CN112062518A - 一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土，按重量百分比计，包括以下组分：水泥7‑25％；再生微粉0‑7.5％；海卵石0‑55％；再生碎石0‑55％；海砂20‑25％；海水5‑7.5％；植物纤维0‑2％；减水剂0‑0.2％。本发明进一步提供了一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法。本发明提供的一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，将海卵石、再生碎石、海砂、海水和再生微粉进行资源化利用，解决了混凝土生产中及废弃后的资源消耗和环境污染等问题，并且通过植物纤维提高了海卵石海砂海水再生微粉混凝土的抗拉强度和韧性。

Description

一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法

技术领域

本发明属于混凝土的绿色可持续发展的技术领域，涉及一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法。

背景技术

传统混凝土主要由水泥、碎石、河砂和淡水四种原材料组成，是目前用量最大的工程材料，但是在生产过程中表现出越来越明显的不可持续性。生产1吨水泥需要2吨原材料并产生1吨CO₂，将消耗大量资源并引起温室效应。长期的碎石与河砂开采已引起了生态退化、环境污染和河岸坍塌等问题，因此全国大部分地区都颁布了限制甚至禁止开采的政策法规，造成了资源短缺、成本上涨的现象。例如，2016年4月上海地区在20天内砂石价格暴涨50％以上，使砂石、商品混凝土、施工总包及建设企业的整个产业链无法正常运转。混凝土对于淡水的消耗也是极为巨大，特别是在一些淡水资源短缺地区，淡水供应不足已成为阻碍工程建设的原因之一。可以看出，四种主要原材料都在不同程度上限制着混凝土的发展，以往对于某一种原材料的替换或改进难以全面地解决传统混凝土不可持续性的问题。因此，采用更加绿色、经济的材料同时对传统混凝土的四种原材料进行替换，对于混凝土产业和工程建设具有重要意义。

混凝土不仅在生产过程中会消耗资源、污染环境，建筑、桥梁等拆除后的大量废弃混凝土，无论进行填埋还是堆放处理都将出现类似的问题。针对这一问题，可对废弃混凝土进行破碎、除杂和筛分处理，得到的再生碎石已用于实际工程当中。也可将废弃混凝土进一步破碎、除杂、研磨为再生微粉，由于具有较好的火山灰活性和微集料填充效应，因此再生微粉可部分取代水泥作为混凝土的原材料。同时，在我国长达1.8万公里的海岸线上，拥有丰富的海卵石、海砂和海水资源，可分别取代传统混凝土中的碎石、河砂和淡水。海卵石、海砂和海水除了储量巨大以外，还具有海运成本低、开采难度小和对海洋环境几乎无影响等优点。虽然卵石与砂浆间的粘结力较小，但是已有工程实践表明，卵石混凝土不仅能够满足强度要求，而且具有更好的可泵送性和抗疲劳性。海砂和海水对混凝土力学性能的影响较小，能够满足工程建设的需要。由以上分析可知，用再生微粉、海卵石和再生碎石、海砂和海水分别取代传统混凝土中的水泥、碎石、河砂和淡水，能够实现混凝土绿色可持续发展并提高经济效益。

目前，虽然有很多新型材料和技术用以替换和改进传统混凝土的原材料，但是仍未解决混凝土抗拉强度低、脆性大和易开裂等问题。再生微粉和再生碎石的吸水率比传统原材料更高，导致混凝土的收缩更大并且更易开裂，限制了再生混凝土的应用。而将具有高延伸率的植物纤维加入再生混凝土，能够在一定程度上解决这些问题。植物纤维同样属于绿色、经济的材料，因此将其加入海卵石海砂海水再生微粉混凝土中，可得到一种性能良好的绿色混凝土。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的局限性，本发明的目的在于提供一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，用于实现混凝土的绿色可持续发展。

本发明是采用如下技术方案来实现上述目的：

本发明第一方面提供了一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土，按重量百分比计，包括以下组分：

水泥 7-25％；

再生微粉 0-7.5％；

海卵石 0-55％；

再生碎石 0-55％；

海砂 20-25％；

海水 5-7.5％；

植物纤维 0-2％；

减水剂 0-0.2％。

优选地，所述海卵石海砂海水再生微粉混凝土，按重量百分比计，包括以下组分：

水泥 7-25％；

再生微粉 2-4％；

海卵石 27.5-55％；

再生碎石 27.5-55％；

海砂 20-25％；

海水 5-7.5％；

植物纤维 1-2％；

减水剂 0-0.2％。

优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述普通硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥熟料中加入

