CN104817287A - 废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料及其实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料及其实施方法，以废弃陶瓷为主料，活性晶种、改性强化剂为辅料，经各材料改性处理、高温融合等措施后放入水泥球磨机中球磨至比表面积为300-450m2/kg的预成品后，再掺入混合纤维制备而成。各质量组份为：废弃陶瓷粉80-100份、活性晶种6-9份、改性强化剂2-6份、混合纤维5-10份。本发明的混合陶瓷粉能有效增加水泥砂浆的密实度，不仅能提高混凝土强度，更为显著的是对混凝土的耐久性都有较好的提升。解决能源问题的同时兼顾到环保的宗旨，具有明显的技术经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料类，具体涉及一种用于制备高性能混凝土的掺和料及其实施方法。
背景技术
纵观所有新型掺和料的研究现状以及混凝土的耐久性研究现状，各个角度的分析都很全面到位。不论是从宏观的物理力学特性，还是材料自身微观性质，已经有无数国内外学者对混凝土包括新型混凝土进行了细致的研究、探讨和分析。对于普通混凝土以及常规掺和料混凝土的试验研究都已经相对成熟，不管是在制备技术、还是性能提升方面都有了很好的理论、实践基础。新型掺和料混凝土的研究也很多，但缺少一个系统的研究总结。对于某种新型掺和料混凝土的研究往往是针对其某个特性的研究相对比较全面。即使是有其它耐久性方面的研究，也很少是在同样的试验环境下进行研究。土木工程材料试验本身的离散型很大，试验人的改变、试验材料的不同、外界环境的变化等都会对试验产生较大的影响。因此如果想开发新型混凝土材料，应从整个材料的特性、适用性到其市场化都进行一定程度的调研和探讨。尽量让整个材料的研究处于误差相对较小的统一环境中。先从陶瓷作为掺和料的可行性角度进行试验，通过水泥胶砂试验来论证陶瓷作为掺和料使用对水泥性能的影响，得出陶瓷掺和料的最优掺量。以最优掺量进行陶瓷掺和料混凝土的各项性能试验。进一步验证陶瓷作为掺和料对混凝土基本力学性能及各项耐久性能的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有建筑资源贫乏，新型水泥基材料种类繁多但缺少系统地技术指标和试验论证的理论支撑的缺陷，提供一种便于就地取材、节约资源兼顾环保同时，能为混凝土带来高耐久性的新型掺和料及其实施方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，它无差别的取用各类废弃陶瓷；主要包括废弃生活陶瓷、建筑陶瓷和其它陶瓷，废弃生活陶瓷：建筑陶瓷：其它陶瓷的质量比为2-7:7-2:1；经加工研磨至比表面积为300-450m2/kg后，按照0～30％的取代率取代水泥配置高性能混凝土。
废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，以废弃陶瓷粉为主料，掺有活性晶种、改性强化剂高温融合后加工研磨至比表面积为300-450m2/kg后，再加入混合纤维制备而成；各质量组份为：废弃陶瓷粉80-100份、活性晶种6-9份、改性强化剂2-6份、混合纤维5-10份；混合陶瓷粉的比表面积为300-450m2/kg。
所述的废弃陶瓷粉为：景德镇陶瓷作坊附近的各类陶瓷废料、半成品陶瓷、以及建筑工地上的废弃陶瓷砖等废弃陶瓷经清洗、破碎、烘干、筛分、再烘干、球磨后制成废弃陶瓷粉，其主要化学成分：W(SiO2)＝62.72％；W(Al2O3)＝23.31％；化学成分表见表1；
表1陶瓷的化学组成％
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 |
| 62.72 | 23.31 | 1.24 | 6.67 | 0.65 | 1.55 | 0.96 | 0.07 |
