CN112608109A - 一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了工业废渣生产利用技术领域的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，本发明利用废矿渣生产的高性能混凝土中添加了聚合物纤维，有效控制混凝土因固塑性收缩、干缩、温度变化等因素产生微裂缝，大大改善混凝土的阻裂抗渗性能，另外还添加了减水剂，可以维持混凝土坍落度和减少拌合用水量，聚合物胶粉可以增加各组分的配合度，所以与普通发泡混凝土相比用于较好的强度，并且添加了利用棉籽蛋白制备的天然蛋白发泡剂，使该混凝土拥有更好的发泡性能，降低建设用料成本。

Description

一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法
技术领域
本发明涉及工业废渣生产利用技术领域，具体为一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法。
背景技术
工业废渣是指在工业生产中，排放出的有毒的、易燃的、有腐蚀性的、传染疾病的、有化学反应性的以及其他有害的固体废物。工业废渣的固体废弃物长期堆存不仅占用大量土地，而且会造成对水系和大气的严重污染和危害。大量采矿废石堆积的结果，毁坏了大片的农田和森林地带。工业有害渣长期堆存，经过雨雪淋溶，可溶成分随水从地表向下渗透。向土壤迁移转化，富集有害物质、使堆场附近土质酸化、碱化、硬化．甚至发生重金属型污染。
废矿渣是采矿和金属冶炼过程中产生的固体工业废渣，随着技术水平的提高，人们开始利用废矿渣生产混凝土，解决了废矿渣的处理问题。但是添加了废矿渣后，混凝土的性能往往会有所下降，为了增加利用废矿渣生产的混凝土的耐久性、工作性、适用性、强度和稳定性，则需要添加其他物质。
聚合物纤维又被称为砼伴纤维，是以独特生产工艺制造而成的高强度束状单丝纤维，加入混凝土中可有效控制混凝土因固塑性收缩、干缩、温度变化等因素产生微裂缝，大大改善混凝土的阻裂抗渗性能。减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。添加这些物质后混凝他的强度会大大提高，但是在一些应用场景下会使建设成本大大增加，比如建筑物内外填充墙砌块、市政供暖管道的保温防腐、人行道和运动场的基层铺设，就需要用到发泡混凝土。但将常用的混凝土发泡剂加入到含有聚合物纤维的混凝土中，往往发泡效果不尽理想。
在我国的新疆地区，除了采矿和冶炼工业发达外，棉花的产量也很丰富，后续生产过程中或产生大量棉籽，因为棉籽中籽仁油含量可达35-45%，蛋白质含量达39%左右，往往被生产成动物饲料。但棉籽中蛋白质含量很高，其蛋白质可以用作生产蛋白类发泡剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，该混凝土在建设中可作为发泡混凝土，不仅添加了聚合物纤维后拥有较高的强度，而且添加了利用棉籽蛋白生产的天然蛋白发泡剂，大大增加了发泡性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，该高性能混凝土的原料按质量份计，包括如下组分：废矿渣45-50份，硅酸盐水泥15-25份，细骨料20-30份，聚合物复合纤维10-15份，聚合物胶粉5-8份，减水剂1.5-2.5份，粗骨料80-100份，天然蛋白发泡剂8-10份，水30-40份；
该高性能混凝土的生产方法包括如下步骤：
1）用棉籽提取制备发泡母液，再与助剂复配制得天然蛋白发泡剂；
2）将废矿渣用球磨机粉碎并放入容器中，与硅酸盐水泥和细骨料翻拌均匀，加水搅拌制得砂浆；
3）向砂浆中加入聚合物复合纤维、聚合物胶粉、减水剂、粗骨料和天然蛋白发泡剂，用搅拌机搅拌均匀。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，该高性能混凝土的原料按质量份计，包括如下组分：废矿渣42-48份，硅酸盐水泥18-23份，细骨料22-28份，聚合物复合纤维12-13份，聚合物胶粉6-7份，减水剂1.8-2.3份，粗骨料85-95份，天然蛋白发泡剂9-10份，水32-38份；
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述细骨料为天然河砂，其含泥量为2.3%。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述聚合物复合纤维为聚丙烯纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的任意一种。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述聚合物胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚物，其固含量为99%，颗粒细度为1-7um。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂，减水率为15%-25%。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述粗骨料为碎石块，其最大粒径为28.5mm，含泥量为0.45%，压碎指标为9.8%。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述天然蛋白发泡剂的原料为棉籽。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，步骤一中所述助剂为十二烷基硫酸钠和β-环糊精。
