CN111217565A - 一种利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法 - Google Patents

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潘智生
田伟浩
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
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    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
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Abstract

本发明是一种利用废弃玻璃替代混凝土中的细骨料制备耐高温混凝土的方法。利用废弃玻璃替代混凝土中的细骨料，一方面可以制备耐高温混凝土，玻璃粉在高温作用下可以填充混凝土中的空隙，从而使混凝土的强度损失降低，另一方面，可以解决废弃玻璃的回收利用问题。本发明利用玻璃替代混凝土中的细骨料，由于玻璃本身没有空隙，几乎不吸水，因此可以降低混凝土的空隙，减少用水，可以有效提高混凝土的耐高温性能，实用性强，经济价值高，工艺简单，不产生有害物质，既有利于耐高温混凝土的大规模推广，又可以解决废弃玻璃的回收利用问题，一举两得。

Description

一种利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法
技术领域
本发明涉及资源回收利用及建材领域，具体涉及一种利用废弃玻璃替代混凝土中的细骨料，用于耐高温混凝土的制备方法。
背景技术
一方面高温情况下，混凝土强度急剧降低，主要原因有以下几点：1、水泥的水化产物在高温下发生分解，使混凝土发生高温破环，第二由于水泥和骨料(碎石、砂)之间的热膨胀系数不同，在高温条件下，会使混凝土内部发生破环，3、水泥的水化产物在高温下可以分解，例如氢氧化钙分解为氧化钙，氧化钙吸水发生膨胀，使混凝土产生二次破坏。现有的耐高温混凝土制备方法主要是采用不同的粘结剂代替硅酸盐水泥，一种是我们常见的水硬性材料-高铝水泥、矾土水泥，矿渣水泥。混凝土采用这类水泥，当混凝土加热到100多度时，这类水泥的水化产物会产生膨胀，如果用量较大，会使混凝土产生裂缝，对结构产生不利影响，另一方面，这些高温水泥的使用，会使得混凝土的用水量增加，直接导致混凝土水灰比加大，混凝土强度降低。第二类是使用一些空气粘结剂-水玻璃(H2O·nSiO2)这类粘结剂可以改变混凝土的物理化学变化，产生的硬化物质使混凝土的耐高温性能提高，但是这种粘结剂的使用，一般情况要利用其他的一些硬化促进剂，比如说含有铬铁的合金矿渣，对骨料的要求也比较高，不利于大范围使用，而且水玻璃挥发出来的物质对人体有害，不利于人类频繁接触的混凝土建筑。第三类粘结剂是化学粘结剂，化学粘结剂主要采用磷酸盐类，需要配合填料使用，这些填料需要能和粘结剂发生反应，产生硬化作用，因为与填料发生反应生成的反生产物有不同的高温稳定性，因此不同的填料也会影响混凝土的耐高温程度。这类方法由于工艺较复杂，经济花费高，不利于推广使用。
另一方面随着社会的发展，人类大量的使用玻璃制品，产生了大量的废弃玻璃，由于玻璃制造工业缺乏作为可行的回收处理方法，废玻璃的回收使用率相当低(＜20％)，废弃玻璃已经成为垃圾回收的一大挑战。本发明利用玻璃替代混凝土中的细骨料，既可以解决废弃玻璃的回收使用问题，又可以显著提高混凝土高温性能，制备耐高温混凝土。
目前关于废弃玻璃利用和混凝土制备两者结合的专利及文献较少。其中中国专利(公开号为：CN104177024B)将废弃CRT屏玻璃用于生产防辐射混凝土；中国专利(公开号为：CN102976694B)利用玻璃制作防腐蚀混凝土；中国专利(公开号为：CN101205697)利用废弃玻璃瓶制备可净化空气的混凝土铺路砖；中国专利(公开号为：CN103570302A)利用废弃玻璃制备抗氯离子渗透的混凝土；中国专利(公开号为：CN104310834B)将废弃玻璃进行筛分，发明了一种利用废弃玻璃强化混凝土的方法。上述方法没有做到把将废玻璃做成粉末，然后应用于耐高温混凝土的制备上，而且产品应用面较窄，不能大批量的使用，也就是未实现产品的多功能化。本发明利用玻璃替代混凝土中的细骨料，既可以解决废弃玻璃的回收使用问题，又可以显著提高混凝土高温性能，制备耐高温混凝土。
发明内容
本发明的目的在于克服了目前耐高温混凝土制备过程中工艺复杂，成本高，适用性差等不足，提出了一种新的耐高温混凝土制备方法，该方法包括混凝土的成分配比，试件的成型和后续的养护各个环节，可以有效提高玻璃替代砂的混凝土试件强度，有效提高制备出的试件的耐高温性能，不仅制备出耐高温的混凝土。而且能够有效的回收利用废弃玻璃，解决了废弃玻璃回收的环境难题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
步骤一，用于废弃玻璃替代砂制备的耐高温混凝土的材料是粗骨料，细骨料，废弃玻璃细骨料，普通硅酸盐水泥和粉煤灰，按照一定比例在搅拌锅中先干拌均匀；
步骤二，往步骤一得到的混合物中缓慢加入水并搅拌均匀；
步骤三，将步骤二得到的混合物装入钢模中，先使用压力机压制密实一次，用刮刀把试件表面抹平后再使用压力机压制成型即得到绿色环保多功能混凝土砌块；将步骤二得到的混合物倒入模具中，然后振捣压实磨平，将所有的试件用薄的塑料覆盖，24小时以后，进行脱模养护；
所述的普通硅酸盐水泥：粉煤灰：粗骨料：细骨料：废弃玻璃细骨料：水：的重量为460～480Kg/m3：140～160Kg/m3：740～760Kg/m3：0～800Kg/m3：0～800Kg/m3：220～230Kg/m3。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
实施例1
本发明利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，包括如下步骤：
A、用于废弃玻璃替代细骨料制备的耐高温混凝土的材料是粗骨料，细骨料，普通硅酸盐水泥和粉煤灰。粉煤灰的SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量超过了70％。粗骨料采用两种，粒径20mm的粗骨料每立方249.4Kg，粒径10mm的粗骨料每立方498.7Kg，细骨料的吸水率为0.87，玻璃的吸水率几乎为0。
B、玻璃制备耐高温混凝土的配合比例，所有的耐高温混凝土都是采用固定的胶凝材料含量，硅酸盐水泥为每立方467.5Kg，粉煤灰为每立方155.8Kg，水灰比为0.35，分别采用玻璃替代率为0％，25％，50％，75％，100％的五组比例制备耐高温混凝土。
C、按照配合比先加入粗骨料，依次加入细骨料和玻璃，然后加入胶凝材料(硅酸盐水泥和粉煤灰)，搅拌均匀后，加入水，总时间大约5分钟左右，由于玻璃本身的不吸水性，表面光滑，使混凝土搅拌过程中有很好的拌合效果。
D、将耐高温混凝土拌合均匀后，将混合料倒入模具中，然后振捣压实磨平，将所有的试件用薄的塑料覆盖，室温在23±3度的室内存放，24小时以后，进行脱模，将所有试件放入养护室养护，养护条件为温度23±3度，室内相对湿度为75±5％。
E、经过28天的养护，这些样品被放在一个加热炉中，并在一个恒定的温度下加热到300度、500度、600度、800度的温度，升温速度为5度/分钟，之后对用玻璃制备的耐高温混凝土进行评价，玻璃制备的耐高温混凝土在800度高温下试件外部没有损伤，没用玻璃制备的混凝土外部有剥落损伤。强度检测显示，用玻璃制做的耐高温混凝土强度降低小，没有用玻璃制作的混凝土强度降低较大，研究表明：废玻璃骨料在高温融化后具有填充作用，能有效填充混凝土的空隙并改善界面过渡区，从而保持混凝土受高温后的性能。
实施例2
本发明利用废弃玻璃制备耐高温砂浆的方法，包括如下步骤：
a、用于废弃玻璃替代砂制备的耐高温砂浆的材料是细骨料、玻璃、普通硅酸盐水泥和粉煤灰。偏高岭土的SiO2和Al2O3的总含量超过了95％。细骨料的吸水率为0.87，玻璃的吸水率几乎为0。
b、所有的耐高温混凝土都是采用固定的胶凝材料含量，硅酸盐水泥为每立方467.5Kg，粉煤灰为每立方155.8Kg，水灰比为0.35，分别采用玻璃替代率为0％，25％，50％，75％，100％的五组比例制备耐高温混凝土。
c、依次加入细骨料和玻璃，然后加入胶凝材料(硅酸盐水泥和偏高岭土)，搅拌均匀后，加入水，总时间大约5分钟左右，由于玻璃本身的不吸水性，表面光滑，使混凝土搅拌过程中有很好的拌合效果。
d、将耐高温砂浆拌合均匀后，将混合料倒入模具中，然后振捣压实磨平，将所有的试件用薄的塑料覆盖，室温在23±3度的室内存放，24小时以后，进行脱模，将所有试件放入水中养护，养护条件为温度27±2度。

