CN105948596A - 一种生态混凝土预制件混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生态混凝土预制件混合料，包括以下质量份的成分：100质量份的固体粉料，所述固体粉料包括粉煤灰、煅烧高岭土和硅铝酸盐矿物中的一种或多种、矿渣以及建筑垃圾粉料；100～400质量份的骨料，所述骨料选自建筑垃圾再生骨料和/或尾矿；1～50质量份的液体原料，所述液体原料包括水玻璃、碱金属氢氧化物和水；1～10质量份的添加剂。本发明以粉煤灰、建筑垃圾再生骨料为主要原料制备高强度混凝土预制件混合料，完全不用水泥，提高固体废弃物利用率，并且制备得到的混凝土预制件混合料的强度高。

Description

一种生态混凝土预制件混合料
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种生态混凝土预制件混合料。
背景技术
我国水泥年产量已经超过20亿吨，各类混凝土的年产量已经超过50亿立方米，由此也带来了巨大的资源、能源和环境压力。降低水泥的消耗量已经成为我国目前工业节能减排的主要内容之一。
随着城市建设的发展，建筑垃圾已经成为我国城市垃圾的主要组成部分，已占到城市垃圾总量的30％-40％。虽然目前已经出现将建筑垃圾加工成再生骨料的处置利用的报道，但该种手段利用率低，不能对建筑垃圾进行充分的消耗。因此，有效处理这些建筑垃圾，提高其使用的有效性和比例等技术问题已经成为建筑领域和环保领域的重要课题。
公开号为CN 103787602 B的中国专利提出了用建筑垃圾粉料中优选的比表面积不低于1000m2/kg的超细废旧砖再生粉体与激发剂反应制备地质聚合物胶凝材料，激发剂由与脱硫石膏、偏硅酸钠和氢氧化钾组成，另外添加部分硅酸盐水泥熟料增强，制备得到强度相当于425号水泥。该专利利用建筑垃圾细粉料制备地质聚合物胶凝材料，但粉料需要精选比表面积不低于1000m2/kg的超细废旧砖再生粉体，会大幅提高制备的难度和成本，无法实现产业化生产。
公开号为CN 103553395 B的中国专利提出一种再生绿色混凝土，它由胶凝材料、建筑垃圾再生骨料、水、外加剂制成，其中胶凝材料中由10％～20％的水泥、40％～60％的再生微粉、10％～20％的矿渣粉、10％～20％的石灰石粉；建筑垃圾再生骨料由再生砂和再生石组成；混凝土抗压强度为10-30MPa，是低标号混凝土。利用建筑垃圾再生骨料与少量水泥制备出低标号混凝土，其适用范围受限，不能满足常规混凝土预制件的要求；其中水泥仍为主要胶凝材料。
公开号为CN 103570317 B的中国专利提出了用建筑垃圾再生骨料与天然骨料进行复配生产清水混凝土的方法，所用水泥为425号，用量每立方混凝土234Kg，抗压强度30MPa。利用建筑垃圾再生骨料与天然骨料复配，其中天然骨料占比较高(天然卵石与再生粗骨料比例为7:3；天然砂与再生细骨料比例为5:5)，建筑垃圾再生骨料利用率偏低，少量添加了粉煤灰，且仍然大量使用水泥。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种生态混凝土预制件混合料，本发明提供的生态混凝土预制件混合料完全不用水泥，可以提高固体废弃物利用率，并且得到的混凝土预制件混合料强度高。
本发明提供了一种生态混凝土预制件混合料，包括以下质量份的成分：
100质量份的固体粉料，所述固体粉料包括粉煤灰、煅烧高岭土和硅铝酸盐矿物中的一种或多种、矿渣以及建筑垃圾粉料；
100～400质量份的骨料，所述骨料选自建筑垃圾再生骨料和/或尾矿；
1～50质量份的液体原料，所述液体原料包括水玻璃、碱金属氢氧化物和水；
1～10质量份的添加剂。
优选的，在所述固体粉料中，包括粉煤灰、矿渣和建筑垃圾粉料，所述粉煤灰、矿渣和建筑垃圾粉料的质量比为100：(1～20)：(1～20)。
优选的，所述骨料为建筑垃圾再生骨料，所述建筑垃圾再生骨料包括建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料，建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料的质量比为100：(30～60)。
优选的，所述水玻璃、碱金属氢氧化物和水的质量比为100：(5～40)：(1～10)。
优选的，所述水玻璃选自锂水玻璃、钠水玻璃和钾水玻璃中的一种或多种。
优选的，所述碱金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种。
