CN112174588B - 高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土及其制备方法和泵送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土及其制备方法和泵送方法，其包括如下重量份数的组分，水泥380‑410份、砖渣增强粗骨料540‑600份、河砂或机制砂200‑400份、石屑200‑350份，第一掺合料50‑200、第一外加剂7.0‑8.0份、水165‑170份。混凝土制备方法包括如下的制备步骤：将砖渣增强粗骨料与水泥、河砂或机制砂、石屑、掺合料、第一外加剂和水混合，至少搅拌120S得到搅拌均匀的砖渣轻骨料自密实泵送混凝土。泵送混凝土原料选用砖渣替代了传统的轻骨料，减少了对烧制轻骨料的使用，且增大了对废砖渣的应用，具备环保性。

Description

高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土及其制备方法和泵送方法

技术领域

本发明涉及混凝土制备的技术领域，尤其是涉及一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土及其制备方法和泵送方法。

背景技术

废弃砖渣为红砖生产中的废砖块、砖渣以及建筑物拆迁后产生的碎红砖，是一种常见的建筑工业固体废弃物。目前，正处于城市改造热潮，大量红砖建筑物被拆，破碎红砖主要作为废弃物转移，转移过程中浪费大量人力、物力和财力；同时它的堆积占据大量空间，给人们的日常生活带来了诸多不便。而且也有研究表明，废弃红砖属烧黏土类型混合材，有一定的活性，可用作水泥混合材。

轻骨料混凝土是以天然多孔轻骨料或人造陶粒做粗骨料，天然砂或轻砂做细骨料，用硅酸盐水泥、水和外加剂(或不掺外加剂)按配合比要求配置而成的干表观密度不大于1950kg/m³的混凝土。轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温和耐火等特点。轻骨料混凝土应用于工程中，具有减轻结构自重，节约材料用量的功能。现阶段常用的轻骨料混凝土常用的骨料为陶粒，陶粒在生产工艺中需要烧制，消耗了大量能源，同时会对周围的环境造成污染。

相关技术中，公告号为CN1106493C的中国专利公开了一种砖渣混凝土小型空心砌块，包括水泥、水、添加剂，经混合、压制、养护成型，其特征是采用废砖为主要原料，经粉碎、配以水泥、添加剂和水，混合搅拌，振压成型，自然养护而成；其配方为：废砖70-90份、水泥5-25份、添加剂0-5份。其中添加剂可以加也可以不加，添加剂采用早强添加剂。

上述技术方案中对废砖的利用是通过将废砖粉碎，按照一定颗粒砖渣和砖粉混合均匀，然后配合水泥和早强外加剂制备出空心砌块。

另，公告号为CN100450953C的中国专利公开了一种建筑垃圾转换成废渣混凝土的方法，其特征在于是以建筑垃圾为原材料制作成混凝土的骨料，其步骤如下：1、选用建筑垃圾；2、粉碎筛分，将砖渣类、灰屑类、陶瓷类和玻璃类建筑垃圾混合用碎石机粉碎筛分；3、按使用比例加入水泥、黄沙和水搅拌成混凝土；4、置于成型模内成型；5、成型脱模后要按照要水泥混凝土的养护要求养护。

但是上述的方案中对砖渣的应用还只是局限在制造砌块的阶段，目前大量的建筑被拆，单纯的制备砌块对砖渣的利用还是存在局限性，所以需要继续拓展砖渣的利用范围，增加对砖渣的利用，以降低对资源的浪费。

发明内容

本申请的目的一是提供一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土，其增加了对砖渣的利用范围，降低了对资源的浪费。

本申请的目的二是提供一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土的制备方法，其具有制备出来的混凝土能够免于振捣，减轻了人工成本的优点。

本申请的目的三是提供一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土的泵送方法，其具有施工后不易出现裂缝的优点。

本申请的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土，包括如下重量份数的组分，水泥380-410份、砖渣增强粗骨料450-650份、河砂或机制砂200-400份、石屑200-400份，第一掺合料50-200、第一外加剂7.0-12.0份、水165-170份。

