CN110590289A - 一种玄武岩纤维增强再生混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玄武岩纤维增强再生混凝土，由以下重量份的组分构成：再生粗骨料500‑800份、河砂400‑700份、陶粒200‑400份、普通硅酸盐水泥280‑350份、粉煤灰40‑60份、硅灰10‑15份、矿粉10‑20份、减水剂3‑5份、玄武岩纤维8‑15份、水160‑180份。本发明的再生混凝土比普通再生混凝土具有更好的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗冻融性能、抗渗性能、抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种再生混凝土，具体涉及一种玄武岩纤维增强再生混凝土，属于工程材料技术领域。
背景技术
随着城市建设的发展、城镇化进程的加快，大量老龄建筑的拆除以及水泥混凝土路面的改造，产生了越来越多的废弃混凝土，这些废弃混凝土不加以利用会占用大量土地资源，长时间堆放，其中残留的重金属等有毒物质还会造成土壤、水源质量恶化。再生混凝土的开发和应用，一方面，可以解决废弃混凝土污染环境的问题；另一方面还可以减少天然材料的消耗。
目前再生混凝土还存在缺陷，由于再生骨料的强度较天然骨料低，堆积密度和表观密度也较低，压碎指标和骨料的吸水率较高，并且破碎机使再生骨料受到挤压、冲撞、研磨等外力的影响，造成损伤积累，再生骨料内部存在大量微裂纹，再生骨料的杂质也较高，这些导致再生混凝土强度降低、抗渗、抗冲击、抗冻融等耐久性能降低。目前，也有很多加入材料纤维以提高其力学性能的制备方法，包括玄武岩纤维、碳纤维、钢纤维、聚丙烯纤维等。与本专利研究内容相近的专利如下：
CN107673679A公布了一种再生混凝土及其制备方法，包括如下重量份数的组分：再生粗骨料105-128份、细骨料55-68份、水泥30-38份、粉煤灰4.5-7.6、硅藻土1.5-3份、改性玄武岩纤维短切砂0.11-0.82份。
CN107010896A公布了一种掺加短切玄武岩纤维和再生粗骨料的再生混凝土，由下述重量份的原料制成：水100-300份，普通硅酸盐水泥300-500份，中砂500-700份，天然碎石500-650份，再生粗骨料500-650份，粉煤灰30-50份，减水剂1-5份和短切玄武岩纤维1-6份。
CN106830846A公布了一种玄武岩纤维再生保温混凝土及其制备方法，由下述重量份的原料组成：粗骨料1100-1300份、水泥300-500份、砂450-650份、玄武岩纤维0.5-8份、玻化微珠140-180份、外掺料4-10份、外加剂3-7份、水适量。
CN106431106B公布了一种利用再生骨料生产的再生混凝土，由以下质量百分比的原料组成：再生粗骨料37-55%、再生细骨料17-37%、P·O42.5水泥15-22%和水8-12%。
CN107235681A公布了一种自保温墙体陶粒混凝土，包括如下重量份数的组分：陶粒300-750份，水泥250-500份，粉煤灰50-200份，砂400-800份，水120-150份，聚羧酸减水剂1-3份，纤维1-3份。
玄武岩纤维是一种新型无机纤维材料，是近年发展起来的新型、绿色环保的高性能纤维材料。玄武岩纤维是天然玄武岩矿石经破碎后放入熔窑中，在1450-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板制成的。其主要优点是原材料高产和环保，并且其力学性能优异、综合性能好、性价比高。
发明内容
本发明的目的在于解决再生混凝土强度、抗渗、抗冲击、抗冻融低的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种玄武岩纤维增强再生混凝土，所述的再生混凝土由以下重量份的组分构成：再生粗骨料500-800份、河砂400-700份、陶粒200-400份、普通硅酸盐水泥280-350份、粉煤灰40-60份、硅灰10-15份、矿粉10-20份、减水剂3-5份、玄武岩纤维8-15份、水160-180份。
陶粒以粘土、粉煤灰、煤矸石等为原料加工制成，以5-20mm为主，内部有很多微小的孔隙，这些孔隙是封闭状的，并不连通。陶粒较碎石或卵石，可以减轻混凝土的重量，内部的孔隙还可以起到保温隔热的作用，采用陶粒代替碎石或卵石还以进一步减少自然资源的利用。
粉煤灰具有微集料效应，使再生混凝土孔隙量较小，还能改善再生混凝土的界面结构及和易性，能耦合水泥水化产物产生C-S-H凝胶，填充再生混凝土结构中的孔隙与渗透通道，从而提高混凝土密度和抗渗透能力。
