CN104086126A

CN104086126A - 一种掺砖再生微粉的预拌混凝土

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Publication number: CN104086126A
Application number: CN201410317822.2A
Authority: CN
Inventors: 武俊宇; 王安岭; 段遵莉; 赵玉芳; 李红芳; 张京涛
Original assignee: Beijing Dongfangjianyu Institute Of Concrete Science & Technology Ltd Compan
Current assignee: Beijing Dongfangjianyu Institute Of Concrete Science & Technology Ltd Compan
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: CN104086126B

Abstract

本发明提供一种掺砖再生微粉的预拌混凝土，属于建筑垃圾资源化、建材利废领域。所述预拌混凝土的组成包括如下原料：水泥、砖再生微粉、矿粉、粉煤灰、砂、石子、自制外加剂、水；其中，所述自制外加剂为一种磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐。本发明所述预拌混凝土具有工作性能良好，易泵送，力学性能和耐久性能优良的特点。

Description

一种掺砖再生微粉的预拌混凝土

技术领域

本发明涉及一种预拌混凝土，具体涉及一种掺砖再生微粉的预拌混凝土，属于建筑垃圾资源化、建材利废领域。

背景技术

随着建筑业的快速发展，对砂石资源的需求也越来越大，这就需大量开山采石和掘地洗砂，严重破坏了自然和植被环境。近年来，我国很多地区出现了优质砂石资源枯竭的现象，必须依靠从周边或远距离运输购进的方式，增加了建筑成本。与此同时，建筑垃圾排放量却日益增多。据对砖混结构、全现浇结构和框架结构等建筑施工材料损耗的粗略统计，在每万平方米建筑的施工过程中，仅建筑垃圾就会产生500～600t。而每万平方米拆除的旧建筑，将产生7000～12000t建筑垃圾。我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30％～40％，预计到2020年，我国还将新增建筑面积约300亿m²。大量的建筑垃圾如不能适当加以利用，会给环境治理造成很大的困难。

为了解决建筑砂石资源利用量大和建筑垃圾排放量大的矛盾，现有技术中采用将建筑垃圾再生，再生过程中不可避免地产生再生微粉，利用这些再生微粉或磨细再生骨料制备所得的再生微粉，将再生微粉取代部分水泥，生产混凝土，这样一方面可以减少建筑砂石资源的利用，另一方面也可最大限度的消纳建筑垃圾。但是，由于再生微粉来源广泛，如来源于砖混结构含砖量较高(不低于20％)的的砖再生微粉，来源于混凝土结构含砖量较低(小于20％)的混凝土再生微粉。对于上述不同来源的再生微粉，其组成不同、吸水率也有很大差异，用于预拌混凝土掺合料时，对预拌混凝土的性能影响也不同。诸如，文献《建筑垃圾再生微粉利用的试验研究》(马纯滔等，宁夏工程技术，2009年3月，第8卷第1期)公开了再生混凝土微粉和再生砖微粉用于混凝土时，对混凝土强度的影响，结果表示，随砖再生微粉掺量由5％增加至15％时，混凝土强度逐渐减小，这主要与砖再生微粉的吸水性大有关；再生混凝土微粉的掺量在10％～20％、碱性激发剂的掺量为胶凝材料总量的0.3～0.5％的区间变化时，对混凝土28d抗压强度极差影响很小，但存在最佳掺量和组合的问题，再生混凝土微粉的取代率以15wt％为宜，碱性激发剂NaOH掺量为胶凝材料总量的0.4％为宜。

由上述文献可知，对于砖再生微粉，由于其颗粒较软弱、吸水率明显高于混凝土再生微粉，且活性低，属于低品质的再生微粉。如果将砖再生微粉仅在无机碱性激发剂NaOH的激发下用于预拌混凝土制备时，由于砖再生微粉的吸水率大、吸水速度快，导致预拌混凝土的流动度差，不利于混凝土的泵送，此外，在无机碱性激发剂NaOH作用下，会加速砖再生微粉的水化速度，使混凝土的早期强度增加过快，再生微粉及其他胶凝材料不能充分水化就已经固化，导致了混凝土内部不密实，从而影响混凝土的后期强度及混凝土的耐久性，且砖再生微粉的掺量大于15％时制备的混凝土就无法满足实际应用。因此现有技术中对于该类低品质的砖再生微粉都是将其与混凝土再生微粉混掺用于制备混凝土，而无法单独将砖再生微粉用于制备高性能的预拌混凝土。

发明内容

为了解决现有技术中砖再生微粉单独用于预拌混凝土制备时，会导致预拌混凝土的流动度差、泵送困难，且混凝土后期强度下降快的问题，本申请提供了一种在自制外加剂盐的作用下掺砖再生微粉而制备得到性能优异的预拌混凝土。

本发明所述掺砖再生微粉的预拌混凝土，包括如下原料：水泥、砖再生微粉、矿粉、粉煤灰、砂、石子、自制外加剂、水；其中所述自制外加剂为自制磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐。

