CN110922124A

CN110922124A - 一种用废泥浆水生产的混凝土

Info

Publication number: CN110922124A
Application number: CN201911127029.5A
Authority: CN
Inventors: 邱永侠
Original assignee: Beijing Taipingyang Cement Product Co Ltd
Current assignee: Beijing Taipingyang Cement Product Co Ltd
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2020-03-27

Abstract

本发明公开了一种用废泥浆水生产的混凝土，属于混凝土技术领域，其技术方案要点是按重量份计，原料包括水泥210‑280份、粉煤灰70‑95、矿粉75‑105份、砂石455‑550份、碎石584‑670份、外加剂7‑14份、石灰45‑85份、废泥浆水40‑70份、水60‑80份、早强剂10‑30份，达到降低混凝土的泌水性能的效果。

Description

一种用废泥浆水生产的混凝土

技术领域

本发明涉及混凝土领域，特别涉及一种用废泥浆水生产的混凝土。

背景技术

近年来随着国家对基础设施建设的大量投入，全国各地建立起许多的商品混凝土搅拌站，商品混凝土行业迅猛发展起来，但商品混凝土搅拌站的排污状况依然严峻。

废泥浆是主要是预拌混凝土搅拌站生产中冲洗搅拌机、运输车后产生大量的泥浆水，泥浆水中含有水泥、集料、集料带入的杂质和外加剂等，其中水占废泥浆水质量的70％-90％、残余固定成分占总质量的10％-30％，目前主要的处置方式是沉淀池中和处理法，即将清洗后排出的废弃浆料通过设备引入沉淀池进行沉底，一定时间后混入清水对废弃浆料进行中和，然后再进行排放，沉淀池中剩余固体沉淀物通过垃圾处理公司进行处理，而这些废水、废渣都具有强碱性，并含有大量水泥、砂石等不溶物，如果不加处置任意排放，就会殃及农田水利，堵塞市政设施，严重影响环境。

因此，对废泥浆水的回收利用能够有效减少对环境的污染。现有研究表明，废泥浆水的加入会降低混凝土的强度，主要是由于废泥浆水中由于絮凝剂、矿物掺合料的加入，使得废泥浆水中含有高价阳离子Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等，这些水化阳离子会进入胶团的吸附层中，使得双电层厚度减小，颗粒间的斥力减小，从而容易形成絮凝，混凝土产生絮凝后会出现沉降现象，从而提高混凝土的泌水性能，进而影响混凝土的强度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用废泥浆水生产的混凝土，达到降低混凝土的泌水性能的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用废泥浆水生产的混凝土，按重量份计，原料包括水泥210-280份、粉煤灰70-95、矿粉75-105份、砂石455-550份、碎石584-670份、外加剂7-14份、石灰45-85份、废泥浆水40-70份、水60-80份、早强剂10-30份。

通过采用上述技术方案，石灰和水泥遇水后立刻会发生水化反应，生成氢氧化钙、水化硅酸钙和水化铝酸钙等物质，粉煤灰中含有酸性物质，而碱性的氢氧化钙为激发粉煤灰提供了更有利的条件，生成的水化产物为水泥、矿粉、早强剂的反应提供有利的条件，而水泥水化作用又产生更多的氢氧化钙，反过来促进粉煤灰、硅铝玻璃体的水化，水泥水化作用放出的热量也有利于粉煤灰的活化，这样，不仅消耗掉混合相中游离氢氧化钙的含量，而且使混合物固化的更加密实，使得混凝土的强度也增大。

此外，硅酸三钙离子周围形成大量带负电的富硅层，从而能够吸引溶液中带正电的钙离子，在溶液中形成双电层，阻碍氢氧根离子向硅酸三钙表面的渗透，降低了硅酸三钙的溶解速度，随着水化的进行，溶液中钙离子、氢氧根离子溶度增加，当钙离子、氢氧根离子浓度达到饱和后，氢氧化钙成核结晶析出，双电层作用消失，从而降低因钙离子进入胶团中引起的絮凝现象。

