枝壳聚糖16份，烟道沉积物16份，硅烷偶联剂6份，聚乙烯吡咯烷酮3份、碳化硅2份、空心玻璃微珠5份、二氧化硅包覆二氧化钛8份、明胶粉5份。

上述混凝土中，外加剂中的烟道沉积物在使用前经过以下预处理：取火焰窑生产硼硅酸盐玻璃时烟道中的沉积物，将沉积物磨成细粉，放入沉积物4质量倍的水中，超声30min，然后过滤、干燥，得处理好的烟道沉积物。

该外加剂的制备方法为：将除了聚羧酸系减水剂以外的原料按配比混合均匀，装袋备用，作为固体成分；聚羧酸系减水剂单独包装，作为液体成分；使用时将固体成分与聚羧酸系减水剂按照配比加入混凝土中即可。

混凝土的制备方法为：将水泥、砂、碎石、废弃物煅烧料、外加剂和水混合，搅拌均匀后制得混凝土拌合物，经浇铸、振实、养护，得混凝土。

本发明使用发明人自行研发的外加剂，该外加剂的加入保证了混凝土的流动性、减少了混凝土的坍塌度损失、提高了混凝土的和易性。此外，外加剂中成分的存在还能改善泥土的吸附状态，降低含泥量对混凝土、减水剂的影响，从而使高含泥量的砂可以用于混凝土中。本发明混凝土外加剂适用于各种高含泥量混凝土，也适合于预拌混凝土。

本发明外加剂中，用纤维素对壳聚糖进行接枝，可以与聚羧酸盐减水剂共同起到减水的作用，并且纤维素和壳聚糖中的基团可以降低泥土对聚羧酸盐的影响，减少减水剂的用量。

外加剂中的烟道沉积物指的是用火焰加热方式生产硼硅酸盐玻璃时，沉积在烟道中的挥发性物质。烟道沉积物中含有氯化钠、氧化硼、二氧化硅、氧化铝等成分，经过处理，将一部分氯化钠除去，减少了过多的氯化钠的腐蚀作用，剩余的氯化钠、氧化硼、氧化铝等可以起到防冻和缓凝的作用。另外二氧化硅对泥土有一定的吸附和分散的作用，阻止泥土包裹在集料表面和团聚，减少了水的用量，增加了混凝土的和易性和流动性，也减轻了泥土对混凝土强度和耐候性的影响。

外加剂中的硅烷偶联剂和聚乙烯吡咯烷酮为有机物质，聚乙烯吡咯烷酮有一定的粘度，可以增强各成分之间的粘结性，硅烷偶联剂与水反应会形成网络结构，增强混凝土的保水性和流动性，保证预拌混凝土的坍塌度损失。

外加剂中的碳化硅强度高、耐候性好，可以提高混凝土的强度和耐候性。

外加剂中的空心玻璃微珠具有一定的隔热作用，还能使各成分分散均匀。

外加剂中的二氧化硅包覆二氧化钛可以增加混凝土的强度，同时可以吸附泥土，降低泥土对减水剂、集料等的吸附，降低泥土对混凝土的影响，同时金红石型二氧化钛能反射可见和红外区的太阳光，增强混凝土的使用寿命。

外加剂中少量的明胶粉具有一定的粘结性，可以吸附砂浆中的泥土，此外凝胶吸收后会形成网络结构，可以使各成分在较少水的情况下结合良好，减少离析、泌水情况的发生。

本发明在混凝土配方中加入了部分建筑废弃混凝土和废砖，经过特殊的处理，将它们分别取代部分砂和碎石，变废为宝，降低了成本。并且通过配比的调整，混凝土性能未受到太大影响。

本发明提供了一种高含泥量的混凝土，该混凝土可以使用含泥量高的砂为原料，通过外加剂的引入含泥量高的混凝土仍然能够满足建筑要求。此外，本发明还对废混凝土和废砖进行了回收利用，变废为宝，降低了成本，具有很好的经济和环保效益。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，应该明白的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。如无特别说明，下述组分均为重量份。

下述实施例中，所用壳聚糖购自济南海得贝海洋生物工程有限公司，所用纤维素为济南源茂化工有限公司的木质纤维素。

下述实施例中，所用减水剂为本公司销售的FCA-聚羧酸高性能减水剂，性能如下：

实施例1

本发明混凝土外加剂配方为：聚羧酸系减水剂45份、纤维素接枝壳聚糖16份，预处理的烟道沉积物16份，硅烷偶联剂6份，聚乙烯吡咯烷酮3份、碳化硅2份、空心玻璃微珠5份、二氧化硅包覆二氧化钛8份、明胶粉5份。