优选的，所述添加剂包括乳液和减水剂。
优选的，所述乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液中的一种或多种。
优选的，所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、萘系减水剂和密胺系减水剂中的一种或多种。
优选的，所述乳液的添加量占所述固体粉料的1wt％～10wt％；所述减水剂的添加量占所述固体粉料的0.5wt％～3wt％。
与现有技术相比，本发明提供了一种生态混凝土预制件混合料，包括以下质量份的成分：100质量份的固体粉料，所述固体粉料包括粉煤灰、煅烧高岭土和硅铝酸盐矿物中的一种或多种、矿渣以及建筑垃圾粉料；100～400质量份的骨料，所述骨料选自建筑垃圾再生骨料和/或尾矿；1～50质量份的液体原料，所述液体原料包括水玻璃、碱金属氢氧化物和水；1～10质量份的添加剂。本发明以粉煤灰、建筑垃圾再生骨料为主要原料制备高强度混凝土预制件混合料，完全不用水泥，提高固体废弃物利用率，并且制备得到的混凝土预制件混合料的强度高。
结果表明，本发明提供的生态混凝土预制件混合料的28天抗压强度≥35.6MPa，28天抗折强度≥4.6MPa，吸水率为4.2％～8.2％。
具体实施方式
本发明提供了一种生态混凝土预制件混合料，包括以下质量份的成分：
100质量份的固体粉料，所述固体粉料包括粉煤灰、煅烧高岭土和硅铝酸盐矿物中的一种或多种、矿渣以及建筑垃圾粉料；
100～400质量份的骨料，所述骨料选自建筑垃圾再生骨料和/或尾矿；
1～50质量份的液体原料，所述液体原料包括水玻璃、碱金属氢氧化物和水；
1～10质量份的添加剂。
本发明提供的生态混凝土预制件混合料包括固体粉料，所述固体粉料包括粉煤灰、煅烧高岭土和硅铝酸盐矿物中的一种或多种、矿渣以及建筑垃圾粉料；优选的，所述固体粉料包括粉煤灰、矿渣以及建筑垃圾粉料；更优选的，在所述固体粉料中包括粉煤灰、矿渣和建筑垃圾粉料，所述粉煤灰、矿渣和建筑垃圾粉料的质量比为100：(1～20)：(1～20)，优选为100：(2～15)：(2～15)，更优选为100：(5～10)：(5～10)。
在所述固体粉料中，包括粉煤灰，在本发明中，所述粉煤灰作为主要原料，其中的SiO2、Al2O3与液体原料反应，可以形成立体网络状结构材料。所述粉煤灰选自符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005》的一级和二级粉煤灰，优选的，所述粉煤灰中包括：
33wt％～48wt％的SiO2；
21wt％～47wt％的Al2O3；
1.9wt％～16wt％的Fe2O3；
2wt％～8wt％的CaO；
0.1wt％～0.5wt％的Na2O；
0.3wt％～1.2wt％的K2O；
0.2wt％～6.5wt％的MgO。
在本发明中，所述粉煤灰的烧失量优选为1％～11％。
优选的，在本发明中，所述粉煤灰优选为云浮锅炉粉煤灰、云浮流化床粉煤灰、广州粉煤灰、内蒙高铝粉煤灰、虎门粉煤灰和山西粉煤灰中的一种或多种，更优选为山西粉煤灰。其具体成分含量见表1。表1为本发明所用粉煤灰的种类和主要成分含量。
表1本发明所用粉煤灰的种类和主要成分含量
在本发明中，所述固体粉料还包括矿渣。矿渣作为增强和凝结时间调节添加剂，其中的CaO与液体原料中的水玻璃可生成硅酸钙，可提高固结强度和缩短凝结时间。其中，所述矿渣包括以下主要成分：
20wt％～30wt％的SiO2；
10wt％～20wt％的Al2O3；
20wt％～40wt％的CaO。
在本发明的一些具体实施方式中，所述矿渣优选采用含有以下主要成分的矿渣：29.02wt％的SiO2、15.57wt％的Al2O3、0.56wt％的Fe2O3、30.42wt％的CaO、0.37wt％的Na2O、0.56wt％的K2O以及0.17wt％的MgO。
在本发明中，所述固体粉料还包括建筑垃圾粉料。所述建筑垃圾粉料为建筑垃圾在破碎时产生的粉料及除尘所收集的粉料，所述建筑垃圾粉料的粒径优选为75μm以下。建筑垃圾粉料作为添加原料，其中的SiO2、Al2O3有部分能与液体原料反应，形成立体网络状结构材料，还有部分作为粉体填充，使得混凝土更密实，以提高强度。
在本发明的一些具体实施方式中，所述建筑垃圾粉料优选采用含有以下主要成分的建筑垃圾粉料：47.63wt％的SiO2、15.33wt％的Al2O3、1.34wt％的Fe2O3、8.56wt％的CaO以及0.17wt％的MgO。上述成分含量的建筑垃圾粉料的烧失量为10.66％。