硅灰在再生混凝土中有火山灰效应和微填料效应。硅灰与水接触后，迅速溶解与Ca(OH)2反应，形成均匀分布的硅酸钙凝胶，这叫硅灰的火山灰效应。硅酸钙凝胶的强度比Ca(OH)2的强度更大，不仅提高了再生混凝土的密实度，也增加了其强度。硅灰微小的球形颗粒填满水泥颗粒的空隙，提高水泥颗粒的级配和粒度分布，使水泥浆致密，硅灰的二次水化产物再次堵塞毛细通道。硅灰的物理填充和二次水化产物的填充称为硅灰的微填料效应。硅灰通过火山灰效应和微填料效应提高了混凝土的抗渗性。硅灰微填料作用细化了混凝土的微观结构，超细孔明显增多，而超细孔中水的冰点较低，从而提高了混凝土的抗冻融性能。
矿粉能够改善骨料和泥浆之间的界面结构，可以促使材料的孔结构向小孔的方向变化。矿粉的活性氧化物与Ca(OH)2反应，生成的物质进一步填充孔隙，减小孔隙尺寸，形成隔离孔隙，提高再生混凝土的抗渗性。
高效减水剂可以提高再生混凝土的强度和抗渗性能。高效减水剂主要属于阴离子表面活性剂，减水剂被水泥颗粒的正电荷吸附在水泥颗粒上，并且由于静电排斥而分散并释放出水，改善水泥浆的工作性能，大大降低用水量，减小混凝土的孔隙，减少总孔隙数量，平均孔径的减少能够改善混凝土的强度，同时也提高混凝土的抗渗性。高效减水剂降低拌和水用量，降低了混凝土的水饱和度，从而提高了再生混凝土的抗冻性。
玄武岩纤维具有高抗拉强度、高弹性模量、高强度、耐高温、耐酸碱、吸湿性低、耐腐蚀、化学稳定性好等优点。加入玄武岩纤维可以增强再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗冻融性能、抗渗性能、抗冲击性能。
本发明的有益效果：
采用再生粗骨料作为混凝土材料，循环利用资源，节约了成本，保护了环境。采用陶粒替代碎石或卵石，减轻混凝土的重量，还可以起到保温隔热作用。使用粉煤灰、硅灰和矿粉代替部分水泥，进一步增加混凝土的密实度，减少、减小混凝土的孔隙，提高混凝的抗压强度、抗渗、抗冻融性能。通过添加玄武岩纤维提高了混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗冻融性能、抗渗性能、抗冲击性能。本发明混凝土具有更好的经济性以及更好的抗压强度、抗渗、抗冲击、抗冻融性能。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1：
准备原材料，由以下重量份的组分构成：再生粗骨料500份、河砂400份、陶粒400份、普通硅酸盐水泥350份、粉煤灰40份、硅灰10份、矿粉10份、减水剂3份、10mm长、直径15μm玄武岩纤维8份、水180份。
在强制式搅拌机中依次加入再生粗骨料+陶粒+河砂+水泥+粉煤灰+硅灰+矿粉（搅拌2分钟）→玄武岩纤维（搅拌3分钟）→水和减水剂（搅拌2分钟）→制备完成，装模。将模具放到振动台上振动，以表面出浆为准，一天后拆模，放到养护室养护28d。
实施例2：
准备原材料，由以下重量份的组分构成：再生粗骨料600份、河砂500份、陶粒300份、普通硅酸盐水泥320份、粉煤灰45份、硅灰12份、矿粉15份、减水剂4份、15mm长、直径10μm玄武岩纤维10份、水170份。
在强制式搅拌机中依次加入再生粗骨料+陶粒+河砂+水泥+粉煤灰+硅灰+矿粉（搅拌2分钟）→玄武岩纤维（搅拌3分钟）→水和减水剂（搅拌2分钟）→制备完成，装模。将模具放到振动台上振动，以表面出浆为准，一天后拆模，放到养护室养护28d。
实施例3：
准备原材料，由以下重量份的组分构成：再生粗骨料700份、河砂600份、陶粒250份、普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰50份、硅灰14份、矿粉18份、减水剂4份、18mm长、直径17μm玄武岩纤维12份、水165份。
在强制式搅拌机中依次加入再生粗骨料+陶粒+河砂+水泥+粉煤灰+硅灰+矿粉（搅拌2分钟）→玄武岩纤维（搅拌3分钟）→水和减水剂（搅拌2分钟）→制备完成，装模。将模具放到振动台上振动，以表面出浆为准，一天后拆模，放到养护室养护28d。
实施例4：
准备原材料，由以下重量份的组分构成：再生粗骨料800份、河砂700份、陶粒200份、普通硅酸盐水泥280份、粉煤灰60份、硅灰15份、矿粉20份、减水剂5份、20mm长、直径20μm玄武岩纤维15份、水160份。
在强制式搅拌机中依次加入再生粗骨料+陶粒+河砂+水泥+粉煤灰+硅灰+矿粉（搅拌2分钟）→玄武岩纤维（搅拌3分钟）→水和减水剂（搅拌2分钟）→制备完成，装模。将模具放到振动台上振动，以表面出浆为准，一天后拆模，放到养护室养护28d。
