CN112341086A - 大掺量固废混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

大掺量固废混凝土及其制备方法。按重量份数计：水泥173～187份、复合掺合料172～187份、尾矿机制砂0～362份、天然砂400～424份、再生细骨料0～313份、强化再生粗骨料1063～1080份、聚羧酸减水剂0～3.63份、水159～243份。本发明的大掺量固废混凝土28d强度达到36MPa以上，耐久性良好，提高了再生混凝土中再生骨料比例；大规模利用建筑垃圾等固体废弃物，提高了建筑垃圾的资源化利用水平，又缓解目前天然砂石骨料极度紧缺的现状。

Description

大掺量固废混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属固废综合利用和建筑材料技术领域，具体涉及一种大掺量固废混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展和改扩建工程的不断增多，近年来建筑垃圾产生量增长迅速。受目前 技术水平限制，若大量提高产品中固废掺量，产品性能和稳定性会受到严重影响，进而影响企业的 生产。
自2016年以来，天然砂石骨料供不应求，价格上涨趋势明显，若能提高建筑垃圾在混凝土的掺 量，不仅可以解决混凝土砂石原料来源问题，也可推动建筑垃圾的资源化利用水平；同时，再生骨 料可节约建设工程的成本，具有显著的经济效益。因此，开发大掺量固废(废渣掺量不低于70％) 混凝土是大势所趋，但再生骨料与天然骨料相比，微裂缝多、强度低，配制的再生混凝土强度一般 低于普通混凝土，因此再生混凝土以低强度居多。
本发明针对上述需求及现有技术的不足，开发了一种大掺量固废混凝土及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种大掺量固废混凝土及其制备方法。
本发明提供一种C30级的大掺量固废混凝土，按重量份计，每m3混凝土包含：水泥173～187kg、 复合掺合料172～181kg、尾矿机制砂0～362kg、天然砂400～424kg、再生细骨料0～313kg、带网 状甲基硅树脂防水膜的强化再生粗骨料1063～1080kg、聚羧酸减水剂0～3.63kg、水159～243kg， 该混凝土坍落度控制在(180±20)mm。
本发明还提供一种C30级大掺量固废混凝土，按重量份计，每m3混凝土包含：水泥173～187kg、 复合掺合料172～187kg、尾矿机制砂151～362kg、天然砂419～424kg、再生细骨料0～151kg、带 网状甲基硅树脂防水膜的强化再生粗骨料1063～1080kg、聚羧酸减水剂3.11～3.63kg、水159～ 195kg。
其中，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
其中，所述复合掺合料由钢渣、粉煤灰、矿粉按比例复配而成，按重量份计，钢渣8～20份、 粉煤灰50～60份、矿粉30～40份；
进一步，所述钢渣为市售比表面积＜400cm2/g的钢渣粉，通过外掺10％50℃烘至恒重的纯度＞ 85％的脱硫石膏或140℃煅烧2h的半水脱硫石膏共同混磨30min，形成的比表面积＞500cm2/g、28d 强度活性指数达到85％以上的钢渣粉。
进一步，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余)≤25％，28d强度活性指数达到 75％。
进一步，所述矿粉为钢铁厂粒化高炉水淬矿渣，经干燥粉磨工艺制得的细微粉磨，比表面积＞ 400m2/kg，28d强度活性指数达到95％以上。
其中，所述尾矿机制砂，由矿山开采中废弃的尾矿经机械破碎、制砂机制成的粒径＜4.75mm的 颗粒，细度模数为3.2，压碎指标18％，石粉含量6.4％。
其中，所述天然砂为粒径≤4.75mm的天然河砂，细度模数2.7，含泥量1.1％。
其中，所述再生细骨料为建筑垃圾经破碎、分选、筛分后粒径≤4.75mm的颗粒，细度模数2.5， 微粉含量11.2％，其中含砼质颗粒比例≥50％。
其中，所述强化再生粗骨料为建筑垃圾经破碎、分选、筛分后5～25mm连续粒级的颗粒(其中 砼质颗粒比例≥80％)，经质量浓度3％、模数3.0～3.4的水玻璃溶液浸泡10min或质量浓度为1％甲 基硅酸钾溶液浸泡5min后捞出晾干，干燥堆存，即可制得强化再生粗骨料，强化再生粗骨料吸水率 ＜5.0％、压碎指标＜14％。
其中，所述减水剂为含固量为20％的缓释型高保坍聚羧酸减水剂。
本发明的另一目的是提供所述大掺量固废混凝土的制备方法，其步骤为：
步骤一，按复合掺合料重量份称取钢渣、粉煤灰、矿粉，加入混合容器中，混合5min以充分混 合，制得复合掺合料；
步骤二，按C30级大掺量固废混凝土重量份称取各种原料，按投料顺序加入尾矿机制砂、再生 细骨料、天然砂、复合掺合料、水泥，搅拌30s后，加入带网状甲基硅树脂防水膜的强化再生粗骨 料，搅拌30s，以使干料混合均匀；
步骤三，在干料中加入部分水和外加剂，搅拌1min，以使骨料表面料浆包裹均匀；再加入剩下 的水和外加剂，搅拌2min出搅拌机。
进一步地，步骤一中，钢渣的制备：采用比表面积＜400cm2/g的钢渣粉，通过外掺10％的50℃ 烘至恒重的纯度＞85％的脱硫石膏或140℃煅烧2h的半水脱硫石膏共同混磨30min而制成。
