CN109320162A - 一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法，该高性能混凝土包括以下百分比含量的组分：粗骨料43‑49％、细骨料25‑32％、水泥6‑8％、活性再生微粉3‑5％、改性油页岩3‑5％、防腐剂XY‑1 1‑3％以及减水剂1.5‑1.8％，余量为水。本发明制备得到的高性能混凝土利用活性再生微粉取代水泥水硬性材料，利用建筑垃圾制成的再生微粉作为粉料替代水泥化工产物，具有很好的环保意义和资源再生利用价值。

Description

一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，且特别涉及一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

近年来我国城乡工业民用建筑、水利枢纽大坝建设、交通设施等迅猛发展，对于矿物惨合料的需求量大幅提高，导致目前矿物掺合料日益稀缺，许多地区掺合料更是出现了供不应求的现象，在这种情况下，如何充分利用有限的资源，寻找能够就地取材、可替代材料制备价廉质优的矿物掺合料，已经是混凝土生产应用所必须要解决的问题。

随着现代建筑业的兴起，混凝土这种工程材料大量应用于不同类别的土木工程建设中，由于混凝土材料最大的特点是抗压强度高而抗拉伸强度较低，故混凝土材料主要用于承重结构。但随着工程技术的发展，混凝土这种强度大、变形小的钢性材料逐渐显现出它的局限性，现如今特别渴求能够出现一种界于钢性材料和柔性材料之间的半刚性材料，即出现一种混凝土材料，其既有钢性混凝土一样强大的承重能力(或略低一些的强度需求)，又具有较强拉伸韧性并具有在一定范围内变形的变形能力(其变形能力比目前混凝土要求大些)，而且此种变形在相对范围内带有可恢复性。例如巨大的建筑物基础如果具有一定的韧性就可以减少地震波对结构物的破坏并降低吸收地震产生的能量，减少因地震和地基变形引起的混凝土开裂隙、结构破坏和整个建筑物失去使用功能；地下工程的游泳池、污水处理池、核电站废品处理池等结构物的混凝土在接受地震和强大的外力作用发生一定的变形但不开裂，变形在外力消失后能够恢复到原来状态而不被破坏，日本福田核电站地震造成的核废液外漏就是混凝土刚性过大抗拉伸韧性不足造成事故的典型事例。再例如大型斜拉索桥箱型梁体内填充混凝土和其路面混凝土往往由于混凝土的弹性模量大、刚性大、脆性强等原因不能长期性承受车辆巨大冲击波而使混凝土过早地出现了裂缝或断裂。

再生微粉是将废弃混凝土、废弃黏土砖等建筑垃圾经逐级破碎、粉磨达到一定细度的微细粉末，一般定义其粒径小于0.16mm。废弃混凝土中未水化的水泥颗粒和废弃黏土砖中黏土烧结时生成的玻无定形物质等材料被粉磨到一定细度后，可用作混凝土和砂浆的矿物掺合料以发挥其填充效应和活性效应将建筑垃圾大规模资源化制备成再生微粉，实现绿色全再生利用，既能变废为宝，又可以减少对自然资源的开采，兼有良好的经济效益和重要的社会意义。

再生微粉是废弃混凝土再生利用的过程中，基于破碎、研磨工艺所制成的微粉。本身具有低活性或潜在活性，可作为混凝土用可替代矿物掺和料。再生微粉直接或经过活化后掺入高性能混凝土，参与水泥水化反应，能改善混凝土拌合物性能、增加混凝土密实度、提高混凝土强度和提升混凝土长期耐久性。适用于长期处于严寒和化学腐蚀环境下的高性能混凝土。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法，提供一种更高效率、更节能、更安全环保的含活性再生微粉的高性能混凝土生产技术。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的原料：粗骨料43-49％、细骨料25-32％、水泥6-8％、活性再生微粉3-5％、改性油页岩3-5％、防腐剂XY-1 1-3％以及减水剂1.5-1.8％，余量为水。

