CN110282942A - 一种混凝土拌合物及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土拌合物及其生产工艺。混凝土拌合物由包含以下重量份的原料制成：水泥200～215份、沙832～858份、碎石1000～1050份、废水138～170份、粉煤灰81～99份、外加剂4.17～22.07份、纤维5～10份、石膏5～10份、胶结料40～60份和泵送剂0.5～1.0份；其具有废水运用在混凝土拌合后能维持或改善混凝土性能的优点。其制备方法为：按比例称取混凝土原料中的各组分，然后将除废水外的各组分原料混合均匀，得到混合料，向混合料中加入废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物；本发明的制备方法具有生产工艺简单，易于实施，便于批量成产，可节约成本的优点。

Description

一种混凝土拌合物及其生产工艺

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，更具体地说，它涉及一种混凝土拌合物及其生产工艺。

背景技术

混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土是土木建筑工程中最重要的材料，随着建设规模的日益扩大，钢筋混凝土结构成为建筑结构主体，使得混凝土的生产得到快速发展。据统计，到1999年全国共建成搅拌站683家，设计年生产能力12700万立方米，实际产量已超过15400万立方米。如此大量的混凝土生产，随着而来会产生大量的废水，这些废水的主要来源为搅拌机、搅拌车、泵车等混凝土设备的清洗排放物，在水资源日益紧张、环境保护越来越受重视的今天，废浆水的回收利用成为混凝土企业必须面对的重大问题。

为解决上述技术问题，申请公布号为CN103406345A的专利公开了一种混凝土搅拌站废水废渣综合利用工艺，包括以下步骤：步骤一、用循环水冲洗废弃混凝土，得到混合料浆；步骤二、将混合料浆导入搅拌分离机进行充分清洗，得到分离的废水和砂石，废水经导浆槽导入浆池，砂石经出料口落入料池；步骤三、将废水用于拌和混凝土。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：从混凝土生产的材料和组成来看，混凝土是由水泥为胶结材料配合上普通砂石为骨料并进行一定含水量按一定比例拌和而成，为调节改善工艺性能和力学性能还加入各种化学外加剂和磨吸矿质掺和料。那么自然废水中的物质来自拌制混凝土的原材料，通常会有包括水泥、砂、石、外加剂、掺和料等。运输车中残留的混凝土冲洗后，经过回收设备分离后绝大部分粗细骨料被分离出去，大的颗粒已被除去，但是废中依然还含有细小的水泥颗粒、骨料所带入粘土或淤泥颗粒、可溶解的无机盐以及外加剂离子等杂质，废水用于混凝土拌和，这些杂质会影响混凝土是性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种混凝土拌合物，其具有废水运用在混凝土拌合后能维持或改善混凝土性能的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种混凝土拌合物的生产工艺，其具有生产工艺简单，易于实施，便于批量成产，可节约成本的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种混凝土拌合物，所述混凝土拌合物由包含以下重量份的原料制成：

水泥200～215份、沙832～858份、碎石1000～1050份、废水138～170份、粉煤灰81～99份、外加剂4.17～22.07份、纤维5～10份、石膏5～10份、胶结料40～60份和泵送剂0.5～1.0份；

所述外加剂包括减缩剂、聚羧酸减水剂和高吸水树脂中的至少一种；

所述纤维包括聚丙烯纤维、耐碱玻璃纤维和钢纤维中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，本发明中用废水代替饮用水或自来水等干净的水作为混凝土拌合物的溶剂，实现了混凝土搅拌站废水的循环利用，节约水资源，保护环境；且各组分原料相互配合，可制得性能优良的混凝土，具体表现为，制得的混凝土拌合物具有优良的和易性、流动性、保塌性、粘聚性和可泵性，且制得的混凝土抗压强度的合格率很高。

本发明中，废水为138～170份，进一步优选为138～162份；废水为混凝土搅拌站冲洗搅拌机前台、商品混混凝土搅拌站场地、混凝土运输泵及运输车辆等设备时产生的大量的废弃浆水，且这些大量的废弃浆水要经过过滤、分离、沉淀和二次沉淀等步骤。本发明实用废水作为混凝土拌合物的溶剂，实现了水资源的循环利用，节约水资源，便于保护环境，且实现有限资源的最大利用化，节约成本。