优选的，如上所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，步骤一中所述天然蛋白发泡剂的具体制备方法为：取100g棉籽，用辊压机压碎并烘干处理后，用粉碎机粉碎得到棉籽粉；将棉籽粉转移到容器中，加入氧化钙15g和适量清水，加热至100℃沸腾后保温水解2小时，沉淀后真空抽滤得到发泡液母液，加入2g十二烷基硫酸钠和2gβ-环糊精，搅拌均匀。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
本发明利用废矿渣生产的高性能混凝土中添加了聚合物纤维，有效控制混凝土因固塑性收缩、干缩、温度变化等因素产生微裂缝，大大改善混凝土的阻裂抗渗性能，另外还添加了减水剂，可以维持混凝土坍落度和减少拌合用水量，聚合物胶粉可以增加各组分的配合度，所以与普通发泡混凝土相比用于较好的强度，并且添加了利用棉籽蛋白制备的天然蛋白发泡剂，使该混凝土拥有更好的发泡性能，降低建设用料成本。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，原材料按质量份数计，方法包括如下步骤：
1）取100g棉籽，用辊压机压碎并烘干处理后，用粉碎机粉碎得到棉籽粉；将棉籽粉转移到容器中，加入适量清水和15氧化钙，加热至100℃沸腾后保温水解2小时，沉淀后真空抽滤得到发泡液母液，加入2g十二烷基硫酸钠和2gβ-环糊精，搅拌均匀，制得天然蛋白发泡剂；
2）将45份废矿渣用球磨机粉碎并放入容器中，加入15份硅酸盐水泥和20份天然河砂翻拌均匀后，再加30份水搅拌均匀制得砂浆；
3）向砂浆中加入10份玄武岩纤维、5份醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、1.5份萘系减水剂、80份碎石块和8份天然蛋白发泡剂，用搅拌机搅拌均匀。
实施例二
一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，原材料按质量份数计，方法包括如下步骤：
1）取100g棉籽，用辊压机压碎并烘干处理后，用粉碎机粉碎得到棉籽粉；将棉籽粉转移到容器中，加入适量清水和15氧化钙，加热至100℃沸腾后保温水解2小时，沉淀后真空抽滤得到发泡液母液，加入2g十二烷基硫酸钠和2gβ-环糊精，搅拌均匀，制得天然蛋白发泡剂；
2）将50份废矿渣用球磨机粉碎并放入容器中，加入25份硅酸盐水泥和30份天然河砂翻拌均匀后，再加40份水搅拌均匀制得砂浆；
3）向砂浆中加入15份玄武岩纤维、8份醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、2.5份萘系减水剂、100份碎石块和10份天然蛋白发泡剂，用搅拌机搅拌均匀。
实施例三
一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，原材料按质量份数计，方法包括如下步骤：
1）取100g棉籽，用辊压机压碎并烘干处理后，用粉碎机粉碎得到棉籽粉；将棉籽粉转移到容器中，加入适量清水和15氧化钙，加热至100℃沸腾后保温水解2小时，沉淀后真空抽滤得到发泡液母液，加入2g十二烷基硫酸钠和2gβ-环糊精，搅拌均匀，制得天然蛋白发泡剂；
2）将48份废矿渣用球磨机粉碎并放入容器中，加入20份硅酸盐水泥和25份天然河砂翻拌均匀后，再加35份水搅拌均匀制得砂浆；
3）向砂浆中加入10份玄武岩纤维、5份醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、2.5份萘系减水剂、80份碎石块和9份天然蛋白发泡剂，用搅拌机搅拌均匀。
实施例四
一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，原材料按质量份数计，方法包括如下步骤：
1）取100g棉籽，用辊压机压碎并烘干处理后，用粉碎机粉碎得到棉籽粉；将棉籽粉转移到容器中，加入适量清水和15氧化钙，加热至100℃沸腾后保温水解2小时，沉淀后真空抽滤得到发泡液母液，加入2g十二烷基硫酸钠和2gβ-环糊精，搅拌均匀，制得天然蛋白发泡剂；
2）将45份废矿渣用球磨机粉碎并放入容器中，加入20份硅酸盐水泥和20份天然河砂翻拌均匀后，再加30份水搅拌均匀制得砂浆；
3）向砂浆中加入10份聚丙烯纤维、5份醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、1.5份萘系减水剂、80份碎石块和8份天然蛋白发泡剂，用搅拌机搅拌均匀。
实施例五
