CN107265968A - 一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土 - Google Patents

一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土。该混凝土按重量份数计，包括如下原料组分：水泥230‑330份，水150‑180份，河砂740‑800份，石子1000‑1100份，矿粉50‑90份，石英石人造石材废渣20‑90份，减水剂4.0‑6.4份。本发明掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土中，以石英石人造石材废渣和矿粉作为外掺料取代部分水泥，减少了单方混凝土中水泥用量，原料来源广泛廉价的优点，有利于促进石英石人造石材废渣再利用，又有利于降低混凝土造价，既创造了生态效益，也获得了经济效益。

Description

一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种建筑用结构材料，特别涉及一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土。
背景技术
近年来，随着我国人造石材行业的快速发展，人造石材打磨过程中产生废渣(以下简称石渣)也日渐增多，但对于石英石人造石材废渣的再生利用研究则基本处于空白。目前绝大部分石英石人造石材废渣仍然采用传统的填埋方式进行处理，既占用较多的土地资源，同时也会对水体和大气造成一定污染。
石英石人造石材废渣的主要成分为二氧化硅(约85％)和硬化不饱和聚酯树脂(约10％)，此外还有少量的牛皮纸碎屑，其颗粒粒径范围较大，从几微米到几百微米不等，均属于无活性的物质。而普通水泥混凝土一般掺入各种矿物掺合料用以改善混凝土的性能，矿物掺合料包括有粉煤灰、矿粉等活性矿物掺和料以及石灰石粉、钢渣等非活性矿物掺和料。石英石人造石材废渣属于非活性物质，其粒径与粉煤灰、矿粉接近，可将其作为非活性矿物掺合料应用到水泥混凝土中。
经实验证明，石英石人造石材废渣取代少量水泥时可以制得粘聚性及保水性均较优的石渣混凝土，但掺量较大会导致混凝土流动性和后期强度有所降低，而矿粉作为一种广泛应用的外掺料，能有效改善混凝土的工作性能，但掺量较多时一般会导致泌水增加。因此，将石英人造石材废渣与矿粉复合使用，既能保证混凝土良好的粘聚性和保水性，又能提高混凝土流动度，同时改善单掺石渣时后期强度较低的缺陷，进而增大石英人造石材废渣在混凝土中的用量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土。该混凝土的工作性能优异，不仅降低了普通混凝土成本，同时也有利于减少石英石人造石材废渣对环境的负面影响，实现固体废弃物再生利用的目标。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，按重量份数计，包括如下原料组分：
进一步地，所述水泥为P.Ⅱ42.5水泥，各项指标符合《通用硅酸盐水泥》中的相关规定。
进一步地，所述水为自来水，各项指标符合《混凝土用水标准》中的相关规定。
进一步地，所述河砂为Ⅱ区中砂，粒径≤4.75mm，各项指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的相关规定。
进一步地，所述石子为5-25mm的连续级配碎石，各项指标符合《普通混凝土用石质量标准及检验方法》中的相关规定。
进一步地，所述矿粉为S105级矿粉，密度为2.7～3.0g/m3，各项指标符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》的相关规定。
进一步地，所述石英石人造石材废渣为聚酯型石英石人造石材生产过程中产生的废渣经105℃烘干，并经球磨机球磨20～30min所得的粉状材料。
进一步地，所述石英石人造石材废渣的比表面积为200～400m2/kg，表观密度为1900～2000kg/m3，松散堆积密度为700～850kg/m3，松散空隙率为50～70％，紧密堆积密度为700～950kg/m3，紧密空隙率为40～65％，SiO2含量大于85％。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为20～30％，减水率32％～35％。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土中，以石英石人造石材废渣和矿粉作为外掺料取代部分水泥，减少了单方混凝土中水泥用量，降低混凝土造价，同时提供了一种利用人造石材废渣的方法。
(2)本发明掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土中，石英石人造石材废渣和矿粉复合外掺取代部分水泥，有效改善混凝土的保水性、粘聚性和流动性，有利于混凝土施工的进行。
(3)本发明掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土中，由于单独掺入石英石人造石材废渣会使混凝土后期强度降低，而石英石人造石材废渣与矿粉共同使用则可改善后期强度较低的缺陷。
