CN111646736A - 一种高强轻质混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土技术领域，旨在提供一种高强轻质混凝土，其技术方案要点是：包括以下重量份组分：轻骨料500‑650份、再生骨料150‑220份、天然骨料80‑120份、细砂400‑650份、水泥220‑300份、粉煤灰50‑70份、矿粉40‑60、引气剂0.5‑1.5份、发泡剂2‑3份、减水剂1.5‑2.5份、水165‑180份，还包括体积百分比为0.1‑0.3%的增强纤维，轻骨料为粒径范围是15‑22mm的陶粒，再生骨料包括重量比为1:(0.8‑1.5)的再生粗骨料和再生细骨料。本发明具有可有效利用再生混凝土原料，强度高，节能环保的优点。

Description

一种高强轻质混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种高强轻质混凝土。
背景技术
轻质混凝土又称泡沫混凝土、发泡水泥，是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。轻质混凝土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品。由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙，因此具有良好的保温隔热性能，同时大量细小空隙结构也使泡沫混凝土具备较好的隔音效果。
公告号为CN105541394B的中国专利公开了一种泡沫混凝土，包括如下质量比的各组分，25-60％水泥砂浆，5-15％水，1-3％碱水剂，1-3％增塑剂，1-5％起泡剂，0.1-5％无机盐，0.5-5％防水剂，1-10％黏土，3-12％外加剂和5-25％的辅料。其中，外加剂为八甲基多面体低聚倍半硅氧烷和玻璃纤维，减水剂为聚羧酸减水剂，增塑剂为环氧大豆油。
现有技术方案未能将废弃混凝土回收利用为再生原料，以提高资源利用率，从而减少废弃混凝土及建筑垃圾对土地的占用及污染。因此，开发出一种将废弃混凝土或混凝土建筑废弃物回收再生利用的轻质混凝土生产工艺具有经济、环境双重意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强轻质混凝土，具有可有效利用再生混凝土原料，强度高，节能环保的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高强轻质混凝土，包括以下重量份组分：轻骨料500-650份、再生骨料150-220份、天然骨料80-120份、细砂400-650份、水泥220-300份、粉煤灰50-70份、矿粉40-60、引气剂0.5-1.5份、发泡剂2-3份、减水剂1.5-2.5份、水165-180份。
通过采用上述技术方案，轻骨料强度高、密度小，能够在控制混凝土轻量化的同时有效保持混凝土的强度；再生骨料和天然骨料密度较大，强度较轻骨料更高，起到提供混凝土基础强度的作用，其中，再生骨料是将废弃的混凝土回收再利用，提高了废弃混凝土的回收利用率；水泥、矿粉、粉煤灰与水搅拌混合后形成凝胶材料，将细砂、轻质骨料、再生骨料以及天然骨料粘结固定的效果；引气剂在与混凝土拌合料一起搅拌混合过程中，可以有效降低水的表面张力，使得混凝土拌合料中产生许多均匀且稳定的小气泡，减小了骨料之间的摩擦力，提高了混凝土拌合料的流动性和混合均匀性；发泡剂在机械作用下产生丰富均匀的泡沫，将泡沫与浆料拌合均匀，起到制备泡沫混凝土的效果；防水剂可以进一步增加泡沫混凝土的防水性能；减水剂配合引气剂，进一步增加混凝土拌合料中颗粒之间的分散均匀性，从而可以减少水的使用量，增加了混凝土的塑化效果，使得混凝土的坍落度损失较小。
进一步的，所述轻质混凝土还包括体积百分比为0.1-0.3％的增强纤维。
通过采用上述技术方案，增强纤维的比表面积大、韧性高、强度大，将其与混凝土拌合后，增强纤维在水的浸润和外力作用下，会形成大量均匀分布的细小纤维，大量的细小纤维与凝胶材料黏结固定在一起，可有效阻止混凝土塑性收缩，提高混凝土的抗裂强度和抗渗性能。