通过采用上述技术方案，首先本申请中选用了砖渣增强粗骨料，改善了完全依赖烧制轻骨料制备轻骨料混凝土的传统思路，增强了对砖渣的利用，节约了烧制轻骨料资源，具备环保性。

砖渣增强粗骨料能够改善砖渣骨料的吸水率大的问题，且增强后的骨料能够降低因为砖渣吸水率过大对混凝土性能的影响，一定程度上克服了砖渣骨料表面粗糙、密实度差、强度较低的缺陷，掺合料的加入能够改善泵送混凝土的粘度和孔结构，降低了水泥的用量，降低成本且改善混凝土的泵送性能。

石屑是采石场在机械加工碎石的过程中产生的，将石屑代替砂使用，既可解决污染问题，又可以避免过度开采河砂对环境的破坏，经济效益也相当可观，作为采石场的固体废弃物，石屑应用于混凝土中使用时对完善混凝土的细骨料的级配，提高混凝土的密实性都有益处，可起到提高混凝土综合性能的作用；并且能够提高混凝土的拌合物的工作性，改善混凝土的力学性能；对混凝土的抗渗性也能够产生积极影响；而且石屑代砂解决了天然砂短缺的问题，还能提高混凝土的抗渗、抗冻性能。

掺合料的加入能够起到减少水泥用量，改善混凝土的力学性能，提高混凝土的耐久性、抗渗性。

上述组分相结合，制备出来的混凝土，工作性能好，量轻，且易于泵送，使用性能稳定。

优先的：所述组分中还包括有重量份数为2-4份的纳米二氧化硅。

通过采用上述技术方案：纳米二氧化硅具有极强的火山灰活性、微集料填充效应和晶核作用，可用于增强混凝土的强度和耐久性。

优先的：所述河砂或机制砂粒级为0.075-4.75mm，堆积密度为1500-1700kg/m³；所述石屑选择破碎的石灰石、大理石或花岗岩，堆积密度1500-1700kg/m³，粒级0.075-4.75mm，细度模数2.0-2.4。

通过采用上述技术方案，石屑的使用可以最大限度的减少空隙率，大量节约水泥，石屑的堆积密度、粒径和细度模数选择在上述范围内制备出来的混凝土的流动性能佳，有效避免混凝土过于粘稠的现象，进而影响到泵送性能。

而且在混凝土的抗渗性能方面，由于石屑中含有一定量的石粉微粒，使得混凝土具有很好的保水性能，和易性好，石粉微粒填充了混凝土中的孔隙，增强了水泥与骨料之间的密实性，从而可大幅提高混凝土的抗渗性能。

优先的：所述砖渣增强粗骨料经以下步骤制成：将砖渣粗骨料均匀预湿；预湿后利用包裹料进行包裹，在湿度为90％以上，温度20±5℃的环境中养护1-2天，制成砖渣增强粗骨料。

通过采用上述技术方案，首先进行预湿的过程能够使得砖渣粗骨料吸水达到饱和的状态，然后利用包裹料进行包裹并进行养护能够提高砖渣粗骨料结构强度。

优先的：所述包裹料由如下重量份数的组分组成，水泥70-100份、第二掺合料10-30份、纳米碳酸钙0-0.1份、第二外加剂1-3份和水30-45份。

通过采用上述技术方案，包裹料的组分与混凝土的部分组分一致，彼此间能够形成良好的胶粘作用，最终制备成泵送混凝土后无需振捣，自密实性能好。纳米碳酸钙的加入可以作为增强材料，提高砖渣包裹材料的早期强度，并最终提升砖渣轻骨料混凝土的整体强度。

优先的：所述第一外加剂和第二外加剂组分均由如下重量含量百分比的组分组成：减水母液5-14％、保坍母液4-10％、缓凝剂0.5-5％、粘度调节剂0.5-2％、引气剂0-0.03％、消泡剂0-0.03％和水70-85％。