本发明还提供一种上述的含活性再生微粉的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：将粗骨料、细骨料、水泥、活性再生微粉、改性油页岩和防腐剂XY-1混合，搅拌15-25s，再加入水和减水剂，搅拌100-140s，出料。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法，本发明中对再生微粉和油页岩进行改性，得到活性再生微粉和改性油页岩，再将其加入到混凝土中，制备得到的混凝土不仅能有效利用固体废弃资源，而且使混凝土的强度和耐久性都有较好的提升。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法进行具体说明。

本发明提供一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的原料：粗骨料43-49％、细骨料25-32％、水泥6-8％、活性再生微粉3-5％、改性油页岩3-5％、防腐剂XY-1 1-3％以及减水剂1.5-1.8％，余量为水。

本发明实施例提供一种含活性再生微粉的高性能混凝土，该高性能混合土的主要制备原料包括：粗骨料、细骨料、水泥、活性再生微粉和改性油页岩，其中，用粗骨料和细骨料作骨料，用水泥作胶凝材料，加入的活性再生微粉具有较高的活性和填充效应，改性油页岩具有超高的比表面积，在混凝土中具有致密的填充效应；改性油页岩的加入有利于促进水泥水化，使混凝土的强度和耐久性都有较好的提升，在外加剂(如防腐剂和减水剂)和水的作用下，形成一种高性能高质量的混凝土。

在一些实施方式中，粗骨料包括天然卵石和人工碎石中至少一种，优选的，粗骨料是粒径为5-20mm的一级配或连续级配卵石。

在一些实施方式中，细骨料包括天然河砂和机制砂中至少一种，天然河砂中的氯离子含量小于等于0.06％。

在一些实施方式中，水泥为PO42.5级水泥，活性再生微粉为经过改性的再生微粉，改性油页岩为经过改性的油页岩。

在一些实施方式中，减水剂包括降粘型减水剂、引气型减水剂、缓凝型减水剂以及早强型减水剂中的至少一种。

由此可见，本发明实施例提供了一种含活性再生微粉的高性能混凝土，以粗骨料、细骨料、水泥、活性再生微粉、改性油页岩为主要原料，加入腐蚀剂和减水剂，可以改善混凝土拌合物和易性能，制备得到的混凝土的强度和耐久性都有较好的提升。

其中，高性能抗腐蚀剂(XY-1)引入密实防水组分，增加混凝土的密实防水性，可有效阻止有害离子向混凝土中的渗透。加入防腐组分使得混凝土中的铝酸盐矿物在水化早期(无害期)消耗殆尽。加入抗氯离子渗透组分有效阻止了氯离子的侵蚀和扩散速度。加入阻锈组分，使混凝土中的钢筋可以得到有效保护。加入了促进剂，使混凝土中的粉煤灰更易于与混凝土中的水泥水化产生的氢氧化钙进行反应，形成了对强度有利的水化硅酸钙，降低了硫酸盐侵蚀的发生所必需的氢氧化钙浓度。

再生微粉具有超细的填充效应，形成致密的混凝土结构，改性油页岩具有超高的比表面积，在混凝土中具有致密的填充效应；油页岩的加入有利于促进水泥水化，使混凝土的强度和耐久性都有较好的提升。

本发明实施例还提供一种上述的含活性再生微粉的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：将粗骨料、细骨料、水泥、活性再生微粉、改性油页岩和防腐剂XY-1混合，搅拌15-25s，再加入水和减水剂，搅拌100-140s，出料。

本发明实施例中提供的一种上述的含活性再生微粉的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：首先将粗骨料、细骨料、水泥、活性再生微粉、改性油页岩和防腐剂XY-1混合，进行第一次搅拌，使制备混凝土的主要原料充分混合均匀，然后再加入水和减水剂，进行第二次搅拌，在水和减水剂的作用下水化，得到一种高性能混凝土。