氢氧化钙与粉煤灰生产的胶凝体，有助于粉煤灰、水泥充分包裹在砂石和碎石的表面，有效防止出现泌水现象，同时废泥浆水中的活性成分填充于砂石、碎石的孔隙中，提高混凝土的密实性，而混凝土密实度的提高，对废泥浆水中阳离子的迁移起到一定的阻碍作用，能有效减少因为废泥浆水中高价阳离子进入胶团的吸附层中而产生絮凝现象，从而有效降低泌水现象的发生。

废泥浆水的使用，有效减少水、水泥的使用，不仅减少对环境的污染，同时也降低混凝土的成本。

本发明进一步设置为，按重量份计，原料包括水泥230-260份、粉煤灰75-90、矿粉85-95份、砂石470-530份、碎石605-650份、外加剂8-12份、石灰50-80份、废泥浆水45-65份、水65-75份、早强剂15-25份。

本发明进一步设置为，早强剂包括硫酸钠和三乙醇胺，其中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.6-0.9：0.9-1.2。

通过采用上述技术方案，硫酸钠对钢筋无锈蚀作用，从而减少对混凝土的锈蚀，同时硫酸钠是强电解质，能提高水泥浆体中的离子强度，在水泥的水化过程中，硫酸盐溶于水与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成硫酸钙和氢氧化钠，其中硫酸钙粒度极细，与铝酸三钙反应生成水化硫铝酸钙晶体的速度快，而氢氧化钠作为活性剂体使体系的碱性增强，可提高铝酸三钙和石膏的溶解度，从而增加硫铝酸钙的数量，而硫铝酸钙晶体在成长过程中相互交叉搭接形成水泥的初期骨架，又受到C-S-H凝胶和其他水化产物不断填充固化，使得水泥的早期强度得到明显提高。

三乙醇胺中的N原子是一对共用电子，可以与Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等生成易溶于水的络合离子，提高了水泥颗粒表面的可溶性，阻碍了C₃A表面形成水化初期不渗透层，促进了C₃A和C₄AF的溶解，加速其与石膏反应生成的硫铝酸钙，有效降低了液相中钙离子和铝离子的浓度，进一步促进了C₃S的水化，从而降低了发生泌水的概率，从而提高混凝土早期强度。

本发明进一步设置为，外加剂采用聚羧酸减水剂、萘磺酸盐系减水剂中的一种或两种。

通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂、萘磺酸盐系减水剂均表面含有活性物质，其分子由亲水基团和憎水基团两个部分组成，其疏水基团定向吸附与水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同电荷，斥力作用使水泥颗粒分开，放出絮凝结构中的游离水，从而增加混凝土流动性，亲水基吸附大量极性水分子，增加水泥颗粒表面溶剂化水膜厚度，起润滑作用，改善混凝土的工作性能，同时减水剂能够减低表面张力，使得水泥颗粒更加湿润，使水化比较充分，从而提高混凝土的强度。

本发明进一步设置为，原料中按重量份还包括引气剂4-8份。

通过采用上述技术方案，当混凝土未添加引气剂时，混凝土中生成的气泡大小很不均匀，形状也很不规则，当混凝土中水分在逐渐蒸发的过程中，气泡很容易出现破裂，气泡破裂后，会使得混凝土内部出现一定的沉降现象，从而会使得还未蒸发的水进行上浮，影响混凝土的强度，当混凝土中添加引气剂后，混凝土的气泡细腻、均匀、形状规则、呈球形，且这些球形气泡如滚珠一样，起到润滑作用，不仅使得混凝土的工作性能大大改善，同时使得混凝土的粘度增大，泌水性能显著减小。

本发明进一步设置为，引气剂采用十二烷基硫酸钠。

本发明进一步设置为，按重量份数计，原料中还包括花岗岩粉末30-50份、硅烷偶联剂5-10份。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂的烷氧基可与花岗岩粉末中的二氧化硅、氧化铝、硅酸盐以化学键结合，提高花岗岩粉末的活性成分，硅烷偶联剂改性花岗岩粉末表面后，存在较多的硅羟基，同时水泥等水化产物中的钙、铝等离子可以与硅羟基脱水成键，从而提高了废水中固体掺量与新泥浆界面层的粘结强度，同时也提高对钙、铝离子的吸收和利用，有效降低絮凝现象的发生，降低混凝土出现泌水现象的概率，提高混凝土的抗压强度。

