CN109354430B - 一种用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

一种用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料及其制备方法与应用，属于建筑材料中再生骨料混凝土的技术领域。针对再生骨料吸水性大、孔隙率高以及强度低等问题，本发明将硅藻土煅烧后制备硅藻土粉末，与水泥和水按重量份混合后制备水泥裹浆，包裹再生骨料，经养护后制备获得硅藻土水泥裹浆骨料。本发明可用于制备再生混凝土。

Description

一种用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于建筑材料中再生骨料混凝土的技术领域，具体涉及一种用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料及其制备方法与应用。
背景技术
再生骨料是由天然骨料损耗以及因拆除使用年限到期的混凝土而产生的建筑垃圾，我国每年产生的废弃混凝土大约有16000万吨，且以年均8％的速度增加。建筑垃圾不断侵占耕地面积，长期以来都是采取填埋或堆放的处理方式，无疑加剧了土地资源的紧张状况，同时拆除时产生的粉尘污染环境，严峻的建筑工业形势使得再生骨料混凝土的研究开发迫在眉睫。但是，再生骨料混凝土孔隙率高、吸水性大、强度低，与天然骨料混凝土的性质相差较大。而这最大的原因就是再生骨料混凝土所采用的是再生骨料，再生骨料比天然骨料吸水性大、空隙率高、强度低。
发明内容
针对再生骨料吸水性大、孔隙率高以及强度低等问题，本发明提供了一种用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料，由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土1-2份、水泥4份和水3-3.5份。
优选地，由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土1份、水泥4份和水3份。
本发明还提供了上述用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：破碎：将废弃的混凝土粉碎，获得粒径相对较小的颗粒；
步骤二：筛分：将步骤一所得的颗粒经筛分处理，获得再生骨料；
步骤三：硅藻土煅烧：将硅藻土于750～850℃煅烧2-2.5小时制备硅态硅藻土；
步骤四：磨粉处理：将步骤三中硅态硅藻土磨粉，获得硅藻土粉末；
步骤五：制备水泥裹浆：步骤四所得硅藻土粉末与水泥和水按重量份混合，搅拌获得水泥裹浆；
步骤六：裹骨料：将步骤二所得再生骨料按重量份浸泡在步骤五所得的水泥裹浆中，获得混合浆料后将混合浆料经筛网过滤，漏下的水泥浆重新浇注在再生骨料上，至水泥浆全部浇注完毕，经养护后获得硅藻土水泥裹浆骨料。
进一步地限定，步骤二所述再生骨料的粒径为4.75-30mm。
进一步地限定，步骤三所述硅藻土于850℃高温煅烧2小时制备硅态硅藻土。
进一步地限定，步骤四所述硅藻土粉末粒径为20-50μm。
进一步地限定，步骤五所述搅拌是指先将硅藻土粉末与水泥混合干拌：快拌(125±10)r/min，120秒，而后静置15秒，再慢拌(62±5)r/min，120秒，慢拌的同时加入水，得到水泥裹浆。
进一步地限定，步骤六所述浸泡的时间为30-40min，获得混合浆料后将混合浆料倾倒在4.75mm孔径的筛网上并铺开，将漏下的水泥浆浇注在筛网上的再生骨料上，至水泥浆全部浇注完毕，静置5min，而后再每隔5min进行一次浇注，重复两遍。
进一步地限定，步骤六所述养护，是指在温度20±3℃、相对湿度≥90％条件下，养护45天。
本发明所述的硅藻土水泥裹浆骨料可用于制备再生混凝土。
有益效果
硅藻土是由硅藻残骸在海洋或湖泊沉积而成的环保材料，我国硅藻土储量丰富，硅藻土具有多孔性、密度小、比表面积大、耐酸以及耐碱等特性，同时，其中含有大量的SiO2使其具有火山灰特性，经高温煅烧后使其活性增强。硅藻土所拥有的特性能较好的弥补再生骨料的缺点。
本发明取得了下述有益的技术效果：
1、再生骨料来源于建筑废料还有建筑垃圾，其的利用是废物利用的体现，成本低，使用环保，对环境有益。
2、硅藻土作为一种硅质岩石，主要由古代硅藻遗骸组成，储量巨大，是一种环保材料，对环境无污染。
3、通过750-850℃高温煅烧天然硅藻土，可增加硅藻土的活性，并且可充分利用煅烧硅藻土的火山灰效应增加再生骨料的强度，减少有害孔。
4、使用这种处理工艺处理过的再生骨料，其制成的混凝土由于期间掺和了硅藻土而其保温性与强度均有所提高。
5、本发明所制备的硅藻土水泥裹浆骨料，原材料获得容易，且加工工业化程度可以提高，降低成本，保护环境，同时增加经济效益。
6、本发明所制备的硅藻土水泥裹浆骨料符合国家的可持续发展的战略方针。
7、申请人通过大量的试验发现，按照本发明所做出的再生骨料比未经过这种处理的再生骨料，通过电镜试验分析可知在孔隙率、吸水性等诸多性能中均有所改良，可用于制备再生混凝土。
附图说明