通过采用上述技术方案，各外加剂组分的加入能够改善高强砖渣混凝土的工作性能，使得混凝土更适于泵送施工。

优先的：所述第一掺合料和第二掺合料均包括粉煤灰、硅粉、微珠中的一种或者几种。

通过采用上述技术方案，粉煤灰是由比水泥颗粒更小的微粒组成，加入混凝土中，可填充水泥颗粒与骨料间的空隙，即填充浆体空隙，堵截毛细孔功能。粉煤灰表面光滑致密，可以起到润滑的作用，新拌混凝土中水泥颗粒遇水后容易积聚成团，粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒，使水泥水化充分，释放出更多的水泥浆体来润滑骨料，以减少混凝土的用水量，提高水泥浆的密实度，使混凝土具有良好的保水性和工作性，大大减少混凝土的泌水和离析，更有利于泵送施工。

在混凝土中加入硅粉时，混凝土的强度能够显著得到改善，硅粉颗粒较细，密度较小，可以降低浆体和骨料的密度差，降低骨料分层现象发生的概率，新拌混凝土的和易性获得显著改善。

微珠即玻化微珠，是一种新型无机保温材料，无毒无害，防火性能较好，并且自重较轻，且能够降低混凝土游离水需要量，能够有效改善混凝土的粘度。

整体的加入上述的掺合料能够改善混凝土的粘度和孔结构，使得混凝土更加的适宜泵送。

优先的：所述砖渣增强粗骨料的堆积密度为800-1000kg/m³，粒径为5-20mm连续级配。

通过采用上述技术方案，将砖渣粗骨料的规格选择在上述的范围内，其粒径能够配合普通混凝土的碎石粗骨料，较好的节约了碎石资源，且使用性能上比较优良。而且规格设置在该范围内，一定程度上避免了粒径过大或者粒径过小出现的混凝土强度不达标的情况。

本申请的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土的制备方法，包括如下的制备步骤：

将砖渣增强粗骨料与水泥、河砂或机制砂、石屑、掺合料和水混合，至少搅拌120S得到搅拌均匀的全砖渣轻骨料自密实泵送混凝土

通过采用上述技术方案，将砖渣增强粗骨料、水泥、轻砂、石屑、掺合料和水混合后，搅拌均匀后就完成了混凝土的制备，制备出的混凝土无需振捣，降低了人工成本。

本申请的上述发明目的三是通过以下技术方案得以实现的：

一种全砖渣轻骨料自密实泵送混凝土的泵送方法，包括如下的步骤：

S1：控制运输时间在2h内，到达现场后先对泵管预湿，预湿的同时检测混凝土的坍落度值和扩展度值，在满足泵送条件后进行连续浇筑；

S2：浇筑成型后采用刮板等工具及时抹面，并覆盖塑料薄膜养护，拆模后继续湿水养护至少一周。

通过采用上述技术方案，高强砖渣混凝土在进行泵送时对泵管进行预湿，能够起到润湿管道的目的；浇筑完成后进行养护，能够避免出现裂缝等情况。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.泵送混凝土原料选用砖渣替代了传统的碎石粗骨料和砂石骨料，减少了对天然骨料的使用，且增大了对废砖渣的应用，具备环保性；

2.对砖渣粗骨料进行加强处理，改善了砖渣的吸水性对混凝土性能的影响，最终配合添加剂使用，制备出来的混凝土的性能优良；

3.在本申请的配合比下，制备出来的混凝土方便泵送，而且自密实性能好，突破了传统的只能够用废砖渣生产砌块的局限性，增大了适用性。

具体实施方式

本申请文件中选用的组分规格如下：

粉煤灰比表面积300～500m²/kg，烧失量不大于2％；硅灰比表面积1800～2000m²/kg，烧失量为2～4％；微珠比表面积2200～2500m²/kg，活性指数＞100％。