以每立方米预拌混凝土计，包括如下质量的原料：

进一步地，所述砖再生微粉的掺量占胶凝材料总质量不大于30wt％。

更进一步地，所述砖再生微粉的掺量占胶凝材料总质量大于20wt％，且小于等于30wt％。

进一步地，所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的20～100wt％。

进一步地，所述自制外加剂的掺量占胶凝材料总质量0.3～0.9wt％。

所述磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐分子量为4000～18000，其制备方法包括如下步骤：

(1)聚合反应：将苯乙烯与丙烯酸以摩尔比1:1加入到500mL容量瓶中，缓慢加入占苯乙烯与丙烯酸的总质量为1.5wt％的引发剂(过硫酸钾)，使其在80℃水浴中反应4h，得到苯乙烯-丙烯酸共聚物；停止加热，抽滤，在60℃下烘干，得到苯乙烯-丙烯酸共聚物固体粉末；

(2)磺化反应：将步骤(1)中的产物苯乙烯-丙烯酸共聚物完全溶解于二甲基甲酰胺中搅拌分散均匀，缓慢滴入氯磺酸；其中，所述氯磺酸的加入量为步骤(1)中加入的苯乙烯摩尔数的1.5-2倍，在20-30℃磺化2h，得到磺化苯乙烯-丙烯酸共聚物；

(3)皂化反应：向所述步骤(2)的产物中加入质量浓度为10wt％的NaOH溶液，调节溶液的pH值为7-8，最后过滤、在60℃下烘干，除去水分得到磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐固体粉剂产品。

上述磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐制备过程的化学反应式如下：

所述水泥为P·O42.5水泥，比表面积400m²/kg；所述砖再生微粉的比表面积为300～450m²/kg；所述粉煤灰为II级粉煤灰，45μm筛余不大于25％；所述矿粉为S95级矿粉，比表面为不小于400m²/kg；所述砂的细度模数为2.6～2.9，含泥量≤3.0％，泥块含量≤1.0％；所述石子为5-25mm连续级配的，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％，针片状含量≤8.0％。

本发明所述掺砖再生微粉和低品质再生骨料的预拌混凝土与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明所述掺砖再生微粉的预拌混凝土中，砖再生微粉与自制外加剂磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐配合使用，磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐为实验室合成的新型的外加剂，其分子结构呈梳状，可呈多支链化，由于其含有大量的亲水性官能团，容易以氢键的形式与水分子缔合，能够在胶凝材料颗粒表面形成一层稳定的溶剂水化膜，阻止胶凝材料颗粒之间的直接接触，此外磺化苯乙烯-丙烯酸盐对砖再生微粉还具有激活作用。将磺化苯乙烯-丙烯酸盐作用于砖再生微粉混凝土中时，不仅能够有效分散胶凝材料中的水泥、矿粉、粉煤灰和砖再生微粉颗粒，还能很好的抑制混凝土早期水化速度，使整个混凝土养护期间的水化速度缓慢进行，极大地提高了混凝土的后期强度。本发明所述预拌混凝土具有工作性能良好，易泵送，力学性能和耐久性能优良的特点。

(2)本发明所述掺砖再生微粉的预拌混凝土，进一步限定了各原料的掺加量，尤其是进一步限定了所述砖再生微粉的掺量占胶凝材料总质量不大于30％wt，更优选是大于20wt％，且小于等于30wt％，进一步地，所述外加剂的掺量占胶凝材料总质量0.3～0.9wt％，在本发明所述各原料的掺加量下，一方面具有大掺量使用砖再生微粉的优点，另一方面也可以制备得到C60以下强度等级的预拌混凝土，且制备得到的预拌混凝土具有强度高、性能稳定性好的优点，不仅扩大了再生骨料的适用范围，而且对再生骨料的应用提供了新的借鉴。

具体实施方式

下述实施例中所用原料如非特制，均为市售产品。

所述水泥为中联P·O42.5水泥，比表面积400m²/kg；

所述砖再生微粉的比表面积为300～450m²/kg，产地北京；

所述粉煤灰为兴达II级粉煤灰，45μm筛余不大于25％；

所述矿粉为兴达S95级矿粉，比表面为不小于400m²/kg。

所述砂的细度模数为2.6～2.9，含泥量≤3.0％，泥块含量≤1.0％，产地北京密云；

所述石子为5-25mm连续级配的，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％，针片状含量≤8.0％，产地北京密云。

所述自制外加剂为自制磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐，制备方法如下：

实施例1

本实施例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：水泥130kg，砖再生微粉82kg，矿粉60kg，砂990kg，石子900kg，磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐0.81kg，水185kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的20wt％。

实施例2

本实施例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：水泥150kg，砖再生微粉81kg，矿粉65kg，粉煤灰5kg，砂935kg，石子915kg，磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐1.21kg，水183kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的30wt％。

实施例3

本实施例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：水泥160kg，砖再生微粉72kg，矿粉70kg，粉煤灰10kg，砂910kg，石子930kg，磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐1.56kg，水180kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的50wt％。