所述的为活性晶种为：水泥炉渣、石灰石粉和锂矿渣按照0-0.05:0.03-0.08:1-2.5的质量比混合而成，其中水泥炉渣的有机杂质含量低于0.1％、炉渣的含煤块量为0；石灰石粉为重质碳酸钙粉，CaCO3含量>98.6％；锂矿渣取自江西宜春锂电厂的生产废料中含有大量活性SiO2的锂渣和锂矿粉按照1:0.35-0.65的质量比混合；锂渣因锂电厂的制作工艺不同，分为白色锂渣和灰色锂渣；两种锂渣为任意配比；锂矿粉为锂电厂原材料，富含SiO2。所述的改性强化剂为：层状双氢氧化物(LDHs)放入KH-550硅烷偶联剂溶液中机械高速搅拌5-15min，再采用超声处理10min，将得到的悬浮液在80℃水浴中机械搅拌2.5-3.5h后进行真空抽滤，将得到的产物在80℃真空烘箱中干燥、研磨备用；其中层状双氢氧化物为Mg6Al(OH)16CO3·4H2O，KH-550硅烷偶联剂溶液采用水和乙醇稀释，KH-550硅烷偶联剂：水：乙醇的质量比为20:8:7。所述的混合纤维为：由2-4mm长的聚丙烯纤维、12-16mm长的短切玄武岩纤维与2-5mm长的AR玻璃纤维按照3:2-2.5:1-3.5的质量比混合。
废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料陶瓷粉的制作工艺为：1)基于破碎力学原理，将收集到的废弃陶瓷原料，通过卧轴强制式混凝土搅拌机清洗、搅拌达到初级破碎后；采用NMT-2005型工业烘箱将废弃陶瓷料快速烘干，再利用液压调节冲击式破碎机将原状各类陶瓷进行二次破碎，然后采用可调振动筛分机将各种不同粒径的陶瓷筛分后，置于电加热炉中加热至150℃，保持温度达0.5h；最后利用动力球磨机分批对不同粒径的陶瓷骨料球磨成粒径约为0.5mm的废弃陶瓷颗粒；得废弃陶瓷颗粒原料，备用；2)将废弃陶瓷颗粒原料置于电加热炉中，于200℃高温中加热4h去除水分和杂质，于密封保温箱中静置2h后待混合粉温度低于60℃取出；然后采用水泥球磨机磨1-2h；陶瓷粉颗粒组成见表2；比表面积为300-450m2/kg；80μm方孔筛筛余量＜5％，45μm方孔筛筛余量＜12％，得成品。
表2陶瓷粉的颗粒级配
| 颗粒组成(μm) | ＜10 | 10～20 | 20～30 | 30～60 | ＞60 |
| 百分比(％) | 51.0 | 20.4 | 11.1 | 9.5 | 8.0 |
废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其步骤：将80-100份的废弃陶瓷粉、6-9份的活性晶种、2-6份的改性强化剂混合后的掺和料原料放入电动搅拌机中拌合2-6分钟至混合粉均匀后放入电加热炉中，于200℃高温中加热4h去除混合物中的水分和杂质，继续于密封保温箱中静置2h后待混合陶瓷粉温度低于60℃取出备用；采用水泥球磨机磨1-2h，混磨至混合陶瓷粉的比表面积为300-450m2/kg；80μm方孔筛筛余量＜5％，45μm方孔筛筛余量＜12％，得预成品；将预成品与5-10份的混合纤维放入电动搅拌机中混合搅拌6-10分钟，得成品。
1、所述的废弃陶瓷取自江西景德镇陶瓷作坊附近的各类陶瓷废料以及建筑工地上的废弃陶瓷砖等，主要包括生活陶瓷、建筑陶瓷和一些其它陶瓷。
2、所述的废弃生活陶瓷主要指各类陶瓷工艺品、日用陶瓷等；建筑陶瓷主要指地面瓷砖、墙面砖等；其它陶瓷主要包括制作过程中尚未成型作废的半陶瓷成品、电器绝缘陶瓷以及化工陶瓷等。
3、将上述各类陶瓷废料按照清洗、破碎、烘干、细化筛分、再烘干、机械球磨等工序处理，成品主要化学成分：W(SiO2)＝62.72％；W(Al2O3)＝23.31％。
4、基于破碎力学原理，将收集到的废弃陶瓷原料，通过卧轴强制式混凝土搅拌机清洗、搅拌达到初级破碎后。采用NMT-2005型工业烘箱将废弃陶瓷料快速烘干，再利用液压调节冲击式破碎机将原状各类陶瓷进行二级破碎，然后采用可调振动筛分机将各种不同粒径的陶瓷筛分后，置于电加热炉中加热至150℃，保持温度达0.5h。最后利用动力球磨机分批对不同粒径的陶瓷骨料球磨成粒径约为0.5mm的废弃陶瓷颗粒。得废弃陶瓷颗粒原料，备用。