本发明中，水泥为200～215份，进一步优选为205～212份；选择细度比较细的水泥，约3～30份μm，适当提高水泥的细度可改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，减少泌水、离析现象。碎石为1000～1050份，进一步优选为1010～1040份；碎石优先选择卵石，粒径为5mm～20mm连续级配，表观密度约为2680kg/m³。沙为832～858份，进一步优选为837～853份；沙为天然砂或机制砂，粒径为0mm～5mm连续配给，含泥量小于0.8％，细度模数约为2.58，表观密度约为2660kg/m³。石膏为5～10份，进一步优选为二水石膏6～8份，石膏可减缓水泥的水花进程，推迟水泥的凝结时间，进而减少水泥水化物对减水剂的包裹和吞噬，改善水泥与外加剂的相容性，从而可改善混凝土的耐久性等。

本发明中，粉煤灰为81～99份，进一步优选为85～97份、粉煤灰优先选择II粉煤灰，在混凝土拌合物中加入一定的量的粉煤灰，不但能代替部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球状，具有滚珠效应，可起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。且掺加原状或磨细粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。

本发明中，外加剂为4.17～22.07份，所述外加剂包括减缩剂、聚羧酸减水剂和高吸水树脂中的至少一种；进一步地，所述外加剂为减缩剂和高吸水树脂；再进一步地，所述减缩剂为0.96～3.37份；所述高吸水树脂为4.17～22.07份；再进一步地，减缩剂为1～3.28份、高吸水树脂外为3.35～18.2份。

通过采用上述技术方案，混凝土外加剂是在搅拌混凝土过程中掺入，能显著改善混凝土性能的化学物质。聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，可作为水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂，能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，能降低混凝土收缩变化，流动性保持性好，对混凝土增强效果显著，低掺量下发挥较高的塑化效果。减缩剂采用聚羧酸系原料配制，可减少混凝土干缩产生负影响，本发明中，减缩剂优先选择BT～5001型聚羧酸系减缩剂，其主要成分为聚烯基乙二醇。高吸水树脂是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂，本发明中采用山东华迪新型材料公司生产的高吸水树脂，粒径在100～120目。本发明中，外加剂优先选择减缩剂为和高吸水树脂，二者有较好的相容性，相互配合，能改善混凝土的塌落程度、减少混凝土干燥收缩变化。

进一步地，胶结料为40～60份，所述胶结料包括煤矸石、硅灰、石灰、矿粉和沸石粉中的至少一种；再进一步地，所述胶结料包括煤矸石和硅灰；在进一步优选，煤矸石为25～30份、硅灰为20～25份。

通过采用上述技术方案，在原料中加废水，废水内含有的细小的水泥颗粒、骨料所带入粘土或淤泥颗粒等，混凝土的含泥量增加，会降低骨料与水泥浆体的粘结力，降低混凝体的强度，且随着含泥量的升高，质量损失率和强度损失率在逐步增加的，混凝土性能降低。胶结料又称胶凝材料，是指在物理或化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，具有一定机械强度的物质。煤矸石可以部分或全部代替粘土组分生产普通水泥，自燃或人工燃烧过的煤矸石，具有一定活性，本发明中，煤矸石、硅灰和石膏可相互作用，制得一种胶结料，且制得的这种胶结料可以与水泥相互配合，能很好增强各原料之间的粘接力，增强混凝土的强度，减少质量损失率和强度损失率，增强混凝土的耐久性、密度和保水性，改善混凝土的收缩性能，质量稳定，易于施工。

本发明中，纤维为5～10份，所述纤维包括聚丙烯纤维、耐碱玻璃纤维和钢纤维中的一种或几种；进一步地，所述纤维为5～10份聚丙烯纤维。

通过采用上述技术方案，纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质，纤维在混凝土中不会结球，分布均匀，可在商品混凝土搅拌站进行生产并能用于泵送施工。聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，质轻、强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀。耐碱玻璃纤维是一种用来增强混凝土的肋筋材料，其耐碱、抗腐蚀、抗冲击、抗拉抗弯、抗冻抗裂，可设计性比较强，可以替代石棉和钢材。钢纤维是指以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比为40～80的纤维。在混凝土拌合无加入一定比例的纤维，可减少混凝土的开裂、增强混凝土的强度，改善混凝土的耐久性能。