的混合材料、适量石膏磨细制成的。

优选地，所述水泥的强度等级为P.O.42.5或P.O.52.5。

优选地，所述再生微粉为废弃混凝土经破碎、除杂、研磨后得到的粉体。上述废弃混凝土为建筑垃圾中的废弃混凝土，以及与废弃混凝土组分构成类似的废砂浆和废净浆。

更优选地，所述破碎为采用颚式破碎机进行破碎。

更优选地，所述除杂为依次通过风选、磁选、人工拣选去除杂质。所述风选、磁选、人工拣选均为常规使用的除杂工序。

更优选地，所述研磨为采用球磨机进行研磨。

优选地，所述再生微粉的粒径≤75μm，且为连续级配。

优选地，所述再生微粉的活性指数≥70％。

优选地，所述海卵石的粒径为5-25mm，且为连续级配。

优选地，所述再生碎石为废弃混凝土经破碎、除杂、筛分后得到的碎石。上述废弃混凝土为建筑垃圾中体积较大的废弃混凝土碎块。

更优选地，所述破碎为采用颚式破碎机进行破碎。

更优选地，所述除杂为依次通过风选、磁选、人工拣选去除杂质。所述风选、磁选、人工拣选均为常规使用的除杂工序。

更优选地，所述筛分为通过振动筛筛出再生碎石。

优选地，所述再生碎石的粒径为5-25mm，且为连续级配。

优选地，所述海砂的细度模数为2.3-3.0。所述海砂在我国沿海地区直接获取。所述海砂满足《JGJ 206-2010海砂混凝土应用技术规范》的要求。

优选地，所述植物纤维是将纤维原料经除尘、切割、浸泡、晾干后得到。

更优选地，所述纤维原料选自以树木、农作物秸秆或稻草中的一种或多种组合。

更优选地，所述除尘采用布袋式除尘器进行除尘。所述除尘去除纤维原料表面的木屑等细尘。

更优选地，所述切割采用往复式切割器进行切割。所述切割是将纤维原料裁减到适当尺寸。

更优选地，所述浸泡的试剂为2-4％聚乳酸树脂溶液。进一步优选地，所述浸泡的试剂为3％聚乳酸树脂溶液。

更优选地，所述浸泡的时间为12-24小时。

更优选地，所述晾干为自然条件下晾干。

优选地，所述植物纤维的长度为5-20mm。

优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。所述聚羧酸减水剂为常规使用的聚羧酸减水剂。

本发明第二方面提供一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)按配比将植物纤维与海水混合均匀，获得混合溶液，将混合溶液分为第一混合部分和第二混合部分；

2)将第一混合部分与海卵石、再生碎石、海砂进行混合搅拌，获得第一拌合物；

3)在第一拌合物中加入水泥和再生微粉进行混合搅拌，获得第二拌合物；

4)在第二拌合物中加入第二混合部分进行混合搅拌，获得第三拌合物；

5)在第三拌合物中加入减水剂进行混合搅拌均匀，以提供海卵石海砂海水再生微粉混凝土。

优选地，步骤1)中，所述混合溶液中，所述第一混合部分与第二混合部分的重量比为60-80:20-40。

更优选地，所述混合溶液中，所述第一混合部分与第二混合部分的重量比为70:30。

优选地，步骤2)、3)、4)中，所述搅拌的时间为25-35s。

更优选地，步骤2)、3)、4)中，所述搅拌的时间为30s。

优选地，步骤2)、3)、4)、5)中，所述搅拌的装置为搅拌机。

优选地，步骤2)、3)、4)、5)中，所述搅拌为强制连续式搅拌。

如上所述，本发明提供的一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，将再生微粉作为胶凝材料，海卵石和再生碎石作为粗骨料，海砂作为细骨料，海水作为溶剂，对传统混凝土的四种主要原材料都进行了取代，更加全面地解决了传统混凝土不可持续性的问题。

(2)本发明提供的一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，选用组分如再生微粉、海卵石、再生碎石、海砂和海水，均为绿色、经济材料，实现了建筑固废和海洋材料的资源化利用，解决了混凝土生产中及废弃后的资源消耗和环境污染等问题，并促进了混凝土生态效益与经济效益的统一。