5、取有机杂质含量低于0.1％，炉渣的含煤块量为0的水泥炉渣、CaCO3含量>98.6％的重质碳酸钙粉；锂矿渣取自江西宜春锂电厂的生产废料中含有大量活性锂的锂渣和锂矿粉按照1:0.35-0.65的质量比混合。锂渣因锂电厂的制作工艺不同，分为白色锂渣和灰色锂渣。两种锂渣为任意配比。锂云母粉为锂电厂原材料，富含SiO2；将水泥炉渣、石灰石粉和锂矿渣按照0-0.05:0.03-0.08:1-2.5的质量比混合，得活性晶种，备用。
6、将层状双氢氧化物(LDHs)放入KH-550硅烷偶联剂溶液中机械高速搅拌5-15min，再采用超声处理10min，将得到的悬浮液在80℃水浴中机械搅拌2.5-3.5h后进行真空抽滤，将得到的产物在80℃真空烘箱中干燥、研磨，得改性强化剂，备用。
其中层状双氢氧化物为Mg6Al(OH)16CO3·4H2O，KH-550硅烷偶联剂溶液采用水和乙醇稀释，KH-550硅烷偶联剂：水：乙醇的质量比为20:8:7。
7、将2-4mm长的聚丙烯纤维、短切玄武岩纤维与AR玻璃纤维按照3:2-2.5:1-3.5的质量比混合备用。
8、采用80-100份的废弃陶瓷粉、6-9份的活性晶种、2-6份的改性强化剂放入机械搅拌器中搅拌2-6分钟，将混合粉置于电加热炉中，于200℃高温中加热3-4h，然后采用水泥球磨机磨1-2h。混合陶瓷粉颗粒级配连续合理，比表面积为300-450m2/kg；80μm方孔筛筛余量＜5％，45μm方孔筛筛余量＜12％，得预成品，备用。
9、将预成品与5-10份的混合纤维放入电动搅拌机中混合搅拌6-10min，得成品。
10、按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2011对掺有10～30％的混合陶瓷粉-水泥进行技术性能测试。测试结果见表3。
表3掺混合陶瓷粉后水泥的技术性能测定表
(注：此处陶瓷粉是指按照权利要求2所述的混合陶瓷粉，其中三类陶瓷粉比例为7:2:1)
11、掺入混合陶瓷粉前后的水泥标准稠度用水量几乎不变，水泥的水化速度变慢，水泥安定性结果合格；且其流动性好，具有较好的和易性。
12、按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011采用掺和料影响系数设计配合比。将废弃混合陶瓷粉按照0～30％的掺量取代水泥掺入混凝土中可制成高性能陶瓷粉混凝土；可大范围消耗陶瓷生产及使用过程中产生的固体废物。
本发明的优点：1、所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于：废弃混合陶瓷粉在混凝土中的最适宜掺量为水泥基材料总质量的0～30％；在大范围消耗陶瓷类固体废物的同时还能取代常用掺和料，满足混凝土掺和料原材料短缺的现状。2、所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于：废弃混合陶瓷粉在混凝土中的最适宜掺量为水泥基材料总质量的0～30％；在满足环保和可持续发展战略的前提下，还能提高混凝土强度，增强混凝土的多项耐久性。所述的陶瓷粉混凝土在掺量为10-25％时，其特征在于可有效提高水泥浆体的密实度，增加混凝土的强度。强度提升幅度最高可大6.9％。3、所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于混合陶瓷粉混凝土的抗碳化效果明显，同期碳化28d后的碳化深度远低于普通混凝土。碳化深度降低幅度在68.4％以上。4、所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于混合陶瓷粉混凝土抗冻融循环次数显著增加，在盐冻环境下的抗冻性稳定。5、所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于混合陶瓷粉混凝土的6h电通量降低，氯离子渗透性可忽略不计，抗氯离子渗透性显著增加；6、所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于荷载与氯离子渗透耦合作用下，混合陶瓷粉混凝土的6h电通量几乎没有增长。可满足压力不超过结构设计值的80％时的混凝土结构的抗氯离子渗透性不降低。7、所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于混合陶瓷粉混凝土的各项耐久性均显著提升。