本发明提供的生态混凝土预制件混合料还包括100～400质量份的骨料，所述骨料选自建筑垃圾再生骨料和/或尾矿，在本发明中，所述骨料具有增强、降低收缩、防止开裂或裂纹出现的作用。优选为150～350质量份，更优选为200～300质量份。所述骨料优选为建筑垃圾再生骨料。
所述建筑垃圾再生骨料优选为建筑垃圾再生细骨料和建筑垃圾再生粗骨料。所述建筑垃圾再生细骨料为符合国家标准《混凝土和砂浆用建筑垃圾再生细骨料GB/T 25176-2010》的建筑垃圾再生细骨料，所述建筑垃圾再生粗骨料为符合国家标准《混凝土用建筑垃圾再生粗骨料GB/T 25177--2010》的建筑垃圾再生粗骨料。
在本发明的一些具体实施方式中，所述骨料为建筑垃圾再生骨料，所述建筑垃圾再生骨料包括建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料，建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料的质量比为100：(30～60)，优选为100：(35～55)，更优选为100：(40～50)。
本发明提供的生态混凝土预制件混合料还包括1～50质量份的液体原料，所述液体原料为激发剂，包括水玻璃、碱金属氢氧化物和水。优选为5～45质量份，更优选为10～40质量份，最优选为25～35质量份。
优选的，在所述液体原料中，所述水玻璃、碱金属氢氧化物和水的质量比为100：(5～40)：(1～10)，优选为100：(10～35)：(2～8)，100：(15～30)：(4～6)。
本发明所述液体原料包括水玻璃，所述水玻璃选自锂水玻璃、钠水玻璃和钾水玻璃中的一种或多种。水玻璃模数优选为1～3.5，更优选为1.5～3；所述水玻璃的固含量优选为20wt％～40wt％，更优选为25wt％～35wt％。
本发明所述液体原料还包括碱金属氢氧化物。所述碱金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种。所述碱金属氢氧化物的纯度为95wt％～99wt％。
本发明所述液体原料还包括水。
本发明提供的生态混凝土预制件混合料还包括1～10质量份的添加剂，优选为2～8质量份，更优选为4～6质量份。
所述添加剂包括乳液和减水剂，在本发明中，所述乳液具有增韧、提高抗折强度的作用，还可以提高混凝土的防水性，降低吸水率；所述减水剂具有减少水用量、分散作用，能够提高混料均匀性，有利于反应进行。
所述乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液中的一种或多种，优选为苯丙乳液。
所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、萘系减水剂和密胺系减水剂中的一种或多种，优选为聚羧酸减水剂。
所述乳液的添加量占所述固体粉料的1wt％～10wt％，优选为2wt％～8wt％，更优选为4wt％～6wt％；所述减水剂的添加量占所述固体粉料的0.5wt％～3wt％，优选为1wt％～2.5wt％，更优选为1.5wt％～2.5wt％。
在本发明中，将所述固体粉料、骨料、液体原料以及添加剂混合，即可得到生态混凝土预制件混合料。本发明对所述原料的混合顺序和方法并没有特殊限制，本领域人员公知的方法即可。
本发明以粉煤灰、建筑垃圾再生骨料为主要原料制备高强度混凝土预制件混合料，完全不用水泥，提高固体废弃物利用率，并且制备得到的混凝土预制件混合料的强度高。
结果表明，本发明提供的生态混凝土预制件混合料的28天抗压强度≥35.6MPa，28天抗折强度≥4.6MPa，吸水率为4.2％～8.2％。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的生态混凝土预制件混合料进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1～3
按照表2提供的原料配比进行生态混凝土预制件混合料的制备，表2为实施例1～3提供的生态混凝土预制件混合料的原料用量。
表2实施例1～3提供的生态混凝土预制件混合料的原料用量
在表2中，所述粉煤灰为山西粉煤灰，其成分含量如表1所示。
所述矿渣包括以下主要成分：29.02wt％的SiO2、15.57wt％的Al2O3、0.56wt％的Fe2O3、30.42wt％的CaO、0.37wt％的Na2O、0.56wt％的K2O以及0.17wt％的MgO。