图1实施例1制备的硅藻土水泥裹浆骨料电镜微观界面图。
图2未经硅藻土水泥裹浆处理的再生骨料电镜微观界面图。
图3天然碎石骨料电镜微观界面图。
图4实施例2制备的硅藻土水泥裹浆骨料电镜微观界面图。
具体实施方式
本发明中所述硅态硅藻土是指经过高温煅烧后获得的含有有无定形二氧化硅的硅藻土。
实施例1：用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法。
本实施例所述的硅藻土水泥裹浆骨料由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土1份、水泥4份和水3份。
所述制备方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：破碎：将所得的建筑废弃物放入颚式破碎机中进行破碎，以得到粒径相对较小的颗粒。
步骤二：筛分：将步骤一所得的颗粒放入筛分机中，得到粒径合理级别优良的再生骨料，粒径为4.75-30mm。
步骤三：硅藻土煅烧处理：将硅藻土放在马弗炉内850℃高温煅烧，煅烧2小时制备硅态硅藻土。
步骤四：磨粉处理：将步骤三中煅烧后的硅藻土放入超细混磨机中进行粉磨，获得的粒径为20-50μm的硅藻土粉末。
步骤五：制备水泥裹浆：按照重量份数进行配比，水泥4份，步骤四所得硅藻土粉末1份，将上述两种原料倒入搅拌锅进行混合干拌，快拌(125±10)r/min，120秒，而后静置15秒，再慢拌(62±5)r/min，120秒，慢拌的同时徐徐加入水3份，得到所需水泥浆。
步骤六：裹骨料：取步骤二所得再生骨料3份浸泡在步骤五所得的水泥浆中，浸泡30min-40min，获得混合浆料，之后将混合浆料倾倒在4.75mm孔径的筛网上并铺开，将漏下的水泥浆浇注在筛网上的再生骨料上三次，期间筛网伴有不断的振动直至水泥浆全部浇注完毕，静置5min，而后再每隔5min进行一次浇注，重复两遍，然后进行标准养护，在温度20±3℃、相对湿度≥90％条件下养护45天，即得到经过硅藻土裹骨料方法制备的硅藻土水泥裹浆骨料。
实施例2.用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法。
重复实施例1，与实施例1的不同在于：本实施例所述的再生骨料由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土2份、水泥4份和水3份。其制备方法参照实施例1所述。
实施例3.用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法。
重复实施例1，本实施例所述的再生骨料由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土2份、水泥4份和水3.5份。所述制备方法参照实施例1所述，不同在于，步骤三所述的高温煅烧温度为750℃，煅烧时间为2.5h。
实施例4.用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法。
重复实施例1，与实施例1的不同在于：本实施例所述的再生骨料由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土1份、水泥4份和水3.5份。所述制备方法参照实施例1所述。
考察本发明方法制备获得的硅藻土水泥裹浆骨料的性能。
下述试验中分别以天然碎石骨料以及未经过硅藻土水泥浆包裹处理的再生骨料为对照。
电镜图分析结果：
1.裂缝对比：对比三幅图发现，天然碎石骨料切面上没有微裂缝(如图3)，强度很高。未经过硅藻土水泥浆包裹处理的再生骨料，其切面上出现多条不规则的微裂隙(如图2)，这些裂缝尺寸大、贯通再生骨料颗粒和砂浆颗粒，裂缝形成的主要原因是在旧混凝土破碎过程中的机械损伤，它们会使骨料和砂浆的结合面处的结合变得疏松，因此，用再生集料配制的混凝土会产生二级界面，影响再生混凝土的力学性能和耐久性。而本发明实施例1所述的经过硅藻土水泥处理后的再生骨料，即硅藻土水泥裹骨料(如图1)，微裂隙的数量、长度和宽度均得到了明显的降低，骨料性能得以改善，有害的空隙明显减少，用它配制混凝土可以改善二级界面，从而大幅度的提高再生混凝土的抗弯强度、变形性能及耐久性。改变裹骨料浆液中硅藻土的含量，从电镜图来分析，硅藻土水泥裹浆中硅藻土的含量较高时，实施例2制备获得的硅藻土水泥裹浆骨料(如图4)仍旧比未经处理的再生骨料的微裂缝(如图2)要少很多，结合面也更优良。所以可以分析得到结论：采用了本发明中的裹骨料浆液配比的硅藻土水泥裹浆骨料的界面比未经处理的再生骨料界面有很大的改善，能够提高强度、减少有害孔。
2.水化产物形态对比：从天然骨料的显微图片来看，天然骨料表面由大量不规则的块状、板状结构构成(如图3)。未处理的再生骨料表面附着了旧砂浆的水化产物，因受长期外界环境的腐蚀、冻融等作用而疏松多孔(如图2)。经硅藻土处理的再生骨料，即硅藻土水泥裹浆骨料表面平面附着大量胶状水化产物，界面过渡区周围无明显板状、针状晶体富集，整体结构均匀而无明显孔隙(如图1)，从而有更好的外观质量。