上述效果的取得，主要依赖于土本发明中采用了无害的陶瓷粉作为掺和料主要材料，有别于市场上传统的掺和料，大多是存在一些有害杂质的工业废渣。在掺合料的加工过程中，通过各种相应的物理及化学措施激发矿物掺合料的活性。水泥混凝土强度得到些微提高的同时却引发了一系列耐久性能降低的隐患。不仅增加了矿物掺合料的使用成本，还偏离了环保及可持续发展战略的基本方针。
本发明所采用的废弃陶瓷为陶瓷自生产到使用整个过程中的所有废弃陶瓷料混合而成，且无差别的取用了各类陶瓷废料，包括活陶瓷、建筑陶瓷和制作过程中尚未成型作废的半陶瓷成品、电器绝缘陶瓷以及化工陶瓷等。极大的保障了陶瓷废料的高效资源化利用，实现各类废弃陶瓷的无害化处理、利用率达到100％。与同类产品相比，单位生产能耗降低10－15％，对环境无污染，绿色度不低于95％。
本发明所涉及的各类废弃陶瓷主要由SiO2、Al2O3组成，且活性晶体中也以活性SiO2为主要成分。废弃陶瓷分和活性晶体中不同活性程度的化学组成可为混凝土强度增长过程中的持续水化提供必要的保障。同时根据弹性力学中的最小余能原理，各种不同颗粒级配、不同形状的微小颗粒建立了多相夹杂细观力学杂交的水泥石微观体系。达到促进水泥水化作用和微集料效应，从而改善混凝土微观结构的致密性、局部强度以及复合材料的宏观力学性能，提高混凝土强度。
本发明所涉及的混合纤维，具备了单种纤维材料没有的综合优势。聚丙烯纤维可在混凝土中形成三维乱向分布的空间网状承托结构；AR玻璃纤维是高碱性增强纤维，具有防腐、隔热、减震等作用；而玄武岩纤维具有较强的耐蚀性和耐热性，且其分子维数是三维立体式，短切乱向的CBF在混凝土中形成乱向纤维团体的制成体系和三维网状结构。与聚丙烯纤维和AR玻璃纤维相辅相成，弥补了前两者在混凝土应用中环境适应能力不足，抗剪切能力弱的缺陷。因此混合纤维的加入在增强混凝土微观结构致密的同时，降低了混凝土的脆性指数，加强混凝土的抗裂性能；同时改善混凝土微观通道的形成和发展，使得混凝土抗渗性和抗冻性得到更好的提升。
本发明所涉及的改性强化剂，LDHs具有较强的阴离子交换能力、结构记忆效应使得有机和无机阴离子容易进入层间发生交换。将LDHs经KH-550硅烷偶联剂溶液改性处理后，表面特性发生较大改变，利用改性强化剂的结构重建促进水泥水化作用、改善混凝土的工作性能。另外改性LDHs对混凝土所处的恶劣环境中存在的侵蚀性阴离子(CO3 2-、SO4 2-、HPO4 2-、Cl-、NO3 -等)具有较大的交换能力。由此可以提升混凝土的抗碳化性、抗氯离子渗透、抗盐冻等耐久性。
附图说明
图1为本发明陶瓷粉的X-射线衍射图谱；
图2(C0、C1、C2、C3、C4)分别为本发明C0、C1、C2、C3、C4混凝土碳化28d后的碳化深度测试照片；
图3(C0、C1)为本发明C0、C1混凝土经历275次快速冻融循环后的表观变化；
图4为本发明不同盐浓度下C1混凝土经历200次快速冻融循环后的表观变化；
图5为本发明C0、C2、C3、C4混凝土6h电通量；
图6为本发明C0、C2混凝土的6h电通量与应力比的关系。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合已经研究过的实施例进一步说明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明的假定。