Claims (7)

1.一种利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)用于废弃玻璃替代细骨料制备的耐高温混凝土的材料是粗骨料，细骨料，普通硅酸盐水泥和粉煤灰。粉煤灰的SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量超过了70％。粗骨料采用两种，粒径20mm的粗骨料每立方249.4Kg，粒径10mm的粗骨料每立方498.7Kg，细骨料的吸水率为0.87，玻璃的吸水率几乎为0。
(2)玻璃制备耐高温混凝土的配合比例，所有的耐高温混凝土都是采用固定的胶凝材料含量，硅酸盐水泥为每立方467.5Kg，粉煤灰为每立方155.8Kg，水灰比为0.35，分别采用玻璃替代率为0％，25％，50％，75％，100％的五组比例制备耐高温混凝土。
(3)按照配合比先加入粗骨料，依次加入细骨料和玻璃，然后加入胶凝材料(硅酸盐水泥和粉煤灰)，搅拌均匀后，加入水，总时间大约5分钟左右，由于玻璃本身的不吸水性，表面光滑，使混凝土搅拌过程中有很好的拌合效果。
(4)将耐高温混凝土拌合均匀后，将混合料倒入模具中，然后振捣压实磨平，将所有的试件用薄的塑料覆盖，室温在23±3度的室内存放，24小时以后，进行脱模，将所有试件放入养护室养护，养护条件为温度23±3度，室内相对湿度为75±5％。
(5)经过28天的养护，脱模。
2.根据权利要求1所述的利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的细骨料采用废弃玻璃进行替代。
3.根据权利要求1所述的利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，其特征在于，步骤(1)中所述，采用一部分粉煤灰作为胶凝材料。
4.根据权利要求1所述的利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，其特征在于，步骤(1)中所述，采用了不同尺寸的粗骨料，一种是尺寸为20mm，另一种尺寸为10mm。
5.根据权利要求1所述的利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，其特征在于，步骤(2)中所述，采用了不同的废弃玻璃替代率替代砂，用于制备耐高温混凝土。
6.根据权利要求1所述的利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，其特征在于，步骤(2)中所述，水灰比为0.35。
7.根据权利要求1所述的利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法，其特征在于，步骤(4)中所述养护条件为温度23±3度，室内相对湿度为75±5％。
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