(3)本发明提供的一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，在实现混凝土绿色可持续发展的同时，通过加入植物纤维增大混凝土的抗拉强度和韧性，改善了海卵石海砂海水再生微粉混凝土的力学性能。

附图说明

图1显示为本发明中一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

制备海卵石海砂海水再生微粉混凝土样品1#，按重量百分比计，包括以下组分：水泥10.8％；再生微粉2％；海卵石27.5％；再生碎石27.5％；海砂25％；海水6.2％；植物纤维1％；减水剂0％。具体配比见表1。

其中，水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥；再生微粉为废弃混凝土经破碎、除杂、研磨后得到的粒径小于75μm且活性指数大于70％的颗粒；海卵石为5-25mm连续级配海卵石；再生碎石为废弃混凝土经破碎、除杂、筛分后得到的5-25mm连续级配再生碎石；海砂为细度模数2.7的海砂；植物纤维为长度10mm的黄麻纤维。

按配比将植物纤维与海水混合均匀，获得混合溶液。将混合溶液分为第一混合部分和第二混合部分，第一混合部分与第二混合部分的重量比为70:30，即第一混合部分占混合溶液重量的70％，第二混合部分占混合溶液重量的30％。

将第一混合部分与海卵石、再生碎石、海砂在搅拌机中进行混合搅拌30s，获得第一拌合物。在第一拌合物中加入水泥和再生微粉进行混合搅拌30s，获得第二拌合物。在第二拌合物中加入第二混合部分进行混合搅拌30s，获得第三拌合物。将第三拌合物继续搅拌均匀，即得海卵石海砂海水再生微粉混凝土样品1#。

实施例2

制备海卵石海砂海水再生微粉混凝土样品2#，按重量百分比计，包括以下组分：水泥9.8％；再生微粉2％；海卵石27.5％；再生碎石27.5％；海砂25％；海水6.2％；植物纤维2％；减水剂0％。具体配比见表1。

其中，水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥；再生微粉为废弃混凝土经破碎、除杂、研磨后得到的粒径小于75μm且活性指数大于70％的颗粒；海卵石为5-25mm连续级配海卵石；再生碎石为废弃混凝土经破碎、除杂、筛分后得到的5-25mm连续级配再生碎石；海砂为细度模数2.7的海砂；植物纤维为长度10mm的黄麻纤维。

按配比将植物纤维与海水混合均匀，获得混合溶液。将混合溶液分为第一混合部分和第二混合部分，第一混合部分与第二混合部分的重量比为70:30，即第一混合部分占混合溶液重量的70％，第二混合部分占混合溶液重量的30％。

将第一混合部分与海卵石、再生碎石、海砂在搅拌机中进行混合搅拌30s，获得第一拌合物。在第一拌合物中加入水泥和再生微粉进行混合搅拌30s，获得第二拌合物。在第二拌合物中加入第二混合部分进行混合搅拌30s，获得第三拌合物。将第三拌合物继续搅拌均匀，即得海卵石海砂海水再生微粉混凝土样品2#。

对比例1

制备混凝土样品1*，按重量百分比计，包括以下组分：水泥13.8％；海卵石55％；海砂25％；海水6.2％。具体配比见表1。其中，水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥；海卵石为5-25mm连续级配海卵石；海砂为细度模数2.7的海砂。

取一定量海水，将其按重量比70:30分为第一海水部分和第二海水部分，第一海水部分占海水重量的70％，第二海水部分占海水重量的30％。按配比将海卵石、海砂与第一海水部分在搅拌机中进行混合搅拌30s，再加入水泥进行混合搅拌30s，然后加入第二海水部分搅拌均匀，即得混凝土样品1*。

对比例2

制备混凝土样品2*，按重量百分比计，包括以下组分：水泥11.8％；再生微粉2％；海卵石27.5％；再生碎石27.5％；海砂25％；海水6.2％。具体配比见表1。其中，水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥；再生微粉为废弃混凝土经破碎、除杂、研磨后得到的粒径小于75μm且活性指数大于70％的颗粒；海卵石为5-25mm连续级配海卵石；再生碎石为废弃混凝土经破碎、除杂、筛分后得到的5-25mm连续级配再生碎石；海砂为细度模数2.7的海砂。

取一定量海水，将其按重量比70:30分为第一海水部分和第二海水部分，第一海水部分占海水重量的70％，第二海水部分占海水重量的30％。按配比将海卵石、再生碎石、海砂与第一海水部分在搅拌机中进行混合搅拌30s，再加入水泥和再生微粉进行混合搅拌30s，然后加入第二海水部分搅拌均匀，即得混凝土样品2*。

