CN105776994A

CN105776994A - 一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土

Info

Publication number: CN105776994A
Application number: CN201610079185.9A
Authority: CN
Inventors: 杜时贵; 何智海; 何玲玲; 胡云进; 黄曼
Original assignee: University of Shaoxing
Current assignee: Zhejiang Huazi Pentium Building Materials Co Ltd
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2036-02-03
Also published as: CN105776994B

Abstract

本发明公开了一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土，按照重量份计，由水泥270‑330份、粉煤灰135‑165份、混凝土搅拌站废浆90‑110份、河砂770‑840份，碎石875‑940份、减水剂4.5‑5.5份和水100‑150份混合组成，所述的混凝土搅拌站废浆为混凝土搅拌站废水沉淀而成，其含水率为45%‑50%，其产生时间在24小时以内；本发明使用混凝土搅拌站废水沉淀得到的废浆制备自密实混凝土，减少了胶凝材料和水的用量，极大地降低了自密实混凝土成本，实现了混凝土搅拌站废浆无害化高附加值利用，具有很好的环保效应，走出了一条绿色可持续发展之路。

Description

一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土

技术领域：

本发明属于建筑材料领域，具体是涉及一种绿色环保型的混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土。

背景技术：

混凝土材料目前仍是使用量最大、使用面最广的建筑材料，主要为混凝土搅拌站制备生产，不可避免地会产生大量废水、废浆和废渣。据统计，随着基础建设规模的不断扩大，我国混凝土年产量已超过了15亿m³，而每生产1m³混凝土平均产生废水0.03吨，这意味着我国的商品混凝土搅拌站每年要产生约0.5亿吨废水，废水中含有一定量的胶凝材料组分，一般具有强碱性(pH值可达13以上)，直接排放到周边自然环境中，对胶凝材料和水资源是一种极大地浪费，更为重要的是会带来巨大的环境污染，如污染干净的地下水源，废水中的固体颗粒淤积堵塞下水道，硬化后形成新的废渣等，极大地影响混凝土搅拌站企业的可持续发展。

混凝土搅拌站废水来源主要有以下三个方面：(1)洗刷混凝土搅拌站生产、运输和施工设备产生的废水。为了防止混凝土拌合物浆体粘结在搅拌机、搅拌车和输送管道内壁上硬化，在进行完相应的工序后，需及时用水冲洗罐体，由此产生了大量废水。(2)混凝土搅拌站生产场地冲洗产生的废水。为了保持混凝土搅拌站企业场地的清洁，防止道路扬尘，在混凝土生产期间都会用清水冲洗相应的生产场地，其冲洗水经过排水沟汇集到相应的浆水回收沉淀池，形成了混凝土搅拌站废水。(3)废弃混凝土分离产生的废水。工地剩余的少量混凝土经过砂石分离机使得砂石和浆体得到有效分离后，再用清水冲洗后混合得到了混凝土搅拌站废水。

如何有效处置这些废水是目前混凝土搅拌站企业最为关心和棘手的事情之一。随着人们绿色环保意识的提高，国家相关部门对企业环境污染的重视程度越来越高，对污染物的排放也提出了更加严格的限制。2014年10月1日开始实施的《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》(JGJ/T 382-2014)，对混凝土搅拌站产生的废水明确提出了“无害化处理”的规定。目前将混凝土搅拌站废水沉清后按一定比例与自来水混合作为混凝土拌合水使用，是混凝土搅拌站废水资源化回收再利用的最有效途径。但该方法仅仅回收利用了混凝土搅拌站废水中的沉清液，对于废水中沉淀得到的固相成分未能进行有效回收利用。因此，急需寻找一种可以同时全方位地回收利用，混凝土搅拌站废水中液相和固相成分即废浆的新方法和技术。

在申请号为201210322066.3的中国发明专利申请中，提出了采用高浓度混凝土废浆水来配置C30混凝土，通过增加增强剂，可以利用浆水浓度为10％-15％的高浓度浆水，上述专利虽然有效提高了混凝土废浆的利用率，但仍存在以下缺陷：

