CN110922143A - 一种生物质骨料再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生物质骨料再生混凝土及其制备方法，其特点是：包括水泥、破碎后的玉米芯颗粒及再生细骨料，重量份数配比为：水泥8‑10份，玉米芯颗粒1‑4份，再生细骨料20‑40份，水8‑20份。生物质骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为30%‑50%，玉米芯颗粒的粒径为2‑10mm。制备方法是按照原料配比称水泥、玉米芯颗粒、再生细骨料及水以备用；将水泥与再生细骨料均匀混合，加水搅拌得到均匀拌合料；在拌合料中加入玉米芯颗粒，然后边搅拌边压实使混凝土拌合料均匀；将混凝土拌合料入模，振动台轻振后进行常温养护至所需天数。利用玉米芯及建筑垃圾开发新型绿色建材及其制品，原料丰富且成本低，适用于规模化生产。

Description

一种生物质骨料再生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体说是一种生物质骨料再生混凝土及其制备方法。
背景技术
玉米作为我国总产量最高的粮食作物，每年产量高达2.57亿吨，但同时会产生约4600万吨玉米芯，目前玉米芯利用率较低，绝大部分玉米芯仍占地堆放或就地焚烧，不仅浪费资源，而且对环境造成严重污染；另一方面，玉米芯具有良好的保温及吸声性、自重轻、硬度适中等建筑性能，可作为生物质资源开发绿色建材替代传统建材，以缓解农村建设中高污染、高耗能的现状。
我国城镇化进程和旧城改造中，大量建筑垃圾随之产生，目前这些建筑垃圾基本为无处理的露天堆放或简单填埋，导致土地占用，土壤和地下水污染，由此引发的社会及环境问题日益突出。对建筑垃圾进行破碎、筛分等处理可制备再生骨料，有效实现建筑垃圾的资源化利用。
目前国家正在推进资源全面节约和循环利用进程，大力开展资源循环型建材开发及应用研究，确保生态文明建设可持续发展。随着国家资源能源政策的不断调整，生物质资源的合理化应用已成为一个亟需解决的重大技术难题。目前，将生物质资源应用于建筑制品的制备多集中于生物秸秆的利用，而利用玉米芯制备生态建筑材料的研究几乎处于空白。
如何设计一种生物质骨料再生混凝土及其制备方法，利用玉米芯生物质资源的潜力，将玉米芯与建筑垃圾协同处理，开发新型绿色建材及其制品，原料丰富且成本低，适用于大规模工业化生产。这是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种生物质骨料再生混凝土及其制备方法，将玉米芯与建筑垃圾协同处理，开发新型绿色建材及其制品，原料丰富且成本低，适用于大规模工业化生产。
为解决以上问题，本发明通过以下技术方案来解决：
一种生物质骨料再生混凝土，包括胶凝材料、粗骨料、细骨料和水，其特征在于，所述胶凝材料为水泥，所述粗骨料为破碎后的玉米芯颗粒，所述细骨料为再生细骨料，各原料重量份数配比为：水泥8-10份，玉米芯颗粒1-4份，再生细骨料20-40份，水8-20份。
对上述技术方案的改进：所述生物质骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为30%-50%，所述玉米芯颗粒的粒径为2-10mm，所述再生细骨料包括再生砂、红砖粉及破碎加气混凝土砌块中的一种或多种，所述再生细骨料的品质为Ⅱ类或Ⅱ类以上。
对上述技术方案的进一步改进：所述的水泥为硅酸盐复合水泥，所述硅酸盐复合水泥中包括以下重量份数的原料：9-10份的普通硅酸盐水泥和1-2份的快硬硫铝酸盐水泥。
对上述技术方案的进一步改进：所述普通硅酸盐水泥及快硬硫铝酸盐水泥均为42.5级及以上等级。
对上述技术方案的进一步改进：所述生物质骨料再生混凝土的干密度为1000-1500kg/m3, 导热系数为0.2-0.3W/m.K，强度为1.0-3.5Mpa。
本发明还提供一种上述生物质骨料再生混凝土的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
（1）按照原材料配比称水泥、玉米芯颗粒、再生细骨料及水以备用；
（2）将水泥与再生细骨料混合搅拌1-1.5min，然后加水继续搅拌2-3min，得到均匀拌合料；