实施例4

本实施例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：水泥180kg，砖再生微粉69kg，矿粉80kg，粉煤灰15kg，砂884kg，石子958kg，磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐2.06kg，水175kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的60wt％。

实施例5

本实施例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：水泥200kg，砖再生微粉63kg，矿粉85kg，粉煤灰20kg，砂875kg，石子960kg，磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐2.57kg，水170kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的70wt％。

实施例6

本实施例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：水泥230kg，砖再生微粉52kg，矿粉90kg，粉煤灰25kg，砂869kg，石子965kg，磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐3.17kg，水167kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的90wt％。

实施例7

本实施例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：水泥250kg，砖再生微粉42kg，矿粉95kg，粉煤灰30kg，砂861kg，石子970kg，磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐3.75kg，水165kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的100wt％。

此外，本发明还进一步提供了上述预拌混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)向搅拌机中投入全部砂子，加入1/2水及外加剂，搅拌30s；

(2)向搅拌机中投入全部的胶凝材料，包括水泥、粉煤灰、矿粉、砖再生微粉等，搅拌30s，得到砂浆混合物；

(3)向搅拌机组中投入全部石子，搅拌30s；

(4)最后加入剩余的水，搅拌60s，拌制得到预拌混凝土。

对比例1

本对比例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：由如下质量原料组成：水泥213kg，砖再生微粉70kg，矿粉80kg，粉煤灰15kg，砂884kg，石子958kg，NaOH2.75kg，聚羧酸6.3kg，水175kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的60wt％。

对比例2

本对比例所述预拌混凝土，以每立方米预拌混凝土计，由如下质量原料组成：由如下质量原料组成：水泥300kg，砖再生微粉20kg，混凝土再生微粉25kg，矿粉70kg，粉煤灰50kg，砂861kg，石子970kg，NaOH5.00kg，聚羧酸9.30kg，水165kg；其中所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的100wt％。

由实施例1～实施例7，对比例1和对比例2所拌制的混凝土拌合物性能及力学性能见表1。

表1混凝土性能

从表1可以看出，本方法制备的预拌混凝土拌合物性能良好，1h坍落度基本无损失，2h坍落度损失不过20mm，排空时间小于15s，而对比例由于加入了强碱NaOH，胶凝材料水化速度加快，导致坍落度较小，坍落度损失较快，排空时间相应也增长。本发明自制的磺化苯乙烯-丙烯酸共聚盐除了能有效改善混凝土拌合物的性能，而且对混凝土的力学性能也有不同程度的提高，早期强度提高50％左右，28d强度提高25％以上，可节省水泥10％左右。从表1可以看出，采用同样的配合比实施例4与对比例1相比，实施例7与对比例2相比，采用本发明的外加剂，3d强度提高了44％以上，7d强度提高了40％以上，28d强度提高了25％以上，节约水泥15％以上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种掺砖再生微粉的预拌混凝土，其特征在于，包括如下原料：水泥、砖再生微粉、矿粉、粉煤灰、砂、石子、自制外加剂、水；其中所述自制外加剂为磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐。

2.根据权利要求1所述预拌混凝土，其特征在于，以每立方米预拌混凝土计，包括如下质量的原料：

3.根据权利要求2所述预拌混凝土，其特征在于，以每立方米预拌混凝土计，包括如下质量的原料：

4.根据权利要求1或2所述预拌混凝土，其特征在于，所述砖再生微粉的掺量占胶凝材料总质量不大于30wt％。

5.根据权利要求4所述预拌混凝土，其特征在于，所述砖再生微粉的掺量占胶凝材料总质量大于20wt％，且小于等于30wt％。

6.根据权利要求1～5任一所述预拌混凝土，其特征在于，所述砖再生微粉中砖含量占砖再生微粉总质量的20～100wt％。

7.根据权利要求1或2或4或5或6所述预拌混凝土，其特征在于，所述自制外加剂的掺量占胶凝材料总质量的0.3～0.9wt％。

8.根据权利要求1～7任一所述预拌混凝土，其特征在于，所述磺化苯乙烯-丙烯酸聚合盐分子量为4000～18000，其制备方法包括如下步骤：

(1)聚合反应：将苯乙烯与丙烯酸以摩尔比1:1加入到500mL容量瓶中，缓慢加入占苯乙烯与丙烯酸的总质量为1.5wt％的引发剂过硫酸钾，使其在80℃水浴中反应4h，得到苯乙烯-丙烯酸共聚物；停止加热，抽滤，在60℃下烘干，得到苯乙烯-丙烯酸共聚物固体粉末；

9.根据权利要求1～8任一所述预拌混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5水泥，比表面积不小于300m²/kg；所述砖再生微粉的比表面积为300～450m²/kg；所述粉煤灰为II级粉煤灰，45μm筛余不大于25％；所述矿粉为S95级矿粉，比表面积不小于400m²/kg；所述砂的细度模数为2.6～2.9，含泥量≤3.0％，泥块含量≤1.0％；所述石子为5-25mm连续级配的，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％，针片状含量≤8.0％。