Claims (7)

1.一种用于混凝土的硅藻土水泥裹浆骨料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土1-2份、水泥4份和水3-3.5份，通过如下方法制备获得：
步骤一：破碎：将废弃的混凝土粉碎，获得粒径相对较小的颗粒；
步骤二：筛分：将步骤一所得的颗粒经筛分处理，获得再生骨料；
步骤三：硅藻土煅烧：将硅藻土于750～850℃煅烧2-2.5小时制备硅态硅藻土；
步骤四：磨粉处理：将步骤三中硅态硅藻土磨粉，获得硅藻土粉末；
步骤五：制备水泥裹浆：步骤四所得硅藻土粉末与水泥和水按重量份混合，搅拌获得水泥裹浆；
步骤六：裹骨料：将步骤二所得再生骨料按重量份浸泡在步骤五所得的水泥裹浆中，获得混合浆料后将混合浆料经筛网过滤，漏下的水泥浆重新浇注在再生骨料上，至水泥浆全部浇注完毕，经养护后获得硅藻土水泥裹浆骨料；
步骤五所述搅拌是指先将硅藻土粉末与水泥混合干拌：快拌(125±10)r/min，120秒，而后静置15秒，再慢拌(62±5)r/min，120秒，慢拌的同时加入水，得到水泥裹浆；
步骤六所述浸泡的时间为30-40min，获得混合浆料后将混合浆料倾倒在4.75mm孔径的筛网上并铺开，将漏下的水泥浆浇注在筛网上的再生骨料上，至水泥浆全部浇注完毕，静置5min，而后再每隔5min进行一次浇注，重复两遍；
步骤六所述养护，是指在温度20±3℃、相对湿度≥90％条件下，养护45天。
2.根据权利要求1所述的硅藻土水泥裹浆骨料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：再生骨料3份、硅藻土1份、水泥4份和水3份。
3.权利要求1或2所述的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：破碎：将废弃的混凝土粉碎，获得粒径相对较小的颗粒；
步骤二：筛分：将步骤一所得的颗粒经筛分处理，获得再生骨料；
步骤三：硅藻土煅烧：将硅藻土于750～850℃煅烧2-2.5小时制备硅态硅藻土；
步骤四：磨粉处理：将步骤三中硅态硅藻土磨粉，获得硅藻土粉末；
步骤五：制备水泥裹浆：步骤四所得硅藻土粉末与水泥和水按重量份混合，搅拌获得水泥裹浆；
步骤六：裹骨料：将步骤二所得再生骨料按重量份浸泡在步骤五所得的水泥裹浆中，获得混合浆料后将混合浆料经筛网过滤，漏下的水泥浆重新浇注在再生骨料上，至水泥浆全部浇注完毕，经养护后获得硅藻土水泥裹浆骨料；
步骤五所述搅拌是指先将硅藻土粉末与水泥混合干拌：快拌(125±10)r/min，120秒，而后静置15秒，再慢拌(62±5)r/min，120秒，慢拌的同时加入水，得到水泥裹浆；
步骤六所述浸泡的时间为30-40min，获得混合浆料后将混合浆料倾倒在4.75mm孔径的筛网上并铺开，将漏下的水泥浆浇注在筛网上的再生骨料上，至水泥浆全部浇注完毕，静置5min，而后再每隔5min进行一次浇注，重复两遍；
步骤六所述养护，是指在温度20±3℃、相对湿度≥90％条件下，养护45天。
4.根据权利要求3所述的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法，其特征在于，步骤二所述再生骨料的粒径为4.75-30mm。
5.根据权利要求3所述的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法，其特征在于，步骤三所述硅藻土于850℃高温煅烧2小时制备硅态硅藻土。
6.根据权利要求3所述的硅藻土水泥裹浆骨料的制备方法，其特征在于，步骤四所述硅藻土粉末粒径为20-50μm。
7.权利要求1或2所述的硅藻土水泥裹浆骨料在制备再生混凝土中的应用。
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