根据《普通混凝土力学性能实验方法标准》（GB/T50081-2002）、《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ 51-2002）、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）对本发明玄武岩纤维增强再生混凝土产品进行检测，其中抗压性能采用150×150×150mm混凝土试件按照标准方法进行测定，抗渗性能采用圆柱体试件高150mm、顶面直径175mm、底面直径185mm混凝土试件按照标准方法进行测定，抗冻性能采用100×100×400mm的混凝土试件按照标准方法进行测定，抗冲击性能采用150×150×50mm的混凝土试件按照标准方法进行测定，导热系数采用300×300×50mm混凝土试件按照标准方法进行测定，对照组1由以下重量份的组分构成：再生粗骨料700份、河砂600份、碎石650份、普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰50份、硅灰14份、矿粉18份、减水剂4份、水165份；对照组2由以下重量份的组分构成：再生粗骨料700份、河砂600份、陶粒250份、普通硅酸盐水泥300份、水180份。对照组3由以下重量份的组分构成：再生粗骨料700份、河砂600份、陶粒250份、普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰50份、硅灰14份、矿粉18份、减水剂4份、水165份。
结果如表1所示：
由实验结果可知，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4都比对照组的抗压性能、抗渗性能、保温性能、抗冲击性能、抗冻性能好。对照组3除了不加玄武岩纤维其他组分与实施例3一致，从实验结果可以看出玄武岩纤维对再生混凝土的抗压性能、抗冲击性能、抗冻性能均有大幅度改善。由对照组3与对照组1相比，可以看到陶粒替换碎石可以改善保温性能。由对照组2与对照组3相比，可以看到粉煤灰、硅灰、矿粉和减水剂对抗压性能、抗渗性能、抗冲击性能、抗冻性能有一些改善，其中实施例3的再生混凝土配方最佳。
Claims (9)
1.一种再生混凝土，其特征是，由以下重量份的组分构成：再生粗骨料500-800份、河砂400-700份、陶粒200-400份、普通硅酸盐水泥280-350份、粉煤灰40-60份、硅灰10-15份、矿粉10-20份、减水剂3-5份、玄武岩纤维8-15份、水160-180份。
2.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，再生粗骨料为废弃混凝土板经破碎筛分后制成的，粒径为10-20mm，表观密度2200-2500kg/m2，堆积密度1100-1300kg/m2，压碎指标25-30%，吸水率为4-10%，含水率为0.6-1.8%。
3.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，河砂为天然河砂，其表观密度为2500-3000kg/m3，堆积密度为1000-1600kg/m3，含水率2-4%，细度模数为2.40-2.60，为中砂。
4.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，所述陶粒为黏土陶粒、页岩陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、污泥陶粒、河底泥陶粒、粉煤灰陶粒中的一种，粒径范围为5-20mm。
5.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，所述硅灰的粒度范围0.001-1μm。
7.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，所述矿粉为S95矿粉。
8.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基羧酸系高性能减水剂或脂肪族系高效减水剂中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征是，玄武岩纤维密度2550-2750kg/m3，纤维长度10-20mm，直径15-20μm，拉伸强度2.0-4.0×103MPa，拉伸弹性模量80-100GPa。
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