(1)、只能处理浓度10％-15％的混凝土废浆，无法处理高浓度如50％-55％(即含水率为45％-50％)的混凝土废浆。

如同发明专利201210322066.3在“背景技术”中所提到的那样：在混凝土搅拌站废水中，较难回收再利用的主要是其中的固相成分，当其废水浓度越大，回收再利用的技术难度越大。现有技术一般只能处理浓度为5％的浆水，发明专利201210322066.3中虽然将废浆水浓度提高到10％-15％，但仍然没有对废浆中的固相成分进行有效利用，由于只是把固相成分当作一种惰性填充料使用，因此，其利用率低，且无法处理高浓度的混凝土废浆。

(2)、只能制备普通C30混凝土，无法制备新型高性能混凝土如自密实混凝土。

由于其技术方案和工作原理所限，发明专利201210322066.3中仅仅是利用浆水浓度为10％-15％的高浓度浆水，以减少高浓度废弃浆水对环境的污染，仅考虑了高浓度浆水中含有一定量的固相成分如细骨料和粉体悬浮颗粒，由于只是把固相成分当作一种惰性填充料使用，完全忽略了这些固相成分的物理化学活性及其对制备混凝土性能的影响，因此，只能制备普通C30混凝土。

另一方面，自密实混凝土(Self-Compacting Concrete，简称SCC)，又称自密实高性能混凝土(Self-Compacting High-Performance Concrete，简称SCHPC)，是基于混凝土的施工性能来命名的，是指新拌混凝土具有高流动度、良好的粘聚性，不离析、不泌水，能在不经振捣或少振捣的情况下自行留平并自行流动通过钢筋充满模具的混凝土，在传统的坍落度试验中，坍落度达到250mm以上，坍落扩展度达600mm以上。自密实混凝土施工程序简单，机械化程度高，可以有效节省劳动力，降低劳动强度，缩短工期，提高工程质量的可控度，特别是在施工过程中避免了环境噪音，实现了人居与施工环境的和谐共处，是混凝土行业大力推广的新型混凝土技术。但其对混凝土原材料质量要求较高，同时胶凝材料用量较大，致使自密实混凝土成本较高，极大地限制了自密实混凝土的推广应用。

由于自密实混凝土对混凝土原材料质量要求较高，因此，目前，尚未有人研究采用混凝土搅拌站废浆作为原料，制备自密实混凝土。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土。

本发明为实现上述目的采取的技术方案为：

一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土，其特征在于：按照重量份计，由水泥270-330份、粉煤灰135-165份、混凝土搅拌站废浆90-110份、河砂770-840份，碎石875-940份、减水剂4.5-5.5份和水100-150份混合组成；

所述的混凝土搅拌站废浆为混凝土搅拌站废水经沉淀而成，其含水率为45％-50％，其产生时间在24小时以内；

所述的河砂细度模数为2.4-3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.4％；

所述的碎石粒径为5-20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3％，含泥量小于0.3％。

在以下优选方案的条件下，可以获得更好的工作性能：

所述的水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。

所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。

所述的减水剂为具有高减水和保水功能的聚羧酸减水剂，固含量大于25％。

本发明的原理如下：

申请人通过大量实验研究发现：

混凝土搅拌站废水中Ca(OH)₂的含量较高，pH值可高达13，同时含有一定量不溶性的胶凝材料悬浮颗粒和可溶性的残留化学外加剂，当其产生时间较短在24小时以内，废水中的胶凝材料产生时间在24小时以内仍具有一定的活性，在一定程度上可以直接取代混凝土原材料中的胶凝材料使用。本发明为最大程度地回收利用混凝土搅拌站废水特别是其中的固相成分，对废水进行沉淀可得到含有大量胶凝材料悬浮颗粒的混凝土搅拌站废浆，然后开展混凝土搅拌站废浆制备自密实混凝土的研究工作，废浆中的胶凝材料组分取代部分混凝土原材料中的胶凝材料，废浆中的水取代混凝土原材料中的水，极大地降低了混凝土原材料中的胶凝材料和水的用量，有效降低了自密实混凝土的成本；再者，废浆中的强碱性，可以有效激发矿物掺合料的化学活性，从而保证自密实混凝土的质量。这些技术特点和优势极大地推动了自密实混凝土的应用，也实现了混凝土搅拌站废浆无害化高附加值利用，具有很好的环保效应，走出了一条绿色可持续发展之路。