制备具有高强、高耐久性(抗碳化、抗氯离子渗透、抗冻融以及抗盐冻)的混凝土掺和料。其特征在于它无差别的取用各类废弃陶瓷经破碎、细化、筛分、机械球磨制备而成。适用于混凝土中的最佳掺量为0～30％。
实施例1-4：废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，包括如下步骤：
1)按表4的百分比配置相应的陶瓷粉掺和料原材料，各材料所占比重均满足以上所述对应的技术指标。
表4掺和料原材料百分比(单位：％)
陶瓷粉的制备：将景德镇陶瓷作坊附近的各类陶瓷废料以及建筑工地上的废弃陶瓷砖等按照表4的比例混合。混合料经破碎、筛分、清洗、烘干、球磨后制成废弃陶瓷粉，再将其置于电加热炉中，于200℃高温中加热4h，然后采用水泥球磨机磨1h。陶瓷粉颗粒级配连续合理，比表面积为350m2/kg；
2)活性晶种的配置：取有机杂质含量低于0.1％、炉渣的含煤块量为0的水泥炉渣；CaCO3含量>98.6％的重质碳酸钙粉；锂矿渣取自江西宜春锂电厂的生产废料中含有大量活性锂的锂渣和锂云母按照1:0.35-0.65的质量比混合。锂渣因锂电厂的制作工艺不同，分为白色锂渣和灰色锂渣。两种锂渣为任意配比。锂矿粉为锂电厂原材料，富含SiO2；将水泥炉渣、石灰石粉和锂矿渣按照0-0.05:0.03-0.08:1-2.5的质量比混合而成。
3)改性强化剂的配置：将层状双氢氧化物(LDHs)放入KH-550硅烷偶联剂溶液中机械高速搅拌5-15min，再采用超声处理10min，将得到的悬浮液在80℃水浴中机械搅拌2.5-3.5h后进行真空抽滤，将得到的产物在80℃真空烘箱中干燥、研磨，得改性强化剂。
4)混合纤维的配置：由2-4mm长的聚丙烯纤维短切玄武岩纤维与AR玻璃纤维按照3:2-2.5:1-3.5的质量比混合而成。
5)将混合粉置于电加热炉中，于250℃高温中加热3.5h，然后采用水泥球磨机磨2h。混合粉颗粒级配连续合理，比表面积为400m2/kg；45μm方孔筛筛余量＜12％；将混合粉与5-10份的混合纤维放入电动搅拌机中混合搅拌6-10min，得成品。
6)按照1:3:0.5的配比制备陶瓷粉砂浆试件，可得到抗压强度、抗折强度都显著增加的水泥胶砂试件，混合粉对水泥胶砂的增韧效果明显。其微观结构致密，水化程度较高。
7)因此可以考虑对其渗透性以及相关耐蚀性进行研究，探索陶瓷粉在混凝土领域的所有优势，拓展陶瓷粉掺和料的应用前景。
8)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011采用掺和料影响系数设计配合比。将混合粉按照10％和25％的掺量取代水泥掺入混凝土中可制成高性能陶瓷粉混凝土。混凝土配合比见表5。
9)表5混凝土试验配合比(单位：kg)
(注：水泥选用江西亚东洋房水泥股份有限公司生产的洋房牌P.O 42.5普通硅酸盐水泥；砂采用细度模数为2.9的赣江江砂，属于Ⅱ区中砂，颗粒级配良好；碎石骨料为江西南昌石灰岩碎石，粒径范围为5～25mm，压碎指标为0.12，表观密度为2.75g/cm3，堆积密度1400～1700kg/m3，含泥量小于1.0％。)
10)所述的废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其特征在于可有效提高水泥浆体的密实度，增加混凝土的强度。混凝土28d立方体抗压强度最高可提升6.9％。
表6混凝土强度(单位：Mpa)
11)所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其特征在于混合陶瓷粉混凝土的抗碳化效果明显。通过图2中5组混凝土在碳化箱中碳化28d后的碳化深度测试照片可以看出。同期碳化28d后的碳化深度远低于普通混凝土。其碳化深度最多可降低68.4％。抗碳化性能由高到低为：C1＞C2＞C3＞C4＞C0。