本发明中，泵送剂为0.5～1.0份，进一步地，所述泵送剂包括木钙、糖钙和葡萄糖酸钠中的任意一种或几种；再进一步地，泵送剂为0.5～0.9份木钙。

通过采用上述技术方案，泵送剂，又称为混凝土泵送剂，是一种改善混凝土泵送性能的外加剂，具有卓越的减水增强效果和缓凝保塑性能。木钙，即木质素磺酸钙，是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，外观为黄色粉末物质，略有芳香气味。糖钙为糖蜜经先进的生产技术加工制成的棕黄色的粉末状固体，极易溶解于水。在混凝土拌合物中添加一定数量木钙、糖钙和葡萄糖酸钠中的任意一种或几种，可增加混凝土的可塑性和强度，增强混凝土拌合物的和易性和流动性，且具有阻滞作用，能延缓混凝土的起始和终了的凝固时间，改善混凝土的性能。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

按比例称取混凝土原料中的各组分，然后将除废水外的各组分原料混合均匀，得到混合料，向混合料中加入废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

通过采用上述技术方案，混凝土拌合物的制备工艺简单，操作方便，易于实施，便于批量生产。

进一步地，所述废水在使用前先将pH调节至8～10。

通过采用上述技术方案，混凝土搅拌站回收的废水一般pH大于12，具有强碱性，直接用于拌合混凝土会影响混凝土的性能，因此，废水在使用前除了沉淀外还需要用柠檬酸钠或加中性的干净水稀释，调节废水的pH至8～10，避免碱性过大，可便于改善混凝土拌合物的性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

第一、废水完全代替饮用水或自来水等干净的水作为混凝土拌合物的溶剂，实现了混凝土搅拌站废水的循环利用，减少污水排放，节约水资源，保护环境；

第二、各组分原料相互配合，可制得和易性好、流动性好、抗压强度好、保塌性好、粘聚性好和可泵性好的优良的混凝土，废水用于混凝土拌和，不会危害混凝土的性能；

第三、生产混凝土拌合物的工艺简单，易于实施，便于批量成产，可节约成本。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

实施例1

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取200kg水泥、858kg沙、1000kg碎石、99kg粉煤灰、960g减缩剂、22.07kg高吸水树脂、5kg聚丙烯纤维、5kg石膏、22kg煤矸石、18kg硅灰和500g木钙，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入138kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

实施例2

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取215kg水泥、832kg沙、1050kg碎石、81kg粉煤灰、3.37kg减缩剂、4.17kg高吸水树脂、8kg聚丙烯纤维、10kg石膏、33kg煤矸石、27kg硅灰和1kg木钙，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入170kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

实施例3

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取205kg水泥、853kg沙、1010kg碎石、97kg粉煤灰、1kg减缩剂、18.2kg高吸水树脂、10kg聚丙烯纤维、5kg二水石膏、25kg煤矸石、20kg硅灰和900g木钙，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入155kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

实施例4

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取212kg水泥、837kg沙、1040kg碎石、85kg粉煤灰、3.28kg减缩剂、3.35kg高吸水树脂、8kg聚丙烯纤维、10kg二水石膏、30kg煤矸石、25kg硅灰和700g木钙，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入162kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

实施例5

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取208kg水泥、845kg沙、1015kg碎石、90kg粉煤灰、2.2kg减缩剂、12.25kg高吸水树脂、8kg聚丙烯纤维、8kg二水石膏、27kg煤矸石、22kg硅灰和700g木钙，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入158kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

实施例6

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取211kg水泥、847kg沙、1020kg碎石、90kg粉煤灰、1.7kg减缩剂、3.5kg高吸水树脂、8kg聚丙烯纤维、8kg二水石膏、27kg煤矸石、22kg硅灰和700g木钙，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入158kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