在一些实施方式中，活性再生微粉的制备具体如下：称取再生微粉，依次加入助磨剂和固体激发剂，混合均匀，投入球磨机内粉磨60-90min，得到活性再生微粉。

在一些实施方式中，助磨剂为三乙醇胺，助磨剂加入量占总量的0.1-0.3％，固体激发剂为Na₂SO₄，固体激发剂加入量占总量的3-7％。

本发明实施例中的混凝土制备过程中添加活性再生微粉，其制备方法具体为：称取再生微粉，依次加入助磨剂和固体激发剂，混合均匀，投入球磨机内粉磨，得到活性再生微粉。在再生微粉中加入助磨剂三乙醇胺，改变了分散颗粒与研磨介质之间的阻力，使球磨更加有效，化学激发剂Na₂SO₄溶入体系的水中体现出碱性，随着体系的碱性增加，OH^-离子不断侵蚀再生微粉颗粒的表面，增加了颗粒表面的粗糙度，扩大了再生微粉的比表面积，将上述经过处理的再生微粉再进行球磨，得到具有比表面积大、高活性的活性再生微粉。在制备混凝土的时候，活性再生微粉具有超细的填充效应，形成致密的混凝土结构，使混凝土具有耐腐蚀、抗冻、耐磨等耐久性能；活性再生微粉还具有较高活性，参与水泥水化，可成为替代水泥水硬性材料。

本发明实施例中的再生微粉的处理完全不同于目前再生微粉的处理，目前通常将主要原料、再生微粉和外加剂简单混合，上述的简单的混合处理，并不能有效激活再生微粉，因此，在制备混凝土的过程中也不能发挥出更好的效应。由此可见，本发明实施例中加入经过改性的活性再生微粉，经过改性的活性再生微粉活化性能高，制备微粉消耗能量较低，有效利用废弃物资源，值得推广和进行产业化发展。

在一些实施方式中于，改性油页岩的制备具体如下：将油页岩研磨45-60min，形成粉末，然后高温煅烧。

在一些实施方式中，煅烧温度900℃±20℃，时间为1-2h。

本发明实施例中在混凝土的制备过程中添加改性油页岩，其制备方法具体为：将油页岩研磨成粉末，然后高温煅烧。经煅烧后的改性油页岩具有超高的比表面积，在混凝土中具有致密的填充效应；改性油页岩的加入有利于促进水泥水化，使混凝土的强度和耐久性都有较好的提升。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明实施例中使用的防腐剂XY-1的生产厂家为：新疆鑫研砼建筑工厂有限公司。

实施例1

一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的组分：天然河砂25％、天然卵石43％、P·O 42.5普通硅酸盐水泥6％、活性再生微粉3％、改性油页岩3％、防腐剂XY-1 1％、降粘型减水剂1.5％，余量为水。

实施例2

一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的组分：天然河砂25％、人工碎石45％、P·O 42.5普通硅酸盐水泥6％、活性再生微粉4％、改性油页岩4％、防腐剂XY-1 2％、引气型减水剂1.6％，余量为水。

实施例3

一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的组分：机制砂28％、人工碎石46％、P·O 42.5普通硅酸盐水泥7％、活性再生微粉4％、改性油页岩4％、防腐剂XY-1 2％、缓凝型减水剂1.7％，余量为水。

实施例4

一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的组分：机制砂32％、天然卵石49％、P·O 42.5普通硅酸盐水泥8％、活性再生微粉5％、改性油页岩5％、防腐剂XY-1 3％、早强型减水剂1.8％，余量为水。

实施例5

一种含活性再生微粉的高性能混凝土的制备方法，

称取再生微粉，滴加占总量百分比为0.2％的助磨剂三乙醇胺，再加入占总量百分比为6％的固体激发剂Na₂SO₄，混合均匀，投入球磨机内粉磨60min-90min，形成具有比表面积大、高活性的活性再生微粉。

