CN105384400A - 一种废料制备的高性能混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废料制备的高性能混凝土,以质量份数计,包括由以下的原料制备而成:水泥150~300份、粉煤灰100~200份、矿粉100~200份、废砂700~1000份、废石700~1000份、外加剂5~15份、水150~200份;其中,所述废砂为2区中砂,细度模数为2.3~2.5,平均粒径为0.5~0.35mm;所述废石的平均粒径为5.5~25mm。其采用废砂、废石制作而成,不仅经济环保,而且解决了收缩开裂的问题。

Description

一种废料制备的高性能混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土生产技术领域,更具体地说,它涉及一种废料制备的高性能混凝土。
背景技术
随着城市建设的发展和施工技术的进步,对混凝土品质指标提出了更高的要求,促进混凝土相向高性能方向发展。一些大型结构、铁路工程和市政工程设计中,较多出现了C50、C60等高性能混凝土。但是高性能的混凝土制作成本较高,与普通混凝土配合比相比,凝胶材料用量大,水泥用量相对较高。高效混凝土的成本偏高大大制约了高效混凝土的推广应用。
传统的混凝土需要选用碎石作为粗骨料,选用砂子作为细骨料,砂子是采用在河、湖等天然水域中形成和堆积的岩石碎屑,然而随着混凝土使用量越来越大,天然砂资源基本枯竭,因此亟需寻找一种合理地替代品。
与此同时,我国是铸件生产大国,铸件产量在世界上首屈一指,其中砂型铸造需要大量型砂才能进行生产,据统计,我国每生产1吨合格铸件可产生约1.2吨废砂。国内对铸造废砂的处理是有陆地处置和海洋处置,陆地处置主要采用堆积法、掩埋法,海洋处置主要是海洋倾倒。此外,随着国家基础建设的飞速发展,我国矿山被开采的力度显著加大,目前我国矿山剥离废石的堆存量打数百亿吨,仅露天矿山每年剥离废石就达4亿吨以上。这些废砂、废矿由于处置不当,不仅会导致工程灾害加剧、资源浪费、环境污染,也会给社会、经济、环境造成严重危害,与国民经济持续稳定发展息息相关。
现有,申请号为201210242642.8的中国发明专利《一种矿山废石透水混凝土及其制备方法》,其仅仅利用了废石,没有对废砂进行利用,并且抗压强度不高;文献《铸造废砂的再利用》,其中国分类号为TG221、文献标识码为A、文章编号为1000-8365(2010)10-1358-03,阐述了我国铸造废砂的再利用的现状,其中稍稍提及了铸造废砂制造的混凝土的问题,但是没有应用到实际生产;申请号为201210285198.3的中国发明专利《金属矿山废石混凝土》,虽然解决了这些问题,但是其利用金属矿山废石机制砂和金属矿山废石石子制作的混凝土,存在了混凝土收缩开裂引起裂缝问题,进而影响使用寿命。
因此,采用废砂、废石制作的高性能混凝土所引起的收缩开裂问题是亟需解决的。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种废料制备的高性能混凝土,其采用废砂、废石制作而成,不仅经济环保,而且解决了收缩开裂的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种废料制备的高性能混凝土,以质量份数计,包括由以下的原料制备而成:水泥150~300份、粉煤灰100~200份、矿粉100~200份、废砂700~1000份、废石700~1000份、外加剂5~15份、水150~200份;其中,所述废砂为2区中砂,细度模数为2.3~2.5,平均粒径为0.5~0.35mm;所述废石的平均粒径为5.5~25mm。
所述废砂的MB值≤1.0%,石粉含量≤0.5,泥块含量≤0.4%。
所述废砂的表观密度≥2500Kg/m3,松散堆积密度≥1500Kg/m3
所述废石的含泥量≤0.5%,泥块含量≤0.2%,针、片状颗粒含量≤6%。
所述废石的表观密度≥2650Kg/m3,松散堆积密度≥1500Kg/m3
所述外加剂包括减水剂、保塑剂、抗离析剂和缓凝剂,所述减水剂、保塑剂、抗离析剂和缓凝剂的质量份数比为40~60∶30~40∶2~4∶10~20。
所述减水剂包括以下通式的共聚物I:
其中,a、b、c为共聚物重复单元的链节数,所述共聚物I的分子量为2000万~3000万。
所述保塑剂包括以下通式的共聚物II:
其中,d、e、f、g为共聚物重复单元的链节数,所述共聚物II的分子量为1500万~2000万。
所述抗离析剂包括以下通式的共聚物III:
其中,h、i、j为共聚物重复单元的链节数,所述共聚物III的分子量为20万~100万。
所述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。
本发明所述废砂经检验,该砂属2区中砂;放射性(内照射指数、外照射指数)符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料的要求;碱集料反应按照快速碱-硅酸反应检验,判定为无潜在碱-硅酸反应危害;其它检测项目符合GB/T14684-2011《建筑用砂》中II类机制砂的指标要求。
本发明所述废石经检验,松散密度为实测值;放射性(内照射指数、外照射指数)符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主体材料的要求;碱集料反应按照快速碱-硅酸反应检验,判定为无潜在碱-硅酸反应危害;其它检测项目符合GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》中5~25mm连续粒级II类碎石的指标要求。
所述粉煤灰经检测,符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中粉煤灰》和GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》国家标准要求。
所述矿粉经检测,符合QGD-008-2014《轨道交通工程结构混凝土裂缝控制与耐久性技术规程》和GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求。
所述水泥经检测,符合GB175-200742.5普通硅酸盐水泥标准。
与现有技术相比,本发明具有以下特点和有益效果:
1.本发明提供废料制备的高性能混凝土,充分利用了废砂、废石的性能和价值,对原先作为固体废料处理的废砂、废石进行了再利用,为废砂、废石的处理提供了一种新思路,避免了传统处理不当导致的工程灾害加剧、资源浪费、环境污染的问题。
2.本发明废砂和废石的使用量占原料总量的比例较大,大大降低了水泥的用量,节约了生产成本。
3.该混凝土中加入了特制的减水剂,使混凝土的强度达到fcu,28≥150MPa,工作性能好;坍落度≥210,5.5小时内流动性基本保持不变,耐久性好;抗渗等级>P35,实现了在大幅度提高混凝土强度的同时,改善和提高了混凝土工作性能及耐久性,使其具备了高性能混凝土的主要特征。
4.该混凝土中加入了特制的保塑剂,使混凝土的减水率≥25%,延缓初、终凝时间≥7天,并且混凝土的强度、耐久性均有较大提高。
5.所述抗离析剂和混凝土的相容性好,有效解决了混凝土离析泌水的问题,提高了混凝土的抗离析性能。
6.该混凝土加入特制减水剂、保塑剂和抗离析剂可有效解决高效混凝土收缩开裂。
7.本法发明一种废料制备的高性能混凝土,适合用于高层建筑、铁路、桥梁等特种工程等,其使用寿命长。
附图说明
图1为共聚物I的核磁氢谱谱图;
图2为共聚物I的红外谱图;
图3为共聚物I的合成过程;
图4为共聚物II的核磁氢谱谱图;
图5为共聚物II的红外谱图
图6为共聚物II的合成过程;
图7为共聚物III的核磁氢谱谱图;
图8为共聚物III的红外谱图;
图9为共聚物III的合成过程。
具体实施方式
实施例一:
表1实施例一中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 保塑剂 抗离析剂 缓凝剂
300Kg 100Kg 150Kg 1000Kg 700Kg 4.0Kg 4.0Kg 0.16Kg 0.90Kg 190Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述保塑剂为共聚物II;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例二:
表2实施例二中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 保塑剂 抗离析剂 缓凝剂
250Kg 200Kg 100Kg 1000Kg 700Kg 3.5Kg 3.2Kg 0.20Kg 1.2Kg 190Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述保塑剂为共聚物II;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例三:
表3实施例三中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 保塑剂 抗离析剂 缓凝剂
200Kg 100Kg 200Kg 800Kg 800Kg 5Kg 4Kg 0.2Kg 1.0Kg 200Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述保塑剂为共聚物II;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例四:
表4实施例四中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 保塑剂 抗离析剂 缓凝剂
150Kg 200Kg 100Kg 750Kg 950Kg 3.1Kg 2.5Kg 0.15Kg 0.90Kg 150Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述保塑剂为共聚物II;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例五:
表5实施例五中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 保塑剂 抗离析剂 缓凝剂
250Kg 150Kg 150Kg 725Kg 875Kg 4.0Kg 4.0Kg 0.16Kg 0.80Kg 200Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述保塑剂为共聚物II;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例六:
表6实施例六中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 保塑剂 抗离析剂 缓凝剂
300Kg 150Kg 150Kg 800Kg 800Kg 3.9Kg 3.9Kg 0.15Kg 0.85Kg 200Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述保塑剂为共聚物II;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例七:
表7实施例七中废料制备的高性能混凝土的配合比
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述保塑剂为共聚物II;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例八:
表8实施例八中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 抗离析剂 缓凝剂
150Kg 200Kg 100Kg 750Kg 950Kg 3.1Kg 0.15Kg 0.90Kg 150Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例九:
表9实施例九中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 保塑剂 缓凝剂
150Kg 200Kg 100Kg 750Kg 950Kg 3.1Kg 2.5Kg 0.90Kg 150Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述保塑剂为共聚物II;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例十:
表10实施例十中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 减水剂 缓凝剂