(4)本发明掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土具有使用方法简单、原料来源广泛廉价的优点，有利于促进石英石人造石材废渣再利用，又有利于降低混凝土造价，既创造了生态效益，也获得了经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细地描述，但本发明的实施方式并不限定于以下实施例。
实施例1
掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，按重量配比，包括如下原料组分：
水泥：石英石人造石材废渣：矿粉：水：河砂：石子：减水剂＝327:20:61:172:765:1058:6.2；
水泥为P.Ⅱ42.5水泥，各项指标符合《通用硅酸盐水泥》中的相关规定；
石英石人造石材废渣为聚酯型石英石人造石材生产过程中产生的废渣经105℃烘干，并经球磨机球磨30min所得的粉状材料；石英石人造石材废渣的比表面积为300m2/kg，表观密度为1960kg/m3，松散堆积密度为700kg/m3，松散空隙率为64％，紧密堆积密度为830kg/m3，紧密空隙率为60％，SiO2含量为88％；
矿粉为S105级矿粉，密度为2.8g/m3，各项指标符合《GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》的相关规定；
水为自来水，各项指标符合《混凝土用水标准》中的相关规定；
河砂为Ⅱ区中砂，粒径≤4.75mm，各项指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的相关规定；
石子为5-25mm的连续级配碎石，各项指标符合《普通混凝土用石质量标准及检验方法》中的相关规定；
减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为26％，减水率33％。
其中，胶凝材料为水泥、石英石人造石材废渣和矿粉的总量，水胶比为0.42，砂率为0.42，减水剂质量为胶凝材料总量的1.5％。
本实施例中石英石人造石材废渣相对于水泥的掺量为5％(石英石人造石材废渣等量替代硅酸盐水泥，即石英石人造石材废渣占胶凝材料的质量百分比)，矿粉相对于水泥的掺量为15％(矿粉等量替代硅酸盐水泥，即矿粉占胶凝材料的质量百分比)。
本实施例的混凝土性能测试结果见表1。
实施例2
掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，按重量配比，包括如下原料组分：
水泥：石英石人造石材废渣：矿粉：水：河砂：石子：减水剂＝288:56:56:168:748:1034:4；
水泥为P.Ⅱ42.5水泥，各项指标符合《通用硅酸盐水泥》中的相关规定；
石英石人造石材废渣为聚酯型石英石人造石材生产过程中产生的废渣经105℃烘干，并经球磨机球磨30min所得的粉状材料；石英石人造石材废渣的比表面积为330m2/kg，表观密度为1980kg/m3，松散堆积密度为730kg/m3，松散空隙率为60％，紧密堆积密度为820kg/m3，紧密空隙率为58％，SiO2含量为88％；
矿粉为S105级矿粉，密度为2.6g/m3，各项指标符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》的相关规定；
水为自来水，各项指标符合《混凝土用水标准》中的相关规定；
河砂为Ⅱ区中砂，粒径≤4.75mm，各项指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的相关规定；
石子为5-25mm的连续级配碎石，各项指标符合《普通混凝土用石质量标准及检验方法》中的相关规定；
减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为26％，减水率33％。
其中，胶凝材料为水泥、石英石人造石材废渣和矿粉的总量，水胶比为0.42，砂率为0.42，减水剂质量为胶凝材料总量的1％。
本实施例中石英石人造石材废渣相对于水泥的掺量为15％(石英石人造石材废渣等量替代硅酸盐水泥，即石英石人造石材废渣占胶凝材料的质量百分比)，矿粉相对于水泥的掺量为15％(矿粉等量替代硅酸盐水泥，即矿粉占胶凝材料的质量百分比)。
本实施例的混凝土性能测试结果见表1。
实施例3
掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，按重量配比，包括如下原料组分：
水泥：石英石人造石材废渣：矿粉：水：河砂：石子：减水剂＝232：84:84:168:748:1034:4；
水泥为P.Ⅱ42.5水泥，各项指标符合《通用硅酸盐水泥》中的相关规定；
石英石人造石材废渣为聚酯型石英石人造石材生产过程中产生的废渣经105℃烘干，并经球磨机球磨30min所得的粉状材料；石英石人造石材废渣的比表面积为280m2/kg，表观密度为1920kg/m3，松散堆积密度为700kg/m3，松散空隙率为64％，紧密堆积密度为880kg/m3，空隙率为55％，SiO2含量为88％；
矿粉为S105级矿粉，密度为2.7g/m3，各项指标符合《GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》的相关规定；
水为自来水，各项指标符合《混凝土用水标准》中的相关规定；
河砂为Ⅱ区中砂，粒径≤4.75mm，各项指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的相关规定；
石子为5-25mm的连续级配碎石，各项指标符合《普通混凝土用石质量标准及检验方法》中的相关规定；