本发明进一步设置为，砂石的细度模数为2.8。

通过采用上述技术方案，砂石中的含泥量较多时，会延缓水泥的水化以及混凝土的凝结，从而加剧了混凝土的泌水；砂的细度模数越大，砂越粗，越易造成混凝土泌水，因此，砂石的细度模数为2.8时，有效降低混凝土出现泌水的概率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、早强剂的加入，能够与水泥矿物中的铝酸三钙形成了能够促凝的复杂化合物，且这些化合物能够为硅酸三钙、硅酸二钙的水化、结晶提供晶核，同时，早强剂与氢氧化钙形成络合物，能加速反应，从而降低因钙离子进入胶团中而引起的絮凝现象，从而有效降低泌水性能；

2、引气剂的加入，使得混凝土内部的孔隙更加细腻、均匀，有效改善混凝土的工作性能，同时使得混凝土的粘度增大，泌水性能显著降低。

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。

实施例中水泥采用P.O42.5，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰、矿粉采用S95矿粉，砂石的细度模数为2.8，含泥量为0.85％、表观密度2580kg/m³,堆积密度1485kg/m³，P.O42.5水泥的物理性能见表1.1所示，Ⅱ级粉煤灰的物理性能见表1.2所示，S95矿粉的物理性能见表1.3所示，废泥浆水的参数如表1.4所示。

表1.1 P.O42.5水泥的物理性能

表1.2 Ⅱ级粉煤灰的物理性能

密度/g/cm<sup>3</sup>	堆积密度/g/cm<sup>3</sup>	45μm方孔筛余/％	比表面积/m<sup>2</sup>/kg
				2.52	0.81	16.5	365

表1.3 S95矿粉的物理性能

Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/％	Na<sub>2</sub>O/％	SO<sub>3</sub>/％	SiO<sub>2</sub>/％	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/％	MgO/％	CaO/％
							0.9	1.27	0.6	34.86	14.3	6.62	34.0

表1.4 废泥浆水的化学指标

氧化硅/mg/L	氧化钙/mg/L	氧化铁/mg/L	氧化铝/mg/L	氧化镁/mg/L
					33.57	10.36	2.77	31.22	3.02

实施例1

一种用废泥浆水生产的混凝土，按重量份计，原料包括水泥210份、粉煤灰70、矿粉75份、砂石455份、碎石584份、聚羧酸减水剂7份、石灰45份、废泥浆水40份、水60份、早强剂10份；其中早强剂包括硫酸钠和三乙醇胺，硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.6:0.9。

实施例2

一种用废泥浆水生产的混凝土，按重量份计，原料包括水泥230份、粉煤灰75、矿粉85份、砂石470份、碎石605份、萘磺酸盐系减水剂8份、石灰50份、废泥浆水45份、水65份、早强剂15份；早强剂包括硫酸钠和三乙醇胺，其中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.6：0.9。

实施例3

一种用废泥浆水生产的混凝土，按重量份计，原料包括水泥245份、粉煤灰85、矿粉90份、砂石510份、碎石630份、聚羧酸减水剂10份、石灰70份、废泥浆水55份、水70份、早强剂20份；早强剂包括硫酸钠和三乙醇胺，其中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.8：1.1。

实施例4

一种用废泥浆水生产的混凝土，按重量份计，原料包括水泥260份、粉煤灰90、矿粉95份、砂石530份、碎石650份、萘磺酸盐系减水剂12份、石灰80份、废泥浆水65份、水75份、早强剂25份；早强剂包括硫酸钠和三乙醇胺，其中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.9：1.2。

实施例5

一种用废泥浆水生产的混凝土，按重量份计，原料包括水泥280份、粉煤灰95、矿粉105份、砂石550份、碎石670份、萘磺酸盐系减水剂14份、石灰85份、废泥浆水70份、水80份、早强剂30份；早强剂包括硫酸钠和三乙醇胺，其中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.9：1.2。

实施例6

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，原料中按重量份还包括十二烷基硫酸钠4份。

实施例7

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，原料中按重量份还包括十二烷基硫酸钠6份。

实施例8

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，原料中按重量份还包括十二烷基硫酸钠8份。

实施例9

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，原料中按重量份还包括花岗岩粉末30份、硅烷偶联剂5份。