进一步的，所述增强纤维为耐碱玻璃纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、钢纤维的一种或多种。
通过采用上述技术方案，利用某种或某几种增强纤维可以有效提高轻质混凝土的抗压强度和抗渗性，达到进一步提高轻质混凝土使用品质的效果。
进一步的，轻骨料为粒径范围是15-22mm的陶粒。
通过采用上述技术方案，轻质陶粒密度小，内部多孔，形态、成分均一，具有较好的强度和坚固性，可以在控制泡沫混凝土轻量化特性的同时进一步提高泡沫混凝土的抗压强度；轻质陶粒的微孔结构使其具有很好的吸水性，有助于提高泡沫混凝土整体的抗渗防水性能；轻质陶粒的多孔结构还能够起到很好的保温隔音的效果，提高了轻质混凝土的节能保温性能。
进一步的，所述再生骨料包括重量比为1:(0.8-1.5)的再生粗骨料和再生细骨料。
通过采用上述技术方案，再生粗骨料与再生细骨料形成级配，能够进一步起到提高轻质混凝土抗压强度的作用。
进一步的，所述再生骨料的制备方法包括以下步骤：
S601、将混凝土废料投入颚式破碎机破碎；
S602、将破碎后的混凝土颗粒过筛、一次分级；
S603、将筛分后的废弃混凝土颗粒用水冲洗、晾干；
S604、将晾干后的混凝土颗粒进行二次筛分，筛选出粒度为3-6mm的再生细骨料和6-10mm的再生粗骨料；
S605、将再生粗骨料、再生细骨料分别加入增强浆液中，再生粗骨料、再生细骨料与增强浆液混合的质量比为5:1，搅拌混合6-10min，在浆液初凝之前，对再生粗骨料和再生细骨料进行过滤、晾干。
通过采用上述技术方案，通过颚式破碎机可以实现对废弃混凝土块的快速破碎，再通过过筛、一次分级形成特定粒径范围内的再生混凝土颗粒，用水冲洗再生混凝土颗粒可以将颗粒表面的灰尘、杂质以及原先的水泥残渣冲洗干净，晾干后进行二次筛分，形成所需粒度范围的再生粗骨料和再生细骨料；将再生粗骨料和再生细骨料浸泡在增强浆液中并搅拌混合，使得增强改性剂在再生粗骨料和再生细骨料的颗粒表面吸附粘黏，从而达到对再生粗骨料和再生细骨料颗粒进行强化的作用。
进一步的，所述S605步骤中增强浆液按重量比为1.5:3的增强改性剂和水混合搅拌制得。
通过采用上述技术方案，将增强改性剂在水中搅拌混合，从而形成分散均匀的增强浆料。
进一步的，所述增强改性剂包括以下重量份的组分：60-100份超细矿粉、20-50份一级粉煤灰、10-15份PVA、8-13份硅酸钠。
通过采用上述技术方案，超细矿粉富含钙、硅、铝等元素，在碱性的混凝土拌合料中会形成矿物盐类的补强物质；硅酸钠在水中电离后产生大的OH-，OH-穿透矿渣表面并进入其内部空穴，使矿渣硅氧四面体组成的聚合体解聚，并使游离的硫酸根和钙离子相互作用形成大量稳定化合物；粉煤灰形成凝胶体系使超细矿粉等分散粘结更均匀，PVA溶解性较好，粘合性强，可以提高补强改性剂的粘结作用。
进一步的，所述增强改性剂的制备方法包括以下步骤：
S901、按照配方称取各组分，备用；
S902、向搅拌机内加入一半配比分量的超细矿粉，再依次将称取好的一级粉煤灰、PVA、硅酸钠加入搅拌机，最后将剩余超细矿粉加入，调节搅拌机转速至60～100rpm，搅拌1～3min，静置3～5min，制得增强改性剂预混料；
S903、将增强改性剂预混料加入球磨机，研磨1.5～2h，制得增强改性剂，备用。
通过采用上述技术方案，超细矿粉的比表面积大，附着力强，将其分两次投料在搅拌机最下层和最上层，其余组分依次投递在中间层，从而有助于充分、均匀的将各组分混合；静置可以使PVA与混合料充分接触，浸润，研磨则能够进一步提高增强改性剂的均匀性，增加增强改性剂的分散吸附性能，提高其表观活性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.在配方中添加再生粗骨料、再生细骨料，回收利用废弃混凝土作为轻质混凝土的再生原料，提高了原料回收利用率，降低了废弃混凝土对土地资源的占用和环境污染，达到绿色环保的效果；