混合陶瓷粉能够有效提高混凝土的抗碳化性能，在碳化过程中陶瓷粉混凝土的碳化深度增长缓慢。碳化后期甚至出现零增长的现象。混凝土碳化过程是由于水泥水化产物与CO2发生中和反应，生成没有胶凝性的CaCO3，最终导致混凝土的整体性降低，强度也降低。但是另一方面随着CaCO3的生成，大量细小的CaCO3填充在混凝土的微裂缝中，又会提高混凝土的密实性，阻碍了混凝土的进一步碳化。因此CaCO3的生成速度与混凝土原始微裂缝的总体积之间存在一个平衡点。碳化速度过快，生成过多CaCO3晶体导致微裂缝被撑开，新裂缝产生不利于混凝土的抗碳化。
12)所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其特征在于混合陶瓷粉混凝土抗冻融循环次数显著增加，抗盐冻效果明显。取C0和C1组混凝土做对比进行混凝土快速冻融试验。C0组混凝土的抗冻性等级为F250，而C1组混凝土的抗冻性等级可达到F300。且当两组试件经历275次冻融循环后的外观状况如图3所示。随着冻融过程的不断进行，混凝土处于正负温度的反复作用下会发生物理变化，混凝土中的水化产物成分一般不会发生改变。掺入的陶瓷粉颗粒有微集料效应和火山灰效应，使得陶瓷粉混凝土内部结构更加致密。换言之就是陶瓷粉混凝土试件内部的原始缺陷较普通混凝土少，因此在经历相同次数的冻融循环作用后其外观尺寸保存的比普通混凝土好、质量损失率小于普通混凝土，相对动弹性模量大于普通混凝土。
13)在冻融循环和氯离子侵蚀复合作用下的C40混合陶瓷粉混凝土的抗冻性仍能满足一般的工程需求达到F200级。模拟海水中的氯离子浓度的大小对陶瓷粉混凝土的抗冻性没有明显的影响。以平均海水盐浓度3.5％为a，分别设置了NaCl浓度为0、0.5a、a、1.5a的四种不同模拟海水溶液。不同浓度盐溶液中的C1混凝土经历200次冻融循环后的外观照片如图4所示。
14)所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其特征在于混合陶瓷粉混凝土的6h电通量降低，氯离子渗透性可忽略不计，抗氯离子渗透性显著增加；取C0、C2、C3、C4做电通量测试，测试结果如图5所示。分析可知，其抗氯离子渗透性能由强到低为：C2＞C3＞C4＞C0.
混凝土的抗氯离渗透性能是其耐久性的重要指标之一，一般采用氯离子扩散系数进行表示。而混凝土中的氯离子渗透性主要由两个基本因素决定，一是混凝土内部致密程度，当混凝土的孔隙率和孔径分布合理，可以极大的阻碍氯离子向混凝土内部扩散，二是混凝土对氯离子的固化能力。在混凝土中掺入混合陶瓷粉，首先改善了混凝土内部的的水化产物的组成以及其微观结构。由于火山灰效应减少了易被氯盐腐蚀的水化产物的数量并改善了其界面结构；陶瓷粉中的活性SiO2与CH发生二次水化反应，生成了高强稳定的低碱度水化硅酸钙凝胶。这极大的降低了混凝土的氯离子渗透能力。另外掺入陶瓷粉还有效地改善了水泥石结构及界面结构的密实度，降低混凝土的孔隙率，减小了孔径体积，阻碍了水和侵蚀介质进入混凝土内部，从而从另一个方面降低了混凝土中的氯离子渗透能力。
15)所述的废弃混合陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其特征在于荷载与氯离子渗透耦合作用下，混合陶瓷粉混凝土的6h电通量几乎没有增长。对C0和C2做荷载作用下的电通量测试，其测试结果如图6所示。混合陶瓷粉混凝土的6h电通量随着应力比增大的变化曲线相对简单。处于无应力状态下的陶瓷粉混凝土的抗氯离子渗透能力最强。
究其原因，由于混合陶瓷粉的掺入，水泥硬化浆体的孔结构细化，同时由于混合陶瓷粉的火山灰活性在混凝土内部产生二次水化作用，生成更多更细密的凝胶，填充于混凝土内部空隙中，进一步细化混凝土内部水泥石孔结构。因此混合陶瓷粉混凝土的氯离子渗透性极差，甚至可以忽略。当对试件施加轴向荷载时，不论是平行于加载方向的原生裂缝的扩张还是垂直于加载方向的原声裂缝的闭合，都很微小。而此时对试件施加压力导致试件产生的新裂缝对混凝土渗透性的影响就显得很大。随着压应力的增大，混合陶瓷粉混凝土的6h电通量增大，氯离子渗透性提高，抗氯离子渗透能力降低.