本发明与现有技术相比，其有益效果如下：

(1)本发明实现了采用混凝土搅拌站废浆制备高性能的自密实混凝土，为行业内首创，且打破了行业内一直认为混凝土废浆只适用于制备普通混凝土的观点。

在现有技术中，如发明专利201210322066.3中只能制备C30普通混凝土，而本发明实现了自密实混凝土的制备。自密实混凝土是一种新型混凝土，与普通商品混凝土有着很大的区别，是一种能在不经振捣或少振捣的情况下，自行留平并自行流动通过钢筋充满模具的混凝土，在传统的坍落度试验中，坍落度达到250mm以上，坍落扩展度达600mm以上。自密实混凝土配合比设计、生产、施工和检测都有专门的技术规范，其技术难点比普通商品混凝土更高。

(2)本发明对于混凝土废浆的利用率更高，实现了废浆中固相成分的高附加值利用，从而使混凝土废水的处理浓度从原来的10％-15％提高至50％-55％(即含水率为45％-50％)。

现有技术中，由于未对混凝土废浆中的固相成分进行有效研究分析利用，而是只是简单的作为一种惰性填充料使用，因此，其处理浓度较低10％-15％。

而本发明中，在反复试验的基础上，得出了混凝土搅拌站废浆产生时间在24小时以内，其中的悬浮胶凝材料颗粒仍具有一定的活性，可以直接取代混凝土原材料中的胶凝材料使用，废浆中的水取代混凝土原材料中的水，极大地降低了混凝土原材料中的胶凝材料和水的用量，有效降低了自密实混凝土的成本，而废浆中悬浮胶凝材料颗粒产生时间超过24小时后，其活性很低，只能当作惰性填充料使用，无法实现其高附加值利用；再者，废浆中的强碱性，可以有效激发矿物掺合料的化学活性，从而保证自密实混凝土的质量。

这样，本发明将混凝土废水的处理浓度从原来的10％-15％提高至50％-55％(即含水率为45％-50％)，从而具有更好的环保性。

(3)通过对混凝土废水的分析处理，以及优化自密实混凝土配方，保证本发明采用混凝土废浆所制备的自密实混凝土，其工作性能和抗压强度等，均与常规自密实混凝土无明显区别，而本发明制备的自密实混凝土，在成本和环保性更具优势(具体参见实施例)。

现有的常规自密实混凝土中胶凝材料用量一般为450-550kg/m³，针对混凝土搅拌站废浆产生时间在24小时以内，其中的悬浮胶凝材料颗粒仍具有一定的活性，本发明采用混凝土搅拌站废浆取代了部分混凝土原材料中的胶凝材料和水，极大地降低了胶凝材料和水用量，从而降低了自密实混凝土成本。

现有的常规自密实混凝土一般掺用了大量矿物掺合料，其早期化学活性较低，影响了自密实混凝土早期性能，而本发明的混凝土搅拌站废浆中Ca(OH)₂的含量较高，具有强碱性，可以有效激发矿物掺合料如粉煤灰等的化学活性，同时，通过将废浆、粉煤灰按一定质量比例与细度模数为2.4-3.0的河砂进行配比，有效改善了细骨料颗粒级配，从而保证了自密实混凝土质量。

本发明的自密实混凝土掺用了混凝土搅拌站废浆，实现了混凝土搅拌站废浆在自密实混凝土中的无害化高附加值利用，拓展了混凝土搅拌站废浆的资源化回收再利用途径，相比于同等效果的常规自密实混凝土技术，其具有更好的环保效应，符合国家提倡的绿色可持续发展战略。