实施例10

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，原料中按重量份还包括花岗岩粉末40份、硅烷偶联剂8份。

实施例11

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，原料中按重量份还包括花岗岩粉末50份、硅烷偶联剂10份。

实施例12

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，十二烷基硫酸钠4份、花岗岩粉末40份、硅烷偶联剂8份。

实施例13

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.6:0.9。

实施例14

一种用废泥浆水生产的混凝土，与实施例3的不同之处在于，硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.9：1.2。

对比例1

与实施例15的不同之处在于，用等量的水来代替废泥浆水。

对比例2

与实施例3的不同之处在于，早强剂中只有硫酸钠。

对比例3

与实施例3的不同之处在于，早强剂中只有三乙醇胺。

对比例4

与实施例3的不同之处在于，早强剂中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为1.1：0.8。

性能检测

对实施例1-15和对比例1中的混凝土进行泌水性能和抗压强度试验，抗压强度试验检测依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》，检测结果表2所示。

表2 混凝土性能检测结果表

从上表可知：

实施例1-5中，实施例3中的各项性能优于实施例1-2、实施例4-5中的各项性能，说明实施例3中各配比的量能有效提高混凝土的抗压强度、流动性，当混凝土的具有良好的流动性时，能够有效降低骨料与水泥等胶料出现分层的概率，使得混凝土具有良好的保水性能，从而降低混凝土的泌水率；

实施例6-8中，实施例7中的各项性能均优于实施例6和实施例8中的各项性能，说明实施例7中十二烷基硫酸钠的量，更加有助于提高混凝土的抗压强度和流动性，同时实施例6-8中的各项性能均优于实施例3中的各项性能，说明引气剂的加入，使得混凝土内部泡孔更加均匀，提高混凝土的抗压强度、流动性的同时，还有助于降低混凝土的泌水性能；

实施例9-11中，实施例9-11中的抗压强度、流水性、泌水性能均优于实施例3中的各项性能，说明花岗岩粉末和硅烷偶联剂的加入，能有效提高混凝土的抗压强度和泌水性能；

实施例12与实施例3相比，实施例12中的各项性能均优于实施例3中的各项性能，说明实施例12中的配方能够进一步提高混凝土的抗压强度，降低泌水率。

对比例1与实施例12相比，对比例1中的各项性能与实施例12中的各项性能稍低于实施例12中的各项性能，说明本申请的配方配比能够提高废水利用率的同时，还能使得混凝土具有良好的抗压强度；

对比例2-3与实施例3相比，当早强剂只有硫酸钠和只有三乙醇胺时，混凝土的的各项性能均低于实施例3中的各项性能，说明早强剂中硫酸钠和三乙醇胺互相配合使用，能够有效提高混凝土的抗压强度；

对比例4与实施例3相比，当早强剂中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为1.1：0.8时，混凝土的抗压强度低于实施例3和实施例13-14中的抗压强度，说明硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.6-0.9:0.9-1.2时，能够有效提高混凝土的抗压强度。

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

1.一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：按重量份计，原料包括水泥210-280份、粉煤灰70-95、矿粉75-105份、砂石455-550份、碎石584-670份、外加剂7-14份、石灰45-85份、废泥浆水40-70份、水60-80份、早强剂10-30份。

2.根据权利要求1所述的一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：按重量份计，原料包括水泥230-260份、粉煤灰75-90、矿粉85-95份、砂石470-530份、碎石605-650份、外加剂8-12份、石灰50-80份、废泥浆水45-65份、水65-75份、早强剂15-25份。

3.根据权利要求1或2所述的一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：早强剂包括硫酸钠和三乙醇胺，其中硫酸钠和三乙醇胺的重量比为0.6-0.9：0.9-1.2。

4.根据权利要求1所述的一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：外加剂采用聚羧酸减水剂、萘磺酸盐系减水剂中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：原料中还包括引气剂4-8份。

6.根据权利要求5所述的一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：引气剂采用十二烷基硫酸钠。

7.根据权利要求1所述的一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：按重量份数计，原料中还包括花岗岩粉末30-50份、硅烷偶联剂5-10份。

8.根据权利要求1所述的一种用废泥浆水生产的混凝土，其特征在于：砂石的细度模数为2.8。