减水母液购自河南淅建新型建材有限公司。

保坍母液购自山西鼎和新型建筑材料有限公司。

缓凝剂购自济南恒通化工有限公司。

粘度调节剂购自青岛鼎昌新材料有限公司。

引气剂购自河津市祥宁建材有限公司。

消泡剂购自南京镭普化工有限公司。

制备例1

砖渣增强粗骨料的制备：将砖渣粗骨料均匀预湿，预湿后利用包裹料进行包裹，在湿度为90％，温度为20℃的环境中养护2天，形成砖渣增强粗骨料。选用的包裹料由以下组分组成：水泥70kg、掺合料10kg、第二外加剂1kg、水30kg，制备时将水泥、掺合料、第二外加剂、水搅拌混合均匀即得包裹料。掺合料为粉煤灰。

第二外加剂中由如下重量百分比的含量组成：减水母液7％、保坍母液5％、缓凝剂2％、粘度调节剂2％和水84％。

制备例2

砖渣增强粗骨料的制备：将砖渣粗骨料均匀预湿，预湿后利用包裹料进行包裹，在湿度为92％，温度为22℃的环境中养护1.5天，形成砖渣增强粗骨料。选用的包裹料由以下组分组成：水泥85kg、掺合料20kg、第二外加剂2kg、水35kg，制备时将水泥、第二掺合料、第二外加剂、水搅拌混合均匀即得包裹料。第二掺合料为粉煤灰。

第二外加剂中由如下重量百分比的含量组成：减水母液8％、保坍母液7％、缓凝剂3.5％、粘度调节剂0.5％和水81％。

制备例3

砖渣增强粗骨料的制备：将砖渣粗骨料均匀预湿，预湿后利用包裹料进行包裹，在湿度为95％，温度为25℃的环境中养护1天，形成砖渣增强粗骨料。选用的包裹料由以下组分组成：水泥100kg、第二掺合料30kg、纳米碳酸钙0.1kg、第二外加剂3kg、水45kg，制备时将水泥、第二掺合料、第二外加剂、水搅拌混合均匀即得包裹料。第二掺合料为粉煤灰。

第二外加剂由如下重量百分比的含量组成：减水母液8％、保坍母液6％、缓凝剂2％、粘度调节剂1％、引气剂0.01％、消泡剂0.01％和水82.98％。

实施例1

高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土，包括如下重量的组分：水泥400kg、砖渣增强粗骨料550kg、河砂200kg、石屑350kg、第一掺合料150kg，第一外加剂7.2kg、水165kg。砖渣增强粗骨料选择制备例1制备得到的产物。

上述中所选用的砖渣增强粗骨料的堆积密度为800-1000kg/m³，粒径为5-20mm连续级配。具体的制备例一制备得到的砖渣粗骨料的堆积密度为900kg/m³

本实施例的高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土的制备方法为：将砖渣增强粗骨料与水泥、第一掺合料、河砂、石屑、第一外加剂和水混合，搅拌120S得到搅拌均匀的全砖渣轻骨料自密实泵送混凝土。

制得的混凝土在施工时，包括如下的步骤，S1：控制运输时间在2h内，到达现场后先对泵管预湿，预湿的同时检测混凝土的凝结时间、坍落度值和扩展度值，在满足泵送条件后进行连续浇筑；

S2：浇筑成型后采用刮板等工具及时抹面，并覆盖塑料薄膜养护，拆模后继续湿水养护至少一周。

实施例2-6与实施例1的区别在于组分含量的不同，具体的含量见表1。

表1实施例1-6的混凝土的组分含量。

实施例1-6中掺合料选择粉煤灰。

表2实施例1-6的混凝土中第一外加剂含量。

第一外加剂/％	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							减水母液	7	7	10	10	15	15
保坍母液	6	6	6	10	10	10
							缓凝剂	2	2	3	3	2.5	2.5
粘度调节剂	1	0.5	1	0.5	1	1
							引气剂	0	0	0	0.01	0.015	0.018
消泡剂	0	0	0	0.01	0.02	0.03
							水	84	84.5	80	76.48	71.465	71.452