2.在配方中陶粒作为轻骨料，轻质陶粒密度小，内部多孔，形态、成分均一，具有较好的强度和坚固性，可以在控制泡沫混凝土轻量化特性的同时进一步提高泡沫混凝土的抗压强度；轻质陶粒的微孔结构使其具有很好的吸水性，有助于提高泡沫混凝土整体的抗渗防水性能；轻质陶粒的多孔结构还能够起到很好的保温隔音的效果，提高了轻质混凝土的节能保温性能；3.在配方中添加增强纤维，增强纤维的比表面积大、韧性高、强度大，将其与混凝土拌合后，增强纤维在水的浸润和外力作用下，会形成大量均匀分布的细小纤维，大量的细小纤维与凝胶材料黏结固定在一起，可有效阻止混凝土塑性收缩，提高混凝土的抗裂强度和抗渗性能；4.将再生粗骨料和再生细骨料浸泡在增强浆液中并搅拌混合，使得增强改性剂在再生粗骨料和再生细骨料的颗粒表面吸附粘黏，从而达到对再生粗骨料和再生细骨料颗粒进行强化的作用。
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
实施例1：一种高强轻质混凝土，包括以下重量份组分：轻骨料500份、再生骨料150份、天然骨料80份、细砂400份、水泥220份、粉煤灰50份、矿粉40份、引气剂0.5份、发泡剂2份、减水剂1.5份、水165份，还包括体积百分比为0.1％的增强纤维，轻骨料为粒径范围是15-22mm的陶粒，再生骨料包括重量比为1:0.8的再生粗骨料和再生细骨料；再生骨料的制备方法包括以下步骤：
S1、将混凝土废料投入颚式破碎机破碎；
S2、将破碎后的混凝土颗粒过筛、一次分级；
S3、将筛分后的废弃混凝土颗粒用水冲洗、晾干；
S4、将晾干后的混凝土颗粒进行二次筛分，筛选出粒度为3-6mm的再生细骨料和6-10mm的再生粗骨料；
S5、将再生粗骨合料、再生细骨料分别加入增强浆液中，增强浆液按重量比为1.5:3的增强改性剂和水混搅拌制得，再生粗骨料、再生细骨料与增强浆液混合的质量比为5:1，搅拌混合6min，在浆液初凝之前，对再生粗骨料和再生细骨料进行过滤、晾干；其中，增强改性剂包括以下重量份的组分：60份超细矿粉、20份一级粉煤灰、10份PVA、8份硅酸钠；增强改性剂的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配方称取各组分，备用；
S2、向搅拌机内加入一半配比分量的超细矿粉，再依次将称取好的一级粉煤灰、PVA、硅酸钠加入搅拌机，最后将剩余超细矿粉加入，调节搅拌机转速至60rpm，搅拌1min，静置3min，制得增强改性剂预混料；
S3、将增强改性剂预混料加入球磨机，研磨1.5h，制得增强改性剂，备用。
实施例2：一种高强轻质混凝土，包括以下重量份组分：轻骨料550份、再生骨料170份、天然骨料95份、细砂500份、水泥250份、粉煤灰60份、矿粉45份、引气剂0.8份、发泡剂2.4份、减水剂1.8份、水170份，还包括体积百分比为0.1％的增强纤维，轻骨料为粒径范围是15-22mm的陶粒，再生骨料包括重量比为1:1.0的再生粗骨料和再生细骨料；再生骨料的制备方法包括以下步骤：
S1、将混凝土废料投入颚式破碎机破碎；
S2、将破碎后的混凝土颗粒过筛、一次分级；
S3、将筛分后的废弃混凝土颗粒用水冲洗、晾干；
S4、将晾干后的混凝土颗粒进行二次筛分，筛选出粒度为3-6mm的再生细骨料和6-10mm的再生粗骨料；
S5、将再生粗骨料、再生细骨料分别加入增强浆液中，增强浆液按重量比为1.5:3的增强改性剂和水混合搅拌制得，再生粗骨料、再生细骨料与增强浆液混合的质量比为5:1，搅拌混合8min，在浆液初凝之前，对再生粗骨料和再生细骨料进行过滤、晾干；其中，增强改性剂包括以下重量份的组分：80份超细矿粉、30份一级粉煤灰、12份PVA、9份硅酸钠；增强改性剂的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配方称取各组分，备用；
S2、向搅拌机内加入一半配比分量的超细矿粉，再依次将称取好的一级粉煤灰、PVA、硅酸钠加入搅拌机，最后将剩余超细矿粉加入，调节搅拌机转速至80rpm，搅拌2min，静置3min，制得增强改性剂预混料；
S3、将增强改性剂预混料加入球磨机，研磨1.5h，制得增强改性剂，备用。