一种抗菌阻燃复合刨花板，原材料按质量份数计，该刨花板的制备方法为：
一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，原材料按质量份数计，方法包括如下步骤：
1）取100g棉籽，用辊压机压碎并烘干处理后，用粉碎机粉碎得到棉籽粉；将棉籽粉转移到容器中，加入适量清水和15氧化钙，加热至100℃沸腾后保温水解2小时，沉淀后真空抽滤得到发泡液母液，加入2g十二烷基硫酸钠和2gβ-环糊精，搅拌均匀，制得天然蛋白发泡剂；
2）将45份废矿渣用球磨机粉碎并放入容器中，加入20份硅酸盐水泥和20份天然河砂翻拌均匀后，再加30份水搅拌均匀制得砂浆；
3）向砂浆中加入10份碳纤维、5份醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、1.5份萘系减水剂、80份碎石块和8份天然蛋白发泡剂，用搅拌机搅拌均匀。
本发明将利用棉籽制备的天然蛋白发泡剂与市场上现售的固体发泡剂、动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂进行了实验对比。准备四个规格一致的无盖塑料方桶，分别标号为样本1、样本2、样本3和样本4，取实施例一中制得的混凝土放入标有样本1的方桶中，再按实施例一中的配比，将天然蛋白发泡剂分别替换为市面购买的固体发泡剂、动物蛋白发泡剂和植物蛋白发泡剂制得其余三种混凝土，再分别放入标有样本2、样本3和样本4的方桶中，每个方桶中的混凝土上表面都与桶口平齐，且制备时间、温度等相关条件完全一致，对每个方桶中的混凝土发泡情况进行记录。
设置发泡后混凝土超过桶口高度为发泡高度，混凝土发泡高度稳定到开始塌陷的时间间隔记录为稳泡时间，结果如下：
表1 同类产品比较
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由表1可知，通过添加本发明制得的天然蛋白发泡剂，利用工业矿渣制得的高性能混凝土的稳泡时间与市面上固体发泡剂相差不大，但发泡效果更好，有利于节省工程建设成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，该高性能混凝土的原料按质量份计，包括如下组分：废矿渣45-50份，硅酸盐水泥15-25份，细骨料20-30份，聚合物复合纤维10-15份，聚合物胶粉5-8份，减水剂1.5-2.5份，粗骨料80-100份，天然蛋白发泡剂8-10份，水30-40份；
该高性能混凝土的生产方法包括如下步骤：
1）用棉籽提取制备发泡母液，再与助剂复配制得天然蛋白发泡剂；
2）将废矿渣用球磨机粉碎并放入容器中，与硅酸盐水泥和细骨料翻拌均匀，加水搅拌制得砂浆；
3）向砂浆中加入聚合物复合纤维、聚合物胶粉、减水剂、粗骨料和天然蛋白发泡剂，用搅拌机搅拌均匀。
2.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，该高性能混凝土的原料按质量份计，包括如下组分：废矿渣42-48份，硅酸盐水泥18-23份，细骨料22-28份，聚合物复合纤维12-13份，聚合物胶粉6-7份，减水剂1.8-2.3份，粗骨料85-95份，天然蛋白发泡剂9-10份，水32-38份。
3.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述细骨料为天然河砂，其含泥量为2.3%。
4.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述聚合物复合纤维为聚丙烯纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述聚合物胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚物，其固含量为99%，颗粒细度为1-7um。
6.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂，减水率为15%-25%。
7.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述粗骨料为碎石块，其最大粒径为28.5mm，含泥量为0.45%，压碎指标为9.8%。
8.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，所述天然蛋白发泡剂的原料为棉籽。
9.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，步骤一中所述助剂为十二烷基硫酸钠和β-环糊精。
10.根据权利要求1所述的一种利用工业废渣生产高性能混凝土的方法，其特征在于，步骤一中所述天然蛋白发泡剂的具体制备方法为：取100g棉籽，用辊压机压碎并烘干处理后，用粉碎机粉碎得到棉籽粉；将棉籽粉转移到容器中，加入氧化钙15g和适量清水，加热至100℃沸腾后保温水解2小时，沉淀后真空抽滤得到发泡液母液，加入2g十二烷基硫酸钠和2gβ-环糊精，搅拌均匀。
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