制备方法为：

1、取烟道沉积物，将沉积物磨成细粉，放入沉积物4质量倍的水中，超声30min，然后过滤、干燥，得预处理的烟道沉积物，备用。

2、纤维素接枝壳聚糖的制备：将纤维素加入到蒸馏水中，搅拌分散，通30min氮气除氧，然后在氮气保护下加入过硫酸钾溶液，在55℃下预处理2h，然后加入溶有交联剂的壳聚糖的1wt%乙酸溶液，在50℃反应4h，反应结束后，水洗除去杂质，然后将产物放入1wt%乙酸溶液中萃取24h继续除去均聚物，然后再水洗，抽滤，干燥，得纤维素接枝壳聚糖；纤维素与壳聚糖的质量比为2:1，过硫酸钾在混合液中的浓度为1.5mmol/L，交联剂在混合液中的浓度为0.12ml/100ml，壳聚糖在混合液中的浓度为0.5g/100ml。

3、二氧化硅包覆二氧化钛的制备：将30ml钛酸四丁酯与36ml无水乙醇、18ml冰醋酸、60ml正丁醇充分混合，搅拌均匀，得A溶液；将36ml无水乙醇、18ml冰醋酸和7.5ml水充分混合，搅拌均匀，得B溶液；将A溶液在搅拌的情况下缓慢滴加到B溶液中，同时滴加冰醋酸控制混合液pH为4；滴加完后搅拌反应1h，在25℃下静置1-2天，形成凝胶，将所得凝胶在60℃干燥，然后研磨成粉，在600℃下煅烧2h，得金红石型二氧化钛粉末；取上述得到的金红石型二氧化钛，分散到蒸馏水中配成10wt%的悬浮液，然后加入50g/L的六偏磷酸钠溶液作为分散剂（六偏磷酸钠用量为二氧化钛质量的0.1-0.2%），超声分散30min；将悬浮液升温至80-90℃，加入浓度0.5mol/L的硅酸钠溶液，同时加入0.1mol/L的硫酸溶液控制体系pH为8-10，硅酸钠加入时间为3h，硅酸钠与二氧化钛的摩尔比为1:25，加入完毕后陈化2h，过滤、洗涤、120℃烘干，得二氧化硅包覆二氧化钛。

4、取预处理的烟道沉积物、纤维素接枝壳聚糖和二氧化硅包覆二氧化钛，与除减水剂以外的其他原料混合均匀，包装备用，作为混凝土外加剂固体成分；减水剂单独包装，作为混凝土外加剂液体成分。固体成分和液体成分在使用时按照配比混合使用，即为混凝土外加剂。

实施例2

本发明混凝土外加剂配方为：聚羧酸系减水剂40份、纤维素接枝壳聚糖20份，预处理的烟道沉积物15份，硅烷偶联剂10份，聚乙烯吡咯烷酮1份、碳化硅5份、空心玻璃微珠3份、二氧化硅包覆金红石型二氧化钛10份、明胶粉2份。制备方法同实施例1。

实施例3

本发明混凝土外加剂配方为：聚羧酸系减水剂50份、纤维素接枝壳聚糖15份，预处理的烟道沉积物20份，硅烷偶联剂5份，聚乙烯吡咯烷酮5份、碳化硅1份、空心玻璃微珠6份、二氧化硅包覆金红石型二氧化钛5份、明胶粉8份。制备方法同实施例1。

实施例4

混凝土配方如下：水泥400kg/m3、砂435kg/m3、碎石930kg/m3、粒径0.15-3mm的废弃物煅烧料130kg/m3、粒径5-10mm的废弃物煅烧料390kg/m3，实施例1的外加剂为水泥质量的5%，水灰比0.4。砂中含泥量为0%。

混凝土制备方法为：

1、取建筑废混凝土和废砖，按照10:3的质量比混合，破碎、研磨成小于30mm的碎粉，备用；将碎粉放入水中，泡2-3天，然后取出烘干；将烘干的碎粉在1000-1100℃下煅烧4-5h，冷却后进行研磨、筛分，分别取粒径为0.15-3mm和5-10mm的煅烧产物，为废弃物煅烧料。