减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为26％，减水率33％。
其中，胶凝材料为水泥、石英石人造石材废渣和矿粉总量，水胶比为0.42，砂率为0.42，减水剂质量为胶凝材料总量的1％。
本实施例中石英石人造石材废渣相对于水泥的掺量为21％(石英石人造石材废渣等量替代硅酸盐水泥，即石英石人造石材废渣占胶凝材料的质量百分比)，矿粉相对于水泥的掺量为21％(矿粉等量替代硅酸盐水泥，即矿粉占胶凝材料的质量百分比)。
本实施例的混凝土性能测试结果见表1。
对照组
为进一步说明本发明混凝土的效果，设置对照组一组，对照组胶凝材料为水泥和石英石人造石材废渣，无矿粉；掺杂石英石人造石材废渣的混凝土，按重量配比，包括如下原料组分：
水泥：石英石人造石材废渣：水：河砂：石子：减水剂＝320:80:168:748:1034:6。
水泥为P.Ⅱ42.5水泥，各项指标符合《通用硅酸盐水泥》中的相关规定；
石英石人造石材废渣为聚酯型石英石人造石材生产过程中产生的废渣经105℃烘干，并经球磨机球磨30min所得的粉状材料；石英石人造石材废渣的比表面积为300m2/kg，表观密度为1960kg/m3，松散堆积密度为700kg/m3，松散空隙率为64％，紧密堆积密度为810kg/m3，紧密空隙率为61％，SiO2含量为88％；
水为自来水，各项指标符合《混凝土用水标准》中的相关规定；
河砂为Ⅱ区中砂，粒径≤4.75mm，各项指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的相关规定；
石子为5-25mm的连续级配碎石，各项指标符合《普通混凝土用石质量标准及检验方法》中的相关规定；
减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为26％，减水率33％。
对照组石英石人造石材废渣相对于水泥的掺量为20％，水胶比为0.42，砂率为0.42，减水剂质量为胶凝材料质量的1.5％。
对照组的混凝土性能测试结果见表1。
表1 实施例与对照组的混凝土性能测试结果(工作性能及抗压强度数据)
从表1可看出，石英石人造石材废渣和矿粉复合使用时制备所得的混凝土流动性均优于单掺石渣的混凝土，且复合使用时混凝土强度均高于单掺石英石人造石材废渣的混凝土；因此，以石英石人造石材废渣和矿粉作为外掺料取代部分水泥，减少了单方混凝土中水泥用量，降低混凝土造价，可以增大石英石人造石材废渣取代水泥的量，进而扩大石英石人造石材废渣的应用价值。
以上对本发明的实施方法作出了说明，但本发明不限于上述实施方法，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括如下原料组分：
水泥 230~330份；
水 150-180份；
河砂 740-800份；
石子 1000-1100份；
矿粉 50-90份；
石英石人造石材废渣 20-90份；
减水剂 4.0-6.4份。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述水泥为P.Ⅱ42.5水泥，各项指标符合《通用硅酸盐水泥》中的相关规定。
3.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述水为自来水，各项指标符合《混凝土用水标准》中的相关规定。
4.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述河砂为Ⅱ区中砂，粒径≤4.75mm，各项指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中的相关规定。
5.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述石子为5-25mm的连续级配碎石，各项指标符合《普通混凝土用石质量标准及检验方法》中的相关规定。
6.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述矿粉为S105级矿粉，密度为2.0~2.9g/m³，各项指标符合《GB/T 18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》的相关规定。
7.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述石英石人造石材废渣为聚酯型石英石人造石材生产过程中产生的废渣经105℃烘干，并经球磨机球磨20~30min所得的粉状材料。
8.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述石英石人造石材废渣的比表面积为200~400 m2/kg，表观密度为1900~2000 kg/m3，松散堆积密度为700~850kg/m3，松散空隙率为50~70%，紧密堆积密度为700~950kg/m3，紧密空隙率为40~65%，SiO2含量大于85%。
9.根据权利要求1所述的一种掺杂石英石人造石材废渣和矿粉的混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为20~30%，减水率32%~35%。
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