将油页岩研磨45min，在900℃高温下煅烧2h，得到改性油页岩，改性油页岩的活性可达到100％以上，比表面积可达到1000m²/kg以上。

将机制砂32％、天然卵石49％、P·O 42.5普通硅酸盐水泥8％、活性再生微粉5％、改性油页岩5％和防腐剂XY-1 3％混合，进行第一次搅拌20s，再加入水和早强型减水剂1.8％，进行第二次搅拌120s，出料。

对比例1

一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的组分：机制砂32％、天然卵石49％、P·O 42.5普通硅酸盐水泥8％、防腐剂3％以及减水剂1.8％，余量为水。

对比例2

一种含活性再生微粉的高性能混凝土，包括以下百分比含量的组分：机制砂32％、天然卵石49％、P·O 42.5普通硅酸盐水泥8％、再生微粉5％、油页岩5％、防腐剂XY-1 3％、早强型减水剂1.8％，余量为水。

测试结果：

采用试模制作混凝土试块，并在养护室养护28天，测其强度应在46MPa以上才算合格。混凝土强度按照高性能混凝土应用技术规程》(XJJ077-2017)和《高性能混凝土评价标准》(JGJ/T385-2015)，力学性能试验方法标准进行测试。

以下是本发明实施例1-5的测试结果：

表1耐久性检测结果

表2出机状态

表3强度检测结果

以下表4是本发明对比例1的测试结果：

表4耐久性检测结果

以下表5是本发明对比例2的测试结果：

表5耐久性检测结果

由以上的表1-5中看出：本发明实施例1-4中所制的高性能混凝土符合《高性能混凝土应用技术规程》(XJJ077-2017)和《高性能混凝土评价标准》(JGJ/T385-2015)等规范要求，是一种具有高质量高性能的混凝土，而对比例1-2在的混凝土不能到达相关的标准。

综上，本发明提出了一种含活性再生微粉的高性能混凝土及其制备方法，该高性能混凝土包括以下百分比含量的原料：粗骨料43-49％、细骨料25-32％、水泥6-8％、活性再生微粉3-5％、改性油页岩3-5％、防腐剂XY-1 1-3％以及减水剂1.5-1.8％，余量为水。本发明制备得到的高性能混凝土利用活性再生微粉取代水泥水硬性材料，利用建筑垃圾制成的再生微粉作为粉料替代水泥化工产物，具有很好的环保意义和资源再生利用价值。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种含活性再生微粉的高性能混凝土，其特征在于，包括以下百分比含量的原料：粗骨料43-49％、细骨料25-32％、水泥6-8％、活性再生微粉3-5％、改性油页岩3-5％、防腐剂XY-1 1-3％以及减水剂1.5-1.8％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的含活性再生微粉的高性能混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括天然卵石和人工碎石中至少一种，优选的，所述粗骨料是粒径为5-20mm的一级配或连续级配卵石。

3.根据权利要求1所述的含活性再生微粉的高性能混凝土，其特征在于，所述细骨料包括天然河砂和机制砂中至少一种，所述天然河砂中的氯离子含量小于等于0.06％。

4.根据权利要求1所述的含活性再生微粉的高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为PO42.5级水泥，所述活性再生微粉为经过改性的再生微粉，所述改性油页岩为经过改性的油页岩。

5.根据权利要求1所述的含活性再生微粉的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂包括降粘型减水剂、引气型减水剂、缓凝型减水剂以及早强型减水剂中的至少一种。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的含活性再生微粉的高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述粗骨料、细骨料、水泥、活性再生微粉、改性油页岩和防腐剂XY-1混合，搅拌15-25s，再加入水和减水剂，搅拌100-140s，出料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活性再生微粉的制备具体如下：称取再生微粉，依次加入助磨剂和固体激发剂，混合均匀，投入球磨机内粉磨60-90min，得到所述活性再生微粉。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述助磨剂为三乙醇胺，所述助磨剂加入量占总量的0.1-0.3％，所述固体激发剂为Na₂SO₄，所述固体激发剂加入量占总量的3-7％。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述改性油页岩的制备具体如下：将油页岩研磨45-60min，形成粉末，然后高温煅烧。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度900℃±20℃，时间为1-2h。