2、将上述废弃物煅烧料与水泥、砂、碎石、外加剂、水混合均匀，经浇铸、振实、养护，得混凝土。

实施例5

混凝土配方和制备方法同实施例4，不同的是：所用外加剂为实施例2的外加剂。

实施例6

混凝土配方和制备方法同实施例4，不同的是：所用外加剂为实施例3的外加剂。

实施例7

混凝土配方如下：水泥300kg/m³、砂425kg/m³、碎石900kg/m³、粒径0.15-3mm的废弃物煅烧料150kg/m³、粒径5-10mm的废弃物煅烧料370kg/m³，实施例1的外加剂为水泥质量的5%，水灰比0.4。砂中含泥量为0%。

制备方法同实施例4。

实施例8

混凝土配方如下：水泥450kg/m³、砂460kg/m³、碎石1000kg/m³、粒径0.15-3mm的废弃物煅烧料100kg/m³、粒径5-10mm的废弃物煅烧料420kg/m³，实施例1的外加剂为水泥质量的5%，水灰比0.4。砂中含泥量为0%。

制备方法同实施例4。

性能测试试验

1、为了试验，用粘土与砂混合分别配成含泥量为5%和10%的含泥砂。通过制备不同的混凝土试样，研究外加剂对含泥量高的混凝土的性能改善作用。

按照实施例4的配方和制备方法制备混凝土试样，不同的是：各试样砂中的含泥量和所用的外加剂不同。

所得混凝土试样性能如下：

由上述数据可以看出，本发明外加剂的加入使高含泥量的混凝土也具有较好的性能，本发明外加剂的使用降低了泥土对混凝土性能的影响。

2、分别测试实施例4和7所得混凝土的性能，结果如下：

由上述数据可以看出，本发明各原料配比的变化对混凝土性能也有较大影响。

Claims

1.一种混凝土，其特征是包括以下原料：水泥、砂、碎石、废弃物煅烧料、外加剂和水，所述废弃物煅烧料经过以下方法制得：将废混凝土和废砖按照10:3的质量比混合，破碎、研磨成小于30mm的碎粉，备用；将碎粉放入水中，泡2-3天，然后取出烘干；将烘干的碎粉在1000-1100℃下煅烧4-5h，冷却后进行研磨、筛分，分别取粒径为0.15-3mm和5-10mm的煅烧产物，为废弃物煅烧料；

所述外加剂由以下重量份的原料组成：聚羧酸系减水剂40-50份，纤维素接枝壳聚糖15-20份，烟道沉积物15-20份，硅烷偶联剂5-10份，聚乙烯吡咯烷酮1-5份，碳化硅1-5份，空心玻璃微珠3-6份，二氧化硅包覆二氧化钛5-10份，明胶粉2-8份；所述烟道沉积物是用火焰加热方式生产硼硅酸盐玻璃时，沉积在烟道中的挥发性物质。

2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征是：所述砂的粒径为0.075-4.0mm，所述碎石的粒径为4.75-25mm。

3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征是：所述砂的含泥量为0-10%。

4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征是各原料配比如下：水泥300-450kg/m³、砂425-460kg/m³、碎石900-1000kg/m³、粒径0.15-3mm的废弃物煅烧料100-150kg/m³、粒径5-10mm的废弃物煅烧料370-420kg/m³，外加剂为水泥质量的5-6%，水灰比0.4。

5.根据权利要求1所述的混凝土，其特征是各原料配比如下：水泥400kg/m³、砂435kg/m³、碎石930kg/m³、粒径0.15-3mm的废弃物煅烧料130kg/m³、粒径5-10mm的废弃物煅烧料390kg/m³，外加剂为水泥质量的5-6%，水灰比0.4。

6.根据权利要求1所述的混凝土，其特征是所述外加剂由以下重量份的原料组成：聚羧酸系减水剂45份，纤维素接枝壳聚糖16份，烟道沉积物16份，硅烷偶联剂6份，聚乙烯吡咯烷酮3份，碳化硅2份，空心玻璃微珠5份，二氧化硅包覆二氧化钛8份，明胶粉5份。

7.根据权利要求1或6所述的混凝土，其特征是：外加剂中的烟道沉积物在使用前经过以下预处理：取火焰窑生产硼硅酸盐玻璃时烟道中的沉积物，将沉积物磨成细粉，放入沉积物4质量倍的水中，超声30min，然后过滤、干燥，得处理好的烟道沉积物。