CN111548068B - 单组分再生地聚合物水泥混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种单组分再生地聚合物水泥混凝土。其原料包括再生地聚合物水泥、水、天然细骨料、再生砂/粉混合物、粗骨料、外加剂；本发明采用火山灰性矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣）、再生砂/粉混合物与固体碱激发剂混合后进行球磨制成单组分地聚物再生水泥。利用球磨过程中的机械化学作用激活再生砂/粉混合物、火山灰性矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣和偏高岭土）的活性生产地聚物再生水泥，并采用再生砂/粉混合物取代部分细骨料，生产再生地聚物水泥混凝土，可有效提高了再生砂/粉混合物的资源化价值和资源化率。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种单组分再生地聚合物水泥混凝土。
背景技术
建筑垃圾资源化是建筑业可持续发展的必经途径，将废弃混凝土破碎成再生粗骨料用于生产再生混凝土制品是废弃混凝土主要的资源化途径，在生产再生粗骨料的同时会伴随着大量的再生细骨料与再生粉体混合物（在本专利中简称为再生砂/粉混合物），目前对于这部分的应用一般是把0.15-5mm部分作为再生细骨料，经水洗后部分取代天然骨料用生产中低强度的再生混凝土，其取代率通常为20%左右； 0.15mm以下的部分一般是用于填埋，有研究认为这部分材料具有较高的活性经粉磨后可少部分取代水泥用于生产中低强度的混凝土，其取代率一般为10%左右。目前，对于粒径小于5mm部分的利用率较低且资源化价值不高，且筛分过程会产生大量的粉尘污染。这些混合物的主要成分为水泥石，而水泥石的主要成分为未水化水泥颗粒、氢氧化钙、水化硅酸钙和钙矾石等，其CaO含量较高，并具有较高的可利用活性，但因颗粒较粗难以直接利用其活性。单组分地聚物水泥是采用具有火山灰性矿物掺合料与碱激发剂共同球磨制得的水泥，可有效减低生产水泥CO2排放量，并有效利用工业废料，是一种节能环保型水泥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单组分再生地聚物水泥混凝土，本发明采用火山灰性矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣）、再生砂/粉混合物与固体碱激发剂混合后进行球磨制成单组分地聚物再生水泥。利用球磨过程中的机械化学作用激活再生砂/粉混合物、火山灰性矿物掺合料（如粉煤灰、矿渣和偏高岭土）的活性生产地聚物再生水泥，并采用再生砂/粉混合物取代部分细骨料，生产再生地聚物水泥混凝土，可有效提高了再生砂/粉混合物的资源化价值和资源化率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种单组分再生地聚合物水泥混凝土，其原料包括再生地聚合物水泥、水、天然细骨料、再生砂/粉混合物、粗骨料、外加剂；
进一步地，所述原料按照质量比为：再生地聚合物水泥：水：天然细骨料：再生砂/粉混合物：粗骨料：外加剂=1：0.3-0.45：1-3：0-1.5：0-3：0-0.04。
进一步地，其中再生地聚合物水泥原料包括：再生砂/粉混合物、火山灰性矿物掺合料、碱激发剂；
进一步地，其中再生砂/粉混合物：火山灰性矿物掺合料：碱激发剂的质量比为：0-0.3：0.7-1：0.05-0.20。
进一步地，火山灰性矿物掺合料包括粉煤灰、矿渣、偏高岭土中的任意一种或多种组合；
进一步地，碱激发剂种类为Na2SiO3、NaOH、Na2CO3、CaO、Na2SO4和K2CO3中任意一种或多种组合；
进一步地，再生砂/粉混合物的粒径小于5mm；
进一步地，细骨料的粒径小于5mm；
一种单组分再生地聚合物水泥混凝土的制备方法，包括以下步骤：
再生砂/粉混合物与粗颗粒火山灰性能矿物掺合料高速球磨1h-6h,然后再掺入碱激发剂共同球磨0.5h，筛分出粉体即为单组分再生地聚合物水泥。
按配比组成比例称量再生地聚合物水泥、水、天然细骨料、再生砂/粉混合物、粗骨料、外加剂等原材料，按高性能混凝土搅拌制度搅拌即可制成单组分再生地聚合物水泥混凝土。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明原料在制备的过程中在机械化学激活作用下，碱激发剂与前驱物发生化学反应，提高了再生砂/粉混合物和火山灰前驱物的活性，并进一步利用再生砂/粉混合物取代细骨料生产再生地聚物混凝土，提高了再生砂/粉混合物的资源化利用率。
（2）本发明以粒径小于5mm的再生砂与再生砂/粉混合物为创造点，传统技术领域中再生粗骨料的性能远优于再生砂/粉混合物，再生粗骨料在普通水泥混凝土中有大量应用。由于再生砂/粉混合物吸水率大，掺入混凝土中会严重影响新拌混凝土的工作性能，降低混凝土的抗压强度和弹性模量等性能。再生砂/粉混合物中含有大量的水泥石，水泥石是一种碱性材料含有大量的CaO，其主要成分为未水化的水泥、水化硅酸钙和氢氧化钙等水化产物，这些组分在机械化学作用下可与活性矿物掺合料、碱激剂发生反应，提高其活性，并补充地聚物水泥所需的碱离子，从而在地聚物水泥水化过程中起到促进水化与微集料效应。同时，再生砂/粉混合物中含有未水化水泥、水化硅酸钙、氢氧化钙等活性组分在本申请项目中也得以利用。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
说明：碱激发剂掺量是按前驱物的质量比来计算的，前驱物为：火山灰性矿物掺合料和再生砂/粉混合物；
将矿渣、再生砂/粉混合物、Na2SiO3 按质量比6.5：3.5：1.3称量后，先将矿渣与再生砂/粉混合物共同高速球磨2h，再投入Na2SiO3球磨半小时，制得单组分再生地聚合物水泥。