实施例3：一种高强轻质混凝土，包括以下重量份组分：轻骨料600份、再生骨料200份、天然骨料110份、细砂600份、水泥280份、粉煤灰65份、矿粉50、引气剂1.2份、发泡剂2.6份、减水剂2.2份、水175份，还包括体积百分比为0.2％的增强纤维，轻骨料为粒径范围是15-22mm的陶粒，再生骨料包括重量比为1:1.2的再生粗骨料和再生细骨料；再生骨料的制备方法包括以下步骤：
S1、将混凝土废料投入颚式破碎机破碎；
S2、将破碎后的混凝土颗粒过筛、一次分级；
S3、将筛分后的废弃混凝土颗粒用水冲洗、晾干；
S4、将晾干后的混凝土颗粒进行二次筛分，筛选出粒度为3-6mm的再生细骨料和6-10mm的再生粗骨料；
S5、将再生粗骨料、再生细骨料分别加入增强浆液中，增强浆液按重量比为1.5:3的增强改性剂和水混合搅拌制得，再生粗骨料、再生细骨料与增强浆液混合的质量比为5:1，搅拌混合9min，在浆液初凝之前，对再生粗骨料和再生细骨料进行过滤、晾干；其中，增强改性剂包括以下重量份的组分：90份超细矿粉、40份一级粉煤灰、14份PVA、11份硅酸钠；增强改性剂的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配方称取各组分，备用；
S2、向搅拌机内加入一半配比分量的超细矿粉，再依次将称取好的一级粉煤灰、PVA、硅酸钠加入搅拌机，最后将剩余超细矿粉加入，调节搅拌机转速至90rpm，搅拌2min，静置4min，制得增强改性剂预混料；
S3、将增强改性剂预混料加入球磨机，研磨2h，制得增强改性剂，备用。
实施例4：一种高强轻质混凝土，包括以下重量份组分：轻骨料650份、再生骨料220份、天然骨料120份、细砂650份、水泥300份、粉煤灰70份、矿粉60份、引气剂1.5份、发泡剂3份、减水剂2.5份、水180份，还包括体积百分比为0.3％的增强纤维，轻骨料为粒径范围是15-22mm的陶粒，再生骨料包括重量比为1:1.5的再生粗骨料和再生细骨料；再生骨料的制备方法包括以下步骤：
S1、将混凝土废料投入颚式破碎机破碎；
S2、将破碎后的混凝土颗粒过筛、一次分级；
S3、将筛分后的废弃混凝土颗粒用水冲洗、晾干；
S4、将晾干后的混凝土颗粒进行二次筛分，筛选出粒度为3-6mm的再生细骨料和6-10mm的再生粗骨料；
S5、将再生粗骨料、再生细骨料分别加入增强浆液中，增强浆液按重量比为1.5:3的增强改性剂和水混合搅拌制得，再生粗骨料、再生细骨料与增强浆液混合的质量比为5:1，搅拌混合6-10min，在浆液初凝之前，对再生粗骨料和再生细骨料进行过滤、晾干；其中，增强改性剂包括以下重量份的组分：100份超细矿粉、50份一级粉煤灰、15份PVA、13份硅酸钠；增强改性剂的制备方法包括以下步骤：
S1、按照配方称取各组分，备用；
S2、向搅拌机内加入一半配比分量的超细矿粉，再依次将称取好的一级粉煤灰、PVA、硅酸钠加入搅拌机，最后将剩余超细矿粉加入，调节搅拌机转速至100rpm，搅拌3min，静置5min，制得增强改性剂预混料；
S3、将增强改性剂预混料加入球磨机，研磨2h，制得增强改性剂，备用。
对比例
对比例1：一种高强轻质混凝土，与实施例1的区别在于未对再生粗骨料、再生细骨料用增强改性剂进行增强；
对比例2：一种高强轻质混凝土，与实施例1的区别在于未添加陶粒；
对比例3：以公告号为CN105541394B的中国专利申请文件中的实施例1作为对照，其包括如下质量比的各组分：36％水泥砂浆，10％水，3％聚羧酸减水剂，2％环氧大豆油，2％烷基苯磺酸酯，4％甲酸钙，3％甲基硅醇钠，10％黏土，6％八甲基多面体低聚倍半硅氧烷，4％短切E-玻璃纤维，20％碳酸钙。
性能检测
按照实施例1-4、对比例1-3的方法各制备8块混凝土标准试样块，并按照以下方法检测标准试样块的各项性能，由同一实施例制得的混凝土试样块的测试结果取平均值，测试结果如表1所示：
1、7天抗压强度：按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护7天的抗压强度；
2、导热系数：按照GB/T 10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定(热流计法)》中的方法测试标准试块的导热系数。