（3）将玉米芯颗粒加入步骤（2）所得拌合料中，并采用边搅拌边压实的方法使混凝土拌合料均匀；
（4）将步骤（3）所得混凝土拌合料入模，振动台轻振10-15s，进行常温养护至所需天数。
对上述技术方案的改进：所述水泥包括普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥，先将普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥混合，得到均匀混合的粉料后再与再生细骨料混合搅拌。
对上述技术方案的进一步改进：所述再生细骨料包括再生砂、红砖粉及破碎加气混凝土砌块中的一种或多种。
对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（4）中，进行常温养护的天数至少为28天。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和积极效果：
（1）本发明的生物质骨料再生混凝土使用的粗骨料为破碎后的玉米芯颗粒，玉米芯颗粒骨料在生物质骨料再生混凝土中的体率达30%-50%，不仅充分利用玉米芯良好的建筑性能，而且有效缓解玉米芯占地堆放及焚烧带来的环境问题，提高农业固废资源化利用率；本发明使用的再生细骨料为建筑垃圾破碎处理所得，可缓解垃圾围城、环境污染的困境，有利于建筑垃圾的资源化利用；
（2）本发明中水泥用量仅为普通混凝土水泥用量的70%左右，其余原材料均为农业固废及建筑垃圾，不仅简单易取，而且可有效降低能耗，压缩建设成本；
（3）因玉米芯具有高吸水特性，本发明中所需水分除供给水泥水化外，还要满足玉米芯的吸湿性，在水化进程中，随着游离水的消耗，玉米芯中的水分易迁移至水泥，对混凝土产生内养护效应，可减缓混凝土的干缩开裂；另外，玉米芯为低模量高变形的有机材料，其较好的变形性能使水泥基复合材料在受压过程中具有较好的韧性，可有效抑制约束状态下材料的开裂；
（4）本发明的生物质骨料再生混凝土干密度1000-1500kg/m3, 导热系数0.2-0.3W/m.K，强度1.0-3.5MPa，原料配比合理，制备方式快速简单，适用于生物质混凝土板材或砌块的工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明一种生物质骨料再生混凝土的具体实施方式，包括胶凝材料、粗骨料、细骨料和水，所述胶凝材料为水泥，所述粗骨料为破碎后的玉米芯颗粒，所述细骨料为再生细骨料，各原料重量份数配比为：水泥8-10份，玉米芯颗粒1-4份，再生细骨料20-40份，水8-20份。
优选地，上述生物质骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为30%-50%，玉米芯颗粒的粒径为2-10mm，所述再生细骨料包括再生砂、红砖粉及破碎加气混凝土砌块中的一种或多种，所述再生细骨料的品质为Ⅱ类或Ⅱ类以上。
优选地，上述的水泥为硅酸盐复合水泥，所述硅酸盐复合水泥中包括以下重量份数的原料：9-10份的普通硅酸盐水泥和1-2份的快硬硫铝酸盐水泥。上述普通硅酸盐水泥及快硬硫铝酸盐水泥均为42.5级及以上等级。
在生物质骨料再生混凝土中包含适量的水，用水量为水泥水化及玉米芯吸湿所需水分。
优选地，本发明生物质骨料再生混凝土的干密度为1000-1500kg/m3, 导热系数为0.2-0.3W/m.K，强度为1.0-3.5Mpa。
本发明一种上述生物质骨料再生混凝土的制备方法是具体实施方式，制备方法包括以下步骤：
（1）按照原材料配比称水泥、玉米芯颗粒、再生细骨料及水以备用；
（2）将水泥与再生细骨料混合搅拌1-1.5min，然后加水继续搅拌2-3min，得到均匀拌合料；
（3）将玉米芯颗粒加入步骤（2）所得拌合料中，并采用边搅拌边压实的方法使混凝土拌合料均匀；
（4）将步骤（3）所得混凝土拌合料入模，振动台轻振10-15s，常温养护至所需天数。
进一步地，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥，先将普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥混合，得到均匀混合的粉料后再与再生细骨料混合搅拌。