所述建筑垃圾粉料包括以下主要成分：47.63wt％的SiO2、15.33wt％的Al2O3、1.34wt％的Fe2O3、8.56wt％的CaO以及0.17wt％的MgO。上述成分含量的建筑垃圾粉料的烧失量为10.66％。
苯丙乳液：东莞市逸宝树脂有限公司，产品型号BY991
实施例4～6
按照表3提供的原料配比进行生态混凝土预制件混合料的制备，表3为实施例4～6提供的生态混凝土预制件混合料的原料用量。
表3实施例4～6提供的生态混凝土预制件混合料的原料用量
在表3中，所述粉煤灰为广州粉煤灰，其成分含量如表1所示。
所述矿渣包括以下主要成分：29.02wt％的SiO2、15.57wt％的Al2O3、0.56wt％的Fe2O3、30.42wt％的CaO、0.37wt％的Na2O、0.56wt％的K2O以及0.17wt％的MgO。
所述建筑垃圾粉料包括以下主要成分：47.63wt％的SiO2、15.33wt％的Al2O3、1.34wt％的Fe2O3、8.56wt％的CaO以及0.17wt％的MgO。上述成分含量的建筑垃圾粉料的烧失量为10.66％。
苯丙乳液：东莞市逸宝树脂有限公司，产品型号BY991
实施例7
将上述实施例1～6得到的生态混凝土预制件混合料进行性能测试，结果见表4，表4为本发明提供的生态混凝土预制件混合料的性能测试结果。
表4本发明提供的生态混凝土预制件混合料的性能测试结果
实施例 28天抗压强度(MPa) 28天抗折强度(MPa) 吸水性(％)
1 40.5 4.8 8.2
2 48.6 6.7 5.3
3 54.5 8.5 4.2
4 35.6 4.6 9.2
5 46.4 7.1 5.1
6 50.6 9.8 4.5
结果表明，本发明以粉煤灰、建筑垃圾再生骨料为主要原料制备高强度混凝土预制件混合料，完全不用水泥，提高固体废弃物利用率，对于粉体废物要求低，成本更低并且制备得到的混凝土预制件混合料的强度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生态混凝土预制件混合料，其特征在于，包括以下质量份的成分：
100质量份的固体粉料，所述固体粉料包括粉煤灰、煅烧高岭土和硅铝酸盐矿物中的一种或多种、矿渣以及建筑垃圾粉料；
100～400质量份的骨料，所述骨料选自建筑垃圾再生骨料和/或尾矿；
1～50质量份的液体原料，所述液体原料包括水玻璃、碱金属氢氧化物和水；
1～10质量份的添加剂。
2.根据权利要求1所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，在所述固体粉料中，包括粉煤灰、矿渣和建筑垃圾粉料，所述粉煤灰、矿渣和建筑垃圾粉料的质量比为100：(1～20)：(1～20)。
3.根据权利要求1所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述骨料为建筑垃圾再生骨料，所述建筑垃圾再生骨料包括建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料，建筑垃圾再生粗骨料和建筑垃圾再生细骨料的质量比为100：(30～60)。
4.根据权利要求1所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述水玻璃、碱金属氢氧化物和水的质量比为100：(5～40)：(1～10)。
5.根据权利要求1所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述水玻璃选自锂水玻璃、钠水玻璃和钾水玻璃中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述碱金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述添加剂包括乳液和减水剂。
8.根据权利要求7所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、萘系减水剂和密胺系减水剂中的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的生态混凝土预制件混合料，其特征在于，所述乳液的添加量占所述固体粉料的1wt％～10wt％；所述减水剂的添加量占所述固体粉料的0.5wt％～3wt％。
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