实验检测

1、28天抗压强度：GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》测试混凝土的力学性能。

2、出机扩展度：(1)、拌和物分三层装入筒内，每层高度约占筒高的三分之一。每层用捣棒沿螺旋线由边缘至中心插捣25次。各次插捣应在界面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣其他两层时，应插透本层并插入下层约20mm～30mm。

(2)、装填结束后，用镘刀刮去多余的拌和物，并抹平筒口，清除筒底周围的混凝土。随即立即提起坍落筒，提筒在5-10s内完成，并使混凝土不受横向及扭力作用。从开始装料到提出坍落度筒整个过程应在150s内完成。

(3)、将坍落筒放在锥体混凝土试样一旁，筒顶平放一个朝向拌和物的直尺，用钢尺量出直尺底面到试样最高点的垂直距离，即为该混凝土拌和物的坍落度，精确值1mm，结果修约至最接近的5mm。当混凝土试件的一侧发生崩坍或一边剪切破坏，即为该混凝土拌和物的坍落度，精确值1mm，结果修约至最接近的5mm。当混凝土试件的一侧发生崩坍或一边剪切破坏。

(4)即为该混凝土拌和物的坍落度，精确值1mm，结果修约至最接近的5mm。当混凝土试件的一侧发生崩坍或一边剪切破坏扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于百度50mm的条件下，用其算术品平均值作为坍落扩展度值，否则，此次试验无效。坍落扩展度精确值1mm，结果修约至最接近的5mm。

3、U型箱：根据JGJT283-2012自密实混凝土应用技术规程的规定进行检测。

表3实施例1-6的实验检测结果

由表3的实验检测结果能够得出本申请文件实施例1-6的混凝土的各项性能均满足LC50的混凝土要求。

而且比较实施例4-6与实施例1-3，在组分中加入纳米二氧化硅时，混凝土的抗压强度更强。

表4实施例7-9的混凝土的组分含量。

组分/kg	实施例7	实施例8	实施例9
				水泥	400	390	380
砖渣增强粗骨料	600	560	570
				河砂	400	-	300
机制砂	-	250	-
				石屑	200	300	260
第一掺合料	160	160	180
				第一外加剂	7	7	8
纳米二氧化硅	3	3	3
				水	165	168	170

表5实施例7-9的混凝土的外加剂的组分含量。

实施例7-9中对应的砖渣增强再生粗骨料选择制备例2制备得到的产物。

表6实施例7-9的实验检测结果

检测项目	实施例7	实施例8	实施例9
				28d抗压强度/MPa	62.2	61.0	60.4
出机扩展度/mm	685	670	680
				U型箱/mm	360	360	360

由表6的实验检测结果能够得出本申请文件实施例7-9的混凝土的各项性能均满足要求。

实施例10-12

实施例10-12与实施例9的区别在于第一掺合料的不同。

实施例10-12中对应的砖渣增强再生粗骨料选择制备例3制备得到的产物

表7实施例10-12的混凝土的组分

掺合料/kg	实施例10	实施例11	实施例12
				硅粉	70	60	50

表8实施例10-12的实验结果

检测项目	实施例10	实施例11	实施例12
				28d抗压强度/MPa	64.2	63.5	62.4

由表8的实验数据能够得出，掺合料选择硅粉时，同样能够适用，而且随着硅粉加量的降低，混凝土的强度也会受影响，适应性降低。其中实施例12的添加量下抗压强度，更高一些。

实施例13-15与实施例10的区别在于第一掺合料的不同。

表9实施例13-15的混凝土的组分。

掺合料/kg	实施例13	实施例14	实施例15
				微珠	80	70	60

表10实施例13-15的实验结果。

由表10能够得出，组分中的掺合料选择微珠时，同样适用，而且微珠的加量也会影响到混凝土的抗压强度。

表11实施例16-18的混凝土的组分。

表12实施例16-18的混凝土的外加剂的组分含量。

第一外加剂/％	实施例16	实施例17	实施例18
				高效减水剂	7	7	8
保坍剂	6	6	6
				缓凝剂	2	2	3
粘度调节剂	1	0.8	1
				引气剂	0.01	0.01	0.01
消泡剂	0.01	0.01	0.01
				水	83.998	84.198	81.98