再进一步地，所述再生细骨料包括再生砂、红砖粉及破碎加气混凝土砌块中的一种或多种。
优选地，上述步骤（4）中，进行常温养护的天数至少为28天。
以下为本发明生物质骨料再生混凝土的具体实施例：
实施例1：
一种玉米芯骨料再生混凝土，各原材料的重量份数配比如下：硅酸盐复合水泥10份，再生砂30份，玉米芯颗粒1.3份，水8.8份；其中，所述硅酸盐复合水泥包括以下重量份数的原料：普通硅酸盐水泥9份，快硬硫铝酸盐水泥1份；所述玉米芯颗粒骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为35%。通过如下步骤制备获得：
将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥混合均匀形成第一混合物；将第一混合物与再生砂混合搅拌1min获得第二混合物；将水加入第二混合物中继续搅拌2.5min，得到均匀拌合料；将粒径为2-10mm的玉米芯颗粒加入拌合料中，采用边搅拌边压实的方法形成均匀的混凝土拌合料；将混凝土拌合料入模，振动台轻振10s，3天后拆模，常温养护至28天进行外观检查及干密度、导热系数、强度测试。
实施例2：
一种玉米芯骨料再生混凝土，与实施例1的区别在于玉米芯颗粒的重量份数为2份，水13.2份；玉米芯骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为40%。
实施例2的制备方法与实施例1基本相同。
实施例3：
一种玉米芯骨料再生混凝土，与实施例1的区别在于玉米芯颗粒的重量份数为3.1份，水15.8份；玉米芯骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为45%。
实施例3的制备方法与实施例1基本相同。
实施例4：
一种玉米芯骨料再生混凝土，各原材料的重量份数配比如下：硅酸盐复合水泥10份，再生砂25份，玉米芯颗粒1.8份，水10.5份；其中，所述硅酸盐复合水泥包括以下重量份数的原料：普通硅酸盐水泥9份，快硬硫铝酸盐水泥1份；所述玉米芯骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为40%。通过如下步骤制备获得：
将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥混合均匀形成第一混合物；将第一混合物与再生砂混合搅拌1min获得第二混合物；将水加入第二混合物中继续搅拌2.5min，得到均匀拌合料；将粒径为2-10mm的玉米芯颗粒加入拌合料中，采用边搅拌边压实的方法形成均匀的混凝土拌合料；将混凝土拌合料入模，振动台轻振10s，3天后拆模，常温养护至30天进行外观检查及干密度、导热系数、强度测试。
实施例5：
一种玉米芯骨料再生混凝土，与实施例4的区别在于再生砂重量份数为35份，玉米芯颗粒的重量份数为2.3份，水16.3份；玉米芯骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为40%。
实施例5的制备方法与实施例4基本相同。
实施例6：
一种玉米芯骨料再生混凝土，与实施例4的区别在于硅酸盐复合水泥包括以下重量份数的原料：普通硅酸盐水泥8份，快硬硫铝酸盐水泥2份。
实施例6的制备方法与实施例4基本相同。
实施例7：
一种玉米芯骨料再生混凝土，与实施例5的区别在于硅酸盐复合水泥包括以下重量份数的原料：普通硅酸盐水泥8份，快硬硫铝酸盐水泥2份。
实施例7的制备方法与实施例4基本相同。
实施例8：
一种玉米芯骨料再生混凝土，各原材料的重量份数配比如下：硅酸盐复合水泥10份，再生细骨料30份，玉米芯颗粒1.4份，水12份；其中，所述硅酸盐复合水泥包括以下重量份数的原料：普通硅酸盐水泥9份，快硬硫铝酸盐水泥1份；所述生物质骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为35%；所述再生细骨料包括以下重量份数的原料：再生砂20份，红砖粉10份。通过如下步骤制备获得：