3、抗渗性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试标准试块的抗渗性能。
表1以上各实施例制得的标准混凝土试块的性能测试结果
Figure BDA0002523325320000071
Figure BDA0002523325320000081
由表1可知，对比例1的抗压强度明显降低，说明本发明中对再生粗骨料和再生细骨料进行增强改性，对于轻质混凝土的抗压强度有显著提升；由表1中导热系数的测试结果可知，实施例1-4，对比例1的导热系数较低且相当，对比例2、对比例3的导热系数较高，说明在配方中添加多孔结构的陶粒有助于提高混凝土的隔热保温性能，提高混凝土的节能环保效果。
表1中实施例1-4的防水性能均达到较高的水平，而对比例2的防水性能降低，说明陶粒对于提升混凝土的防水性能也具有显著的提升作用。
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 (9)

1.一种高强轻质混凝土，其特征在于，包括以下重量份组分：轻骨料500-650份、再生骨料150-220份、天然骨料80-120份、细砂400-650份、水泥220-300份、粉煤灰50-70份、矿粉40-60、引气剂0.5-1.5份、发泡剂2-3份、减水剂1.5-2.5份、水165-180份。
2.根据权利要求1所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述轻质混凝土还包括体积百分比为0.1-0.3%的增强纤维。
3.根据权利要求2所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述增强纤维为耐碱玻璃纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、钢纤维的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述轻骨料为粒径范围是15-22mm的陶粒。
5.根据权利要求1所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述再生骨料包括重量比为1:(0.8-1.5)的再生粗骨料和再生细骨料。
6.根据权利要求5所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述再生骨料的制备方法包括以下步骤：
S601、将混凝土废料投入颚式破碎机破碎；
S602、将破碎后的混凝土颗粒过筛、一次分级；
S603、将筛分后的废弃混凝土颗粒用水冲洗、晾干；
S604、将晾干后的混凝土颗粒进行二次筛分，筛选出粒度为3-6mm的再生细骨料和6-10mm的再生粗骨料；
S605、将再生粗骨料、再生细骨料分别加入增强浆液中，再生粗骨料、再生细骨料与增强浆液混合的质量比为5:1，搅拌混合6-10min，在浆液初凝之前，对再生粗骨料和再生细骨料进行过滤、晾干。
7.根据权利要求6所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述S605步骤中增强浆液按重量比为1.5:3的增强改性剂和水混合搅拌制得。
8.根据权利要求7所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述增强改性剂包括以下重量份的组分：60-100份超细矿粉、20-50份一级粉煤灰、10-15份PVA、8-13份硅酸钠。
9.根据权利要求8所述的一种高强轻质混凝土，其特征在于：所述增强改性剂的制备方法包括以下步骤：
S901、按照配方称取各组分，备用；
S902、向搅拌机内加入一半配比分量的超细矿粉，再依次将称取好的一级粉煤灰、PVA、硅酸钠加入搅拌机，最后将剩余超细矿粉加入，调节搅拌机转速至60～100rpm，搅拌1～3min，静置3～5min，制得增强改性剂预混料；
S903、将增强改性剂预混料加入球磨机，研磨1.5～2h，制得增强改性剂，备用。
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