进一步地，步骤一中，所述粉煤灰的制备：采用Ⅱ级粉煤灰，经45μm方孔筛筛余的细度≤25％， 28d强度活性指数达到75％。
进一步地，步骤一中，矿粉的制备：采用钢铁厂粒化高炉水淬矿渣，经干燥粉磨工艺制得的细 微粉磨，。
进一步地，步骤二中，再生细骨料的制备：采用建筑垃圾经破碎、分选、筛分后而制得。
进一步地，步骤二中，强化再生粗骨料经质量浓度3％、模数3.0～3.4的水玻璃溶液浸泡10min 或质量浓度为1％甲基硅酸钾溶液浸泡5min后捞出晾干。
本发明取得的有益效果：本发明所提供的大掺量固废混凝土28d强度达到36MPa以上，耐久性 良好，提高了再生混凝土中再生骨料比例。本发明开发的大掺量固废混凝土大规模利用建筑垃圾等 固体废弃物，固废掺量达到70％，大大提高建筑垃圾的资源化利用水平，又缓解目前天然砂石骨料 极度紧缺的现状；同时也满足新的税收政策要求，对于企业减轻生产成本具有积极的意义。
具体实施方式
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明的技术特点。下列实施例中，分别通过掺合料复配、 再生粗骨料强化、外加剂适应性研究，配制固废掺量达70％的C30级大掺量固废混凝土，既提高建 筑垃圾等固废的资源化利用水平，减少天然资源消耗，提高再生混凝土的性能。
实施例1～实施例7的制备方法为：
(1)按复合掺合料重量份称取钢渣、粉煤灰、矿粉，加入混合容器中，混合5min以充分混合， 制得复合掺合料；
(2)按C30级大掺量固废混凝土重量份称取各种原料，按投料顺序加入尾矿机制砂、再生细 骨料、天然砂、复合掺合料、水泥，搅拌30s后，加入带网状甲基硅树脂防水膜的强化再生粗骨料， 搅拌30s，以使干料混合均匀；
(3)在干料中加入部分水和外加剂，搅拌1min，以使骨料表面料浆包裹均匀；再加入剩下的 水和外加剂，搅拌2min出搅拌机。
本实施例所提供的大掺量固废混凝土的强度、稳定性大为提高，是源于选用适应性良好的减水 剂、强化后的再生骨料、优化的骨料级配，合适的大掺量固废混凝土的配比。
其中，尤其是再生骨料的强化，为通过水玻璃溶液、甲基硅酸钾溶液处理，甲基硅酸钾溶液在 再生骨料的表面生成一层网状甲基硅树脂防水膜，起到了降低再生骨料的吸水率的效果；而水玻璃 与Ca(OH)2反应生成水硬性硅酸钙凝胶，水玻璃水解产物与水泥的Ca2+、Al3+生成水化硅酸钙或 铝酸钙，一定程度上促进大掺量固废混凝土早期强度发展。
实施例1：
每m3混凝土取以下重量份数的物质：
P·O42.5水泥181kg，复合掺合料(钢渣∶粉煤灰∶矿粉＝8∶60∶32)182kg，尾矿机制砂351kg， 天然砂424kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度3％、模数3.2水玻璃浸泡10min)1070kg， 聚羧酸减水剂3.63kg，水182kg。
实施例2：
每m3混凝土取以下重量份数的物质：
P·O42.5水泥173kg，复合掺合料(钢渣∶粉煤灰∶矿粉＝50∶10∶40)172kg，尾矿机制砂 362kg，天然砂420kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度1％甲基硅酸钾溶液浸泡5min) 1080kg，聚羧酸减水剂3.11kg，水176kg。
实施例3：
每m3混凝土取以下重量份数的物质：
P·O42.5水泥187kg，复合掺合料(钢渣∶粉煤灰∶矿粉＝20∶50∶30)187kg，尾矿机制砂 351kg，天然砂419kg，强化再生粗骨料1063kg(再生粗骨料经质量浓度1％甲基硅酸钾溶液浸泡5min)，聚羧酸减水剂3.37kg，水194kg。
实施例4：
每m3混凝土取以下重量份数的物质：
P·O42.5水泥173kg，复合掺合料(钢渣∶粉煤灰∶矿粉＝10∶50∶40)172kg，天然砂420kg， 强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度1％甲基硅酸钾溶液浸泡5min)1080kg，聚羧酸减水剂 3.11kg，水159kg。
实施例5：
每m3混凝土取以下重量份数的物质：
P·O42.5水泥187kg，复合掺合料(钢渣∶粉煤灰∶矿粉＝20∶50∶30)187kg，尾矿机制砂351kg， 天然砂419kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度1％甲基硅酸钾溶液浸泡5min)1063kg， 聚羧酸减水剂3.37kg，水165kg。
实施例6：
每m3混凝土取以下重量份数的物质：
P·O42.5水泥175kg，复合掺合料(钢渣∶粉煤灰∶矿粉＝8∶60∶32)175kg，尾矿机制砂348kg， 天然砂429kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度1％甲基硅酸钾溶液浸泡5min)1073kg， 聚羧酸减水剂3.5kg，水178kg。
实施例7：
每m3混凝土取以下重量份数的物质：
P·O42.5水泥168kg，复合掺合料(钢渣∶粉煤灰∶矿粉＝8∶60∶32)168kg，尾矿机制砂346kg， 天然砂440kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度3％、模数3.2水玻璃浸泡10min)1085kg， 聚羧酸减水剂4.03kg，水175kg。
Figure BDA0002765886180000081