将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥混合均匀形成第一混合物；将再生砂与红砖粉混合均匀形成第二混合物；将第一混合物与第二混合物混合搅拌1.5min获得第三混合物；将水加入第三混合物中继续搅拌3min，得到均匀拌合料；将粒径为2-10mm的玉米芯颗粒加入拌合料中，采用边搅拌边压实的方法形成均匀的混凝土拌合料；将混凝土拌合料入模，振动台轻振10s，3天后拆模，常温养护至28天进行外观检查及干密度、导热系数、强度测试。
实施例9：
一种玉米芯骨料再生混凝土，与实施例8的区别在于再生细骨料包括以下重量份数的原料：再生砂20份，破碎加气混凝土砌块10份。
实施例9的制备方法与实施例8基本相同。
选取实施例1-9作为试验样品1-9，试验样品1-9的外观、干密度、导热系数及抗压强度如表1所示。
表1 本发明的试验样品1-9的外观及性能
Figure 13343DEST_PATH_IMAGE001
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种生物质骨料再生混凝土，包括胶凝材料、粗骨料、细骨料和水，其特征在于，所述胶凝材料为水泥，所述粗骨料为破碎后的玉米芯颗粒，所述细骨料为再生细骨料，各原料重量份数配比为：水泥8-10份，玉米芯颗粒1-4份，再生细骨料20-40份，水8-20份。
2.按照权利要求1所述的生物质骨料再生混凝土，其特征在于，所述生物质骨料再生混凝土中的玉米芯颗粒骨料体率为30%-50%，所述玉米芯颗粒的粒径为2-10mm，所述再生细骨料包括再生砂、红砖粉及破碎加气混凝土砌块中的一种或多种，所述再生细骨料的品质为Ⅱ类或Ⅱ类以上。
3.按照权利要求1或2或所述的生物质骨料再生混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐复合水泥，所述硅酸盐复合水泥中包括以下重量份数的原料：9-10份的普通硅酸盐水泥和1-2份的快硬硫铝酸盐水泥。
4.按照权利要求3所述的生物质骨料再生混凝土，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥及快硬硫铝酸盐水泥均为42.5级及以上等级。
5. 按照权利要求1或2所述的生物质骨料再生混凝土，其特征在于，所述生物质骨料再生混凝土的干密度为1000-1500kg/m3, 导热系数为0.2-0.3W/m.K，强度为1.0-3.5Mpa。
6. 按照权利要求3所述的生物质骨料再生混凝土，其特征在于，所述生物质骨料再生混凝土的干密度为1000-1500kg/m3, 导热系数为0.2-0.3W/m.K，强度为1.0-3.5Mpa。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的生物质骨料再生混凝土的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
（1）按照原材料配比称水泥、玉米芯颗粒、再生细骨料及水以备用；
（2）将水泥与再生细骨料混合搅拌1-1.5min，然后加水继续搅拌2-3min，得到均匀拌合料；
（3）将玉米芯颗粒加入步骤（2）所得拌合料中，并采用边搅拌边压实的方法使混凝土拌合料均匀；
（4）将步骤（3）所得混凝土拌合料入模，振动台轻振10-15s，进行常温养护至所需天数。
8.按照权利要求7所述的生物质骨料再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥，先将普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥混合，得到均匀混合的粉料后再与再生细骨料混合搅拌。
9.按照权利要求7或8所述的生物质骨料再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述再生细骨料包括再生砂、红砖粉及破碎加气混凝土砌块中的一种或多种。
10.按照权利要求7或8所述的生物质骨料再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，进行常温养护的天数至少为28天。
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