按单组分再生地聚合物水泥1份、再生砂/粉混合物0.6份、标准砂1.4份，水0.35份，减水剂0.015份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到75.6Mpa。
实施例2
将粉煤灰、再生砂/粉混合物、CaO、Na2SiO3 按质量比6.5：3.5：0.5：0.8称量后，先将粉煤灰与再生砂/粉混合物共同高速球磨2h，再投入CaO 和Na2SiO3球磨半小时，制得单组分再生地聚合物水泥。
按单组分再生地聚合物水泥1份、再生砂/粉混合物0.6份、标准砂1.4份，水0.35份，减水剂0.015份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到65.3Mpa。
实施例3
将粉煤灰、矿渣、再生砂/粉混合物、Na2SiO3 和Na2CO3按质量比4：4.5:1.5：1：0.8称量后，先将粉煤灰、矿渣与再生砂/粉混合物共同高速球磨2h，再投入碱激发剂Na2SiO3和Na2CO3球磨半小时，制得单组分再生地聚合物水泥。
按单组分再生地聚合物水泥1份、再生砂/粉混合物1份、标准砂1份，水0.35份，减水剂0.02份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到63.9Mpa。
实施例4
将粉煤灰、矿渣、再生砂/粉混合物、Na2SiO3 和K2CO3按质量比6：3：1：1：1称量后，先将粉煤灰、矿渣与再生砂/粉混合物共同高速球磨2h，再投入碱激发剂Na2SiO3和K2CO3球磨半小时，制得单组分再生地聚合物水泥。
按单组分再生地聚合物水泥1份、再生砂/粉混合物0.4份、标准砂1.6份，水0.35份，减水剂0.01份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到79.3Mpa。
对比例1
将粉煤灰、矿渣、再生砂/粉混合物、Na2SiO3 和Na2CO3按质量比4：4：2：1：0.8称量后，先将粉煤灰、矿渣与再生砂/粉混合物共同高速球磨2h，再投入碱激发剂Na2SiO3和Na2CO3球磨半小时，制得单组分再生地聚合物水泥。
按单组分再生地聚合物水泥1份、标准砂2份，水0.35份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到73.9Mpa。
对比例2
将粉煤灰、矿渣、Na2SiO3 和Na2CO3按质量比5：5：1：0.8称量后，先将粉煤灰、矿渣共同高速球磨2h，再投入碱激发剂Na2SiO3和Na2CO3球磨半小时，制得单组分地聚合物水泥。
按单组分再生地聚合物水泥0.8份、再生砂/粉混合物0.2份，标准砂2份，水0.35份，减水剂0.02份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到56.3Mpa。
对比例3
将粉煤灰、矿渣、Na2SiO3 和Na2CO3按质量比5：5：1：0.8称量后，先将粉煤灰、矿渣共同高速球磨2h，再投入碱激发剂Na2SiO3和Na2CO3球磨半小时，制得单组分地聚合物水泥。再将10份的再生砂/粉混合物单独球磨2h，制得磨细再生粉体。
按单组分再生地聚合物水泥0.8份、磨细再生粉体0.2份，标准砂2份，水0.35份，减水剂0.02份搅拌混合，制成50mm×50mm×50mm的试块，在相对湿度95%以上、环境温度20±2℃的条件下养护1天后拆模，放入温度为20±2℃水中养护，养护龄期28d的强度达到59.3Mpa。
从以上的对比可以看出，再生粉体单独磨细或再生粉体不磨细直接替代单组分地聚物水泥的强度均低于再生粉体、火山灰性矿物掺合料与碱一起球磨共同制备单组分再生地聚物水泥，前者较后者强度下降20%左右，这说明了共同球磨的过程中发生了机械化学反应，激活了单组分再生地聚物水泥的活性，使综合强度得以提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种单组分再生地聚合物水泥混凝土，其特征在于：其原料包括单组分再生地聚合物水泥、水、天然细骨料、再生砂/粉混合物、外加剂；所述原料按照质量比为：单组分再生地聚合物水泥：水：天然细骨料：再生砂/粉混合物：外加剂=1：0.3-0.45：1-3：0.4-1.5：0.01-0.04；其中单组分再生地聚合物水泥原料包括：再生砂/粉混合物、火山灰性矿物掺合料、碱激发剂；再生砂/粉混合物的粒径小于5mm；细骨料的粒径小于5mm；其中再生砂/粉混合物与粗颗粒火山灰性能矿物掺合料高速球磨1h-6h，然后再掺入碱激发剂共同球磨0.5h，筛分出粉体即为单组分再生地聚合物水泥。
2.根据权利要求1所述的一种单组分再生地聚合物水泥混凝土，其特征在于：火山灰性矿物掺合料包括粉煤灰、矿渣中的任意一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种单组分再生地聚合物水泥混凝土，其特征在于：碱激发剂种类为Na2SiO3、NaOH、Na2CO3、CaO、Na2SO4和K2CO3中任意一种或多种组合。
4.一种如权利要求1所述的一种单组分再生地聚合物水泥混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）再生砂/粉混合物与粗颗粒火山灰性能矿物掺合料高速球磨1h-6h，然后再掺入碱激发剂共同球磨0.5h，筛分出粉体即为单组分再生地聚合物水泥；
（2）按配比组成比例称量单组分再生地聚合物水泥、水、天然细骨料、再生砂/粉混合物、外加剂，按高性能混凝土搅拌制度搅拌制成单组分再生地聚合物水泥混凝土。
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