Claims (10)

1.一种大掺量固废混凝土，其特征在于：按重量份数计：水泥173～187份、复合掺合料172～187份、尾矿机制砂0～362份、天然砂400～424份、再生细骨料0～313份、带网状甲基硅树脂防水膜的强化再生粗骨料1063～1080份、聚羧酸减水剂0～3.63份、水159～243份。
2.根据权利要求1所述的大掺量固废混凝土，其特征在于：按重量份数计：水泥173～187份、复合掺合料172～187份、尾矿机制砂151～362份、天然砂419～424份、再生细骨料0～151份、带网状甲基硅树脂防水膜的强化再生粗骨料1063～1080份、聚羧酸减水剂3.11～3.63份、水159～195份。
3.根据权利要求1或2所述大掺量固废混凝土，其特征在于：所述的水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1或2所述大掺量固废混凝土，其特征在于：所述的复合掺合料由钢渣、粉煤灰、矿粉按比例复配而成，按重量份数计：钢渣8～20份、粉煤灰50～60份、矿粉30～40份。
5.根据权利要求4所述大掺量固废混凝土，其特征在于：所述钢渣的比表面积＞500cm2/g、28d强度活性指数达到85％以上。
6.根据权利要求4所述大掺量固废混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，经45μm方孔筛筛余的细度≤25％，28d强度活性指数达到75％。
7.根据权利要求4所述大掺量固废混凝土，其特征在于：所述矿粉的比表面积＞400m2/kg，28d强度活性指数达到95％以上。
8.根据权利要求1或2所述大掺量固废混凝土，其特征在于：所述的再生细骨料为建筑垃圾的粒径≤4.75mm的颗粒，细度模数2.5，微粉含量11.2％，其中含砼质颗粒比例≥50％。
9.根据权利要求1或2所述大掺量固废混凝土，其特征在于：所述的强化再生粗骨料为5～25mm连续粒级的颗粒，其中砼质颗粒比例≥80％，吸水率＜5.0％、压碎指标＜14％。
10.一种大掺量固废混凝土的制备方法，其特征在于：其步骤为：
步骤一、按重量份数称取钢渣粉、粉煤灰、矿粉，加入混合容器中，混合5min以充分混合，制得复合掺合料；
步骤二、按权利要求1-12任一所述的大掺量固废混凝土的重量份数称取原料，按投料顺序为：尾矿机制砂、再生细骨料、天然砂、复合掺合料、水泥；搅拌30s后，加入带网状甲基硅树脂防水膜的强化再生粗骨料，搅拌30s，以使干料混合均匀；
步骤三、在干料中加入部分水和外加剂，搅拌1min，以使骨料表面料浆包裹均匀；再加入剩下的水和外加剂，搅拌2min后出搅拌机。
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