实施例7

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取212kg水泥、847kg沙、1020kg碎石、97kg粉煤灰、1.7kg减缩剂、3.5kg高吸水树脂、8kg聚丙烯纤维、8kg二水石膏、33kg煤矸石、27kg硅灰和700g木钙，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入138kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

实施例8

称取212kg水泥、847kg沙、1020kg碎石、97kg粉煤灰、4.17kg聚羧酸减水剂、5kg耐碱玻璃纤维、5kg钢纤维、8kg二水石膏、27kg沸石粉、22kg矿粉、300g木钙、300g糖钙和300g葡萄糖酸钠，搅拌均匀，得到混合料，向混合料中加入138kg废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

对比例

以实施例7作为参照组

对比例1

对比例1与实施7的区别在于对比例1中没有胶结料，其它均与实施例7保持一致。

对比例2

对比例2与实施7的区别在于对比例2中没有外加剂，其它均与实施例7保持一致。

对比例3

对比例3与实施7的区别在于对比例3中没有粉煤灰，其它均与实施例7保持一致。

对比例4

对比例4与实施7的区别在于对比例4中用自来水代替废水，其它均与实施例7保持一致。

对比例5

一种混凝土拌合物的生产工艺如下：

称取212kg水泥、847kg沙、1020kg碎石、138kg废水和15kg外加剂(购买的聚羧酸减水剂)，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

性能检测试验

1、根据国家现行标准JGJ63～2006《混凝土用水标准》的规定，检测拌制泵送混凝土所用的水，检测结果表1所示。

表1废水检测表

从表1可以看出，本发明中使用的废水符合国家现行标准JGJ63～2006《混凝土用水标准》的规定，可用于混凝土拌合。

2、根据国家标准GB/T50080～2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和GB50107～2010《混凝土强度检验评定标准》检测实施例1～8和对比例1～5制的的混凝土拌合物的性能，检测结果如表2所示。其成型方法及标准养护条件应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081的规定。

表2混凝土基本性能检测表

从表1可以看出，本发明中废水完全代替饮用水或自来水等干净的水作为混凝土拌合物的溶剂，实现了混凝土搅拌站废水的循环利用，减少污水排放，节约水资源，保护环境；且各组分原料相互配合，可制得和易性好、流动性好、抗压强度好、保塌性好、粘聚性好和可泵性好的优良的混凝土，废水用于混凝土拌和，不会危害混凝土的性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种混凝土拌合物，其特征在于，所述混凝土拌合物由包含以下重量份的原料制成：

水泥200～215份、沙832～858份、碎石1000～1050份、废水138～170份、粉煤灰81～99份、外加剂4.17～22.07份、纤维5～10份、石膏5～10份、胶结料40～60份和泵送剂0.5～1.0份；

所述外加剂包括减缩剂、聚羧酸减水剂和高吸水树脂中的至少一种；

所述纤维包括聚丙烯纤维、耐碱玻璃纤维和钢纤维中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述外加剂为减缩剂和高吸水树脂。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述减缩剂为0.96～3.37份；所述高吸水树脂为4.17～22.07份。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述胶结料包括煤矸石、硅灰、石灰、矿粉和沸石粉中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述胶结料包括煤矸石和硅灰。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述纤维为聚丙烯纤维。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述泵送剂包括木钙、糖钙和葡萄糖酸钠中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述混凝土拌合物由包含以下重量份的原料制成：

水泥205～212份、沙837～853份、碎石1010～1040份、废水138～162份、粉煤灰85～97份、减缩剂1～3.28份、高吸水树脂外3.35～18.2份、聚丙烯纤维5～10份、二水石膏6～8份、煤矸石25～30份、硅灰20～25份和木钙0.5～0.9份。

9.根据权利要求1～8任一项所述的一种混凝土拌合物的生产工艺，其特征在于，所述工艺如下：

按比例称取混凝土原料中的各组分，然后将除废水外的各组分原料混合均匀，得到混合料，向混合料中加入废水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物。

10.根据权利要求9所述的一种混凝土拌合物，其特征在于，所述废水在使用前先将pH调节至8～10。