150Kg 200Kg 100Kg 750Kg 950Kg 3.1Kg 0.90Kg 150Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述减水剂为共聚物I;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例十一:
表11实施例十一中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 保塑剂 缓凝剂
150Kg 200Kg 100Kg 750Kg 950Kg 2.5Kg 0.90Kg 150Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述保塑剂为共聚物II;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
实施例十二:
表12实施例十二中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 抗离析剂 缓凝剂
150Kg 200Kg 100Kg 750Kg 950Kg 0.15Kg 0.90Kg 150Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述抗离析剂为共聚物III;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
对比例:
表13对比例中废料制备的高性能混凝土的配合比
水泥 粉煤灰 矿粉 废砂 废石 缓凝剂
150Kg 200Kg 100Kg 750Kg 950Kg 0.90Kg 150Kg
其中,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥;粉煤灰为II级粉煤灰;矿粉为S95级矿粉;所述缓凝剂由昆山冠元疆泓建材国际贸易有限公司购得。
表7实施例一至六中废料制备的高性能混凝土的性能
检测项目 抗压强度MPa 坍落度mm 流动性 抗渗等级 减水率 扩展度mm 分层度
实施例一 153 210 5.5小时内基本保持不变 >P35 29% 495 0.050
实施例二 150 225 5.5小时内基本保持不变 >P35 30% 500 0.053
实施例三 160 210 5.5小时内基本保持不变 >P35 27% 495 0.065
实施例四 167 220 5.5小时内基本保持不变 >P35 33% 490 0.075
实施例五 158 230 5.5小时内基本保持不变 >P35 28% 505 0.010
实施例六 163 215 5.5小时内基本保持不变 >P35 31% 490 0.058
实施例七 127 205 5小时内基本保持不变 >P30 15% 485 0.105
实施例八 120 196 5小时内基本保持不变 >P30 28% 480 0.115
实施例九 125 199 5小时内基本保持不变 >P30 25% 483 0.116
实施例十 105 185 4.5小时内基本保持不变 >P25 13% 470 0.210
实施例十一 100 179 4.5小时内基本保持不变 >P25 20% 465 0.215
实施例十二 105 183 4.5小时内基本保持不变 >P25 19% 467 0.217
对比例 80 170 3.5小时内基本保持不变 >P20 0% 306 0.400
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种废料制备的高性能混凝土,其特征在于,以质量份数计,包括由以下的原料制备而成:水泥150~300份、粉煤灰100~200份、矿粉100~200份、废砂700~1000份、废石700~1000份、外加剂5~15份、水150~200份;其中,所述废砂为2区中砂,细度模数为2.3~2.5,平均粒径为0.5~0.35mm;所述废石的平均粒径为5.5~25mm。
2.根据权利要求1所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述废砂的MB值≤1.0%,石粉含量≤0.5,泥块含量≤0.4%。
3.根据权利要求1所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述废砂的表观密度≥2500Kg/m3,松散堆积密度≥1500Kg/m3
4.根据权利要求1所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述废石的含泥量≤0.5%,泥块含量≤0.2%,针、片状颗粒含量≤6%。
5.根据权利要求1所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述废石的表观密度≥2650Kg/m3,松散堆积密度≥1500Kg/m3
6.根据权利要求1所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述外加剂包括减水剂、保塑剂、抗离析剂和缓凝剂,所述减水剂、保塑剂、抗离析剂和缓凝剂的质量份数比为40~60∶30~40∶2~4∶10~20。
7.根据权利要求6所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述减水剂包括以下通式的共聚物I:
其中,a、b、c为共聚物重复单元的链节数,所述共聚物I的分子量为2000万~3000万。
8.根据权利要求6所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述保塑剂包括以下通式的共聚物II:
其中,d、e、f、g为共聚物重复单元的链节数,所述共聚物II的分子量为1500万~2000万。
9.根据权利要求6所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述抗离析剂包括以下通式的共聚物III:
其中,h、i、j为共聚物重复单元的链节数,所述共聚物III的分子量为20万~100万。
10.根据权利要求6所述的废料制备的高性能混凝土,其特征在于,所述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥,所述粉煤灰为II级粉煤灰,所述矿粉为S95级矿粉。
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