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式：

本发明提供的一种绿色环保型混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土：按照重量份计，由水泥270-330份、粉煤灰135-165份、混凝土搅拌站废浆90-110份、河砂770-840份，碎石875-940份、减水剂4.5-5.5份和水100-150份混合组成。其中：水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；混凝土搅拌站废浆为混凝土搅拌站废水沉淀而成，其含水率为45％-50％，其产生时间在24小时以内；河砂细度模数为2.4-3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.4％；碎石粒径为5-20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3％，含泥量小于0.3％；减水剂为具有高减水和保水功能的聚羧酸减水剂，固含量大于25％。

基于上述配方，调整不同组分的用量得到实施例1-3，并分别检测不同绿色环保型混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土的工作性和28d抗压强度。

实施例1：

按重量组分计算，包括水泥280份，粉煤灰145份，混凝土搅拌站废浆90份，河砂820份，碎石925份，减水剂4.6份和水132份。

性能检测：工作性和28d抗压强度见表1。

实施例2：

按重量组分计算，包括水泥300份，粉煤灰150份，混凝土搅拌站废浆100份，河砂800份，碎石920份，减水剂5.2份和水130份。

性能检测：工作性和28d抗压强度见表1。

实施例3：

按重量组分计算，包括水泥310份，粉煤灰160份，混凝土搅拌站废浆110份，河砂800份，碎石900份，减水剂5.4份和水118份。

性能检测：工作性和28d抗压强度见表1。

对比实施例4：制备常规自密实混凝土

具体配比如下：按重量组分计算，包括水泥320份，粉煤灰145份，河砂820份，碎石940份，减水剂3.8份和水176份。

性能检测：工作性和28d抗压强度见表1。

对比实施例5：采用发明专利201210322066.3制备的C30普通混凝土。

具体配比如下：按重量组分计算，水泥226份，浆水165份，石子1020份，河砂712份，粉煤灰82份，矿粉103份，增强剂2.5份，外加剂10份。

性能检测：工作性和28d抗压强度见表1。

表1、本发明的自密实混凝土与常规自密实混凝土及发明专利201210322066.3制备的普通C30混凝土性能对照

如表1所示：

(1)本发明与常规自密实混凝土相比：

性能方面：对比实施例1-4，本发明制备的自密实混凝土，其工作性能和抗压强度等，均与常规自密实混凝土无明显区别；

成本方面：对于相同强度等级自密实混凝土，本发明自密实混凝土降低了胶凝材料和水的用量，单方绿色环保型混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土节约30元左右；

环保性方面：由于掺用了混凝土搅拌站废浆，具有很好的绿色环保效应。

(2)本发明与发明专利201210322066.3相比：

混凝土搅拌站废浆利用率：本发明极大地提高了混凝土搅拌站废浆中的固相成分利用率，其绿色环保效应比发明专利201210322066.3更为显著。

产品性能提高：发明专利201210322066.3中的混凝土坍落扩展度无法达到自密实混凝土的工作性能要求，属于普通混凝土范畴，同时该混凝土组分较多，导致在相同强度等级下，相比于本发明自密实混凝土，增加了成本；而本发明的自密实混凝土属于新型混凝土范畴，其组分较少，更易控制其质量。

Claims

1.一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土，其特征在于：按照重量份计，由水泥270-330份、粉煤灰135-165份、混凝土搅拌站废浆90-110份、河砂770-840份，碎石875-940份、减水剂4.5-5.5份和水100-150份混合组成；

所述的混凝土搅拌站废浆为混凝土搅拌站废水经沉淀而成，其含水率为45%-50%，产生时间在24小时以内；

所述的河砂细度模数为2.4-3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.4%。

2.如权利要求1所述的一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土，其特征在于：所述的水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。

3.如权利要求1所述的一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。

4.如权利要求1所述的一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土，其特征在于：所述的碎石粒径为5-20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3%，含泥量小于0.3%。

5.如权利要求1所述的一种采用混凝土搅拌站废浆制备的自密实混凝土，其特征在于：所述的减水剂为具有高减水和保水功能的聚羧酸减水剂，固含量大于25%。