表13实施例16-18的实验结果。

检测项目	实施例16	实施例17	实施例18
				28d抗压强度/MPa	68.9	67.8	69.5
出机扩展度/mm	690	685	680
				U型箱/mm	365	360	360

由表13能够得出，第一掺合料选择硅粉、微珠和粉煤灰一起掺合时，能够获得更高的混凝土强度。

对比例

对比例1

对比例1与实施例18的区别在于高强砖渣粗骨料自密实泵送混凝土组分未选择砖渣增强粗骨料，直接采用砖渣粗骨料。

对比例2

对比例2与实施例18的区别在于包裹料中不含有纳米碳酸钙。

表13对比例1-2的实验结果。

检测项目	对比例1	对比例2
			28d抗压强度/MPa	59.0	64.3
出机扩展度/mm	620	690

对比实施例18与对比例1且结合表13的实验数据，由于砖渣粗骨料未经处理，得到的混凝土在扩展度方面几乎保持不变，混凝土的使用性能不佳，而实施例18砖渣粗骨料经过包裹后，性能明显能够得到提升，经过包裹后的砖渣粗骨料，改善了在混凝土的搅拌过程中的大量的吸水导致的混凝土流动性受到影响的情况。

对比实施例18与对比例2且结合表13的实验数据，在包裹料中加入的纳米碳酸钙对混凝土的性能产生影响，提升混凝土力学性能。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分，水泥380-410份、砖渣增强粗骨料540-600份、河砂或机制砂200-400份、石屑200-350份，第一掺合料50-200、第一外加剂7.0-8.0份、水165-170份、纳米二氧化硅2-4份;

所述砖渣增强粗骨料经以下步骤制成：将砖渣粗骨料均匀预湿；预湿后利用包裹料进行包裹，在湿度为90%以上，温度20±5℃的环境中养护1-2天，制成砖渣增强粗骨料;

所述包裹料由如下重量份数的组分组成，水泥70-100份、第二掺合料10-30份、纳米碳酸钙0-0.1份、第二外加剂1-3份和水30-45份；所述河砂或机制砂粒级为0.075-4.75mm，堆积密度为1500-1700 kg/m³；所述石屑选择破碎的石灰石、大理石或花岗岩，堆积密度1500-1700 kg/m³，粒级0.075-4.75mm，细度模数2.0-2.4；

所述第一掺合料和第二掺合料包括粉煤灰、硅粉、微珠中的一种或者几种；

所述第一外加剂和第二外加剂组分均由如下重量含量百分比的组分组成：减水母液5-14%、保坍母液4-10%、缓凝剂0.5-5%、粘度调节剂0.5-2%、引气剂0-0.03%、消泡剂0-0.03%和水70-85%。

2.根据权利要求1所述的高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土，其特征在于：所述砖渣增强粗骨料的堆积密度为800-1000kg/m³，粒径为5-20mm连续级配。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下的制备步骤：

将砖渣增强粗骨料与水泥、河砂或机制砂、石屑、掺合料、第一外加剂和水混合，至少搅拌120S得到搅拌均匀的砖渣轻骨料自密实泵送混凝土。

4.一种如权利要求3所述的高强砖渣轻骨料自密实泵送混凝土的泵送方法，其特征在于：包括如下的步骤：

S1：控制运输时间在2h内，到达现场后先对泵管预湿，预湿的同时检测混凝土的坍落度值和扩展度值，在满足泵送条件后进行连续浇筑；

S2：浇筑成型后及时抹面，并覆盖塑料薄膜养护，拆膜后继续湿水养护至少一周。