对比例3

制备混凝土样品3*，按重量百分比计，包括以下组分：水泥9.8％；再生微粉4％；再生碎石55％；海砂25％；海水6.2％。具体配比见表1。其中，水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥；再生微粉为废弃混凝土经破碎、除杂、研磨后得到的粒径小于75μm且活性指数大于70％的颗粒；再生碎石为废弃混凝土经破碎、除杂、筛分后得到的5-25mm连续级配再生碎石；海砂为细度模数2.7的海砂。

取一定量海水，将其按重量比70:30分为第一海水部分和第二海水部分，第一海水部分占海水重量的70％，第二海水部分占海水重量的30％。按配比将再生碎石、海砂与第一海水部分在搅拌机中进行混合搅拌30s，再加入水泥和再生微粉进行混合搅拌30s，然后加入第二海水部分搅拌均匀，即得混凝土样品3*。

测试例1

将实施例1-2中制备的海卵石海砂海水再生微粉混凝土样品1#-2#，与对比例1-3中制备的混凝土样品1*-3*浇筑为立方体试块，并在标准养护条件下进行养护，然后按照《GB/T50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准》进行抗压试验和劈拉试验，具体测试结果见表1。

表1

由表1可知，本发明制备的海卵石海砂海水再生微粉混凝土具有很好的力学性能，特别是通过添加植物纤维与其它优选组分相配合，在保持抗压强度降低较小的情况下，增强了混凝土的抗拉强度和拉压比，对混凝土脆性起到极大改善作用。

综上所述，本发明提供的一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，将海卵石、再生碎石、海砂、海水和再生微粉进行资源化利用，解决了混凝土生产中及废弃后的资源消耗和环境污染等问题，并且通过植物纤维提高了海卵石海砂海水再生微粉混凝土的抗拉强度和韧性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种海卵石海砂海水再生微粉混凝土，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：

3.根据权利要求1所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土，其特征在于，所述植物纤维是将纤维原料经除尘、切割、浸泡、晾干后得到。

4.根据权利要求3所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土，其特征在于，所述植物纤维包括以下条件中的任一项或多项：

A1)所述纤维原料选自以树木、农作物秸秆或稻草中的一种或多种组合；

A2)所述切割后的纤维原料的长度为5-20mm；

A3)所述浸泡的试剂为2-4％聚乳酸树脂溶液；

A4)所述浸泡的时间为12-24小时。

5.根据权利要求1所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土，其特征在于，所述再生微粉包括以下条件中的任一项或多项：

B1)所述再生微粉为废弃混凝土经破碎、除杂、研磨后得到的粉体；

B2)所述再生微粉的粒径≤75μm，且为连续级配；

B3)所述再生微粉的活性指数≥70％。

6.根据权利要求1所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土，其特征在于，所述再生碎石为废弃混凝土经破碎、除杂、筛分后得到的碎石；所述再生碎石的粒径为5-25mm，且为连续级配。

7.根据权利要求1所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土，其特征在于，所述海卵石海砂海水再生微粉混凝土还包括以下条件中的任一项或多项：

C1)所述水泥为普通硅酸盐水泥；

C2)所述水泥的强度等级为P.O.42.5或P.O.52.5；

C3)所述海卵石的粒径为5-25mm，且为连续级配；

C4)所述海砂的细度模数为2.3-3.0；

C5)所述减水剂为聚羧酸减水剂。

8.根据权利要求1-7任一所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)按配比将植物纤维与海水混合均匀，获得混合溶液，将混合溶液分为第一混合部分和第二混合部分；

2)将第一混合部分与海卵石、再生碎石、海砂进行混合搅拌，获得第一拌合物；

3)在第一拌合物中加入水泥和再生微粉进行混合搅拌，获得第二拌合物；

4)在第二拌合物中加入第二混合部分进行混合搅拌，获得第三拌合物；

5)在第三拌合物中加入减水剂进行混合搅拌均匀，以提供海卵石海砂海水再生微粉混凝土。

9.根据权利要求8所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合溶液中，所述第一混合部分与第二混合部分的重量比为60-80:20-40。

10.根据权利要求8所述的海卵石海砂海水再生微粉混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2)、3)、4)中，所述搅拌的时间为25-35s。

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