CN112707685B - 一种自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自密实混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明提供的制备方法为将工程渣土依次进行干燥、粉碎和球磨，得到工程渣土微粉；将所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水依次进行混合、造粒和养护，得到免烧渣土颗粒；将建筑废弃物依次进行破碎和筛分，得到再生细骨料；将所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂混合后依次进行成型、脱模和养护，得到自密实混凝土。本发明利用免烧渣土颗粒的粒型集中性(粒型系数趋近1)以及低吸水率而获得高度流动性的特点，与再生细骨料结合运用相得益彰，从而得到一种全新且强度较高的自密实混凝土。

Description

一种自密实混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，市场上现有自密实混凝土制品，其生产原料的粗细骨料均使用天然砂石，造成对自然资源的消耗，不利于可持续发展；与此同时，再生骨料的高吸水率特点，使再生骨料在应用中难以推广，进而其使用范围被限制，此外，随着城市化建设的推进，大量的工程渣土无法得到安全有效处理，致使环境再次被破坏，同时又造成资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自密实混凝土及其制备方法。本发明利用工程渣土和建筑废弃物制备自密实混凝土，实现了资源的再利用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将工程渣土依次进行干燥、粉碎和球磨，得到工程渣土微粉；

将所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水依次进行混合、造粒和养护，得到免烧渣土颗粒；

将建筑废弃物依次进行破碎和筛分，得到再生细骨料；

将所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂混合后依次进行成型、脱模和养护，得到自密实混凝土。

优选地，所述工程渣土微粉的粒径为不大于75微米。

优选地，所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水的质量比为0.8～1.2：0.08～0.1：0.03～0.05：0.02～0.04。

优选地，所述免烧渣土颗粒的粒径为5～20mm。

优选地，所述再生细骨料的粒径为不大于4.75毫米。

优选地，所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂的质量比为1000～1200：400～600：200～300：100～180：20～30：10～15：90～190：0.3～2.75：0.3～0.55。

优选地，所述减水剂的减水率大于25％。

优选地，将所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水依次进行混合、造粒的过程包括以下步骤：

将所述工程渣土微粉和第一水泥放进造粒机中；

将第一水和硅酸钠混合，得到硅酸钠溶液；

将所述造粒机的转速设置为20转每分钟，开始启动所述造粒机，同时将所述硅酸钠溶液喷洒到所述造粒机内，所述喷洒为先持续2秒，停止18秒后再开始喷洒喷水。

优选地，所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂混合的步骤为：

将所述再生细骨料与第一部分第二水混合，得到第一混合料；

将所述第一混合料、免烧渣土颗粒、第二水泥、粉煤灰、矿粉和硅灰混合，得到第二混合料；

将第二部分第二水和混凝土消泡剂混合，得到第三混合料；

将第三部分第二水和减水剂混合，得到第四混合料；

依次将第二混合料、剩余的第二水、第三混合料和第四混合料混合。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的自密实混凝土。

本发明提供了一种自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：将工程渣土依次进行干燥、粉碎和球磨，得到工程渣土微粉；将所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水依次进行混合、造粒和养护，得到免烧渣土颗粒；将建筑废弃物依次进行破碎和筛分，得到再生细骨料；将所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂混合后依次进行成型、脱模和养护，得到自密实混凝土。本发明中，所述免烧渣土颗粒与天然骨料一样，吸水率都很低，强度都较高，但免烧渣土颗粒比天然骨料粒型好，天然骨料棱角多，不利于流动，而免烧渣土颗粒没有棱角，粒型系数趋近于1，对于流动性有促进作用，在同样的条件下配制混凝土，含有免烧渣土颗粒的自密实混凝土的组数比含有天然骨料的自密实混凝土组数的坍落扩展度大于8％～15％；所述再生细骨料本身吸水率较高，但过程也缓慢，且在开始搅拌先用一部分水将再生细骨料湿润，使毛细管充满一点水，在接下来的搅拌中，胶凝材料会渐渐的将毛细孔隙口堵住，使水密封在毛细孔隙中，在后期的养护中，毛细孔隙的水会起到内养护作用，使胶凝材料水化更充分，强度也会随之增大。本发明利用免烧渣土颗粒的粒型集中性(粒型系数趋近1)以及低吸水率而获得高度流动性的特点，与再生细骨料结合运用相得益彰，从而得到一种全新且强度较高的新型可视产品自密实混凝土。本发明不仅减少资源开采和保护生态环境，而且消耗建筑废弃物，推动解决“垃圾围城问题”，具有明显的环保收益、经济效益和综合社会收益。

具体实施方式

本发明提供了一种自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将工程渣土依次进行干燥、粉碎和球磨，得到工程渣土微粉；

将所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水依次进行混合、造粒和养护，得到免烧渣土颗粒；

将建筑废弃物依次进行破碎和筛分，得到再生细骨料；

将所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂混合后依次进行成型、脱模和养护，得到自密实混凝土。

本发明将工程渣土依次进行干燥、粉碎和球磨，得到工程渣土微粉。本发明对所述工程渣土的来源没有特殊的限定，优选除河道淤泥和污泥外，没有其他要求。

在本发明中，所述工程渣土微粉的粒径优选为不大于75微米。

在本发明中，所述干燥优选为晒干或者烘干，使含水率优选小于或等于1wt％，以便于粉碎、球磨得到微粉。

在本发明中，所述粉碎优选使用圆锥式破碎机，所述圆锥式破碎机生产出来的产品棱角较少，有利于增大混凝土的流动性。

在本发明中，所述球磨的时间优选为大于等于20min。

所述球磨完成后，本发明优选将所得球磨料放到振动筛进行筛分，筛除大于或等于0.075毫米粒径的颗粒，得到所述工程渣土微粉。在本发明中，所述大于或等于0.075毫米粒径的颗粒优选重新放到球磨机去球磨。

得到工程渣土微粉后，本发明将所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水依次进行混合、造粒和养护，得到免烧渣土颗粒。

在本发明中，所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水的质量比优选为0.8～1.2：0.08～0.1：0.03～0.05：0.02～0.04，更优选为0.95～1.1：0.09～0.1：0.045～0.05：0.02～0.03。

在本发明中，将所述工程渣土微粉、第一水泥、硅酸钠和第一水依次进行混合、造粒的过程优选包括以下步骤：

将所述工程渣土微粉和第一水泥放进造粒机中；

将第一水和硅酸钠混合，得到硅酸钠溶液；

将所述造粒机的转速设置为20转每分钟，开始启动所述造粒机，同时将所述硅酸钠溶液喷洒到所述造粒机内