16)本发明的混合陶瓷粉的制备工艺参数的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (4)
1.废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于：它无差别的取用各类废弃陶瓷；主要包括废弃生活陶瓷、建筑陶瓷和其它陶瓷，废弃生活陶瓷：建筑陶瓷：其它陶瓷的质量比为2-7:7-2:1；经加工研磨至比表面积为300-450m2/kg后，按照0～30％的取代率取代水泥配置高性能混凝土。
2.废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其特征在于：以废弃陶瓷粉为主料，掺有活性晶种、改性强化剂高温融合后加工研磨至比表面积为300-450m2/kg后，再加入混合纤维制备而成；各质量组份为：废弃陶瓷粉80-100份、活性晶种6-9份、改性强化剂2-6份、混合纤维5-10份；混合陶瓷粉的比表面积为300-450m2/kg；
所述的废弃陶瓷粉为：景德镇陶瓷作坊附近的各类陶瓷废料、半成品陶瓷、以及建筑工地上的废弃陶瓷砖等废弃陶瓷经清洗、破碎、烘干、筛分、再烘干、球磨后制成废弃陶瓷粉，其主要化学成分：W(SiO2)＝62.72％；W(Al2O3)＝23.31％；化学成分表见表1；
表1陶瓷的化学组成％
所述的为活性晶种为：水泥炉渣、石灰石粉和锂矿渣按照0-0.05:0.03-0.08:1-2.5的质量比混合而成，其中水泥炉渣的有机杂质含量低于0.1％、炉渣的含煤块量为0；石灰石粉为重质碳酸钙粉，CaCO3含量>98.6％；锂矿渣取自江西宜春锂电厂的生产废料中含有大量活性SiO2的锂渣和锂矿粉按照1:0.35-0.65的质量比混合；锂渣因锂电厂的制作工艺不同，分为白色锂渣和灰色锂渣；两种锂渣为任意配比；锂矿粉为锂电厂原材料，富含SiO2；
所述的改性强化剂为：层状双氢氧化物(LDHs)放入KH-550硅烷偶联剂溶液中机械高速搅拌5-15min，再采用超声处理10min，将得到的悬浮液在80℃水浴中机械搅拌2.5-3.5h后进行真空抽滤，将得到的产物在80℃真空烘箱中干燥、研磨备用；其中层状双氢氧化物为Mg6Al(OH)16CO3·4H2O，KH-550硅烷偶联剂溶液采用水和乙醇稀释，KH-550硅烷偶联剂：水：乙醇的质量比为20:8:7；
所述的混合纤维为：由2-4mm长的聚丙烯纤维、12-16mm长的短切玄武岩纤维与2-5mm长的AR玻璃纤维按照3:2-2.5:1-3.5的质量比混合。
3.根据权利要求1所述的废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料，其特征在于它无差别的取用各类废弃陶瓷；陶瓷粉的制作工艺为：
1)基于破碎力学原理，将收集到的废弃陶瓷原料，通过卧轴强制式混凝土搅拌机清洗、搅拌达到初级破碎后；采用NMT-2005型工业烘箱将废弃陶瓷料快速烘干，再利用液压调节冲击式破碎机将原状各类陶瓷进行二次破碎，然后采用可调振动筛分机将各种不同粒径的陶瓷筛分后，置于电加热炉中加热至150℃，保持温度达0.5h；最后利用动力球磨机分批对不同粒径的陶瓷骨料球磨成粒径约为0.5mm的废弃陶瓷颗粒；得废弃陶瓷颗粒原料，备用；
2)将废弃陶瓷颗粒原料置于电加热炉中，于200℃高温中加热4h去除水分和杂质，于密封保温箱中静置2h后待混合粉温度低于60℃取出；然后采用水泥球磨机磨1-2h；陶瓷粉颗粒组成见表2；
表2陶瓷粉的颗粒级配
比表面积为300-450m2/kg；80μm方孔筛筛余量＜5％，45μm方孔筛筛余量＜12％，得成品。
4.根据权利要求2所述的废弃陶瓷粉作为高性能混凝土掺和料的实施方法，其步骤：将80-100份的废弃陶瓷粉、6-9份的活性晶种、2-6份的改性强化剂混合后的掺和料原料放入电动搅拌机中拌合2-6分钟至混合粉均匀后放入电加热炉中，于200℃高温中加热4h去除混合物中的水分和杂质，继续于密封保温箱中静置2h后待混合陶瓷粉温度低于60℃取出备用；采用水泥球磨机磨1-2h，混磨至混合陶瓷粉的比表面积为300-450m2/kg；80μm方孔筛筛余量＜5％，45μm方孔筛筛余量＜12％，得预成品；将预成品与5-10份的混合纤维放入电动搅拌机中混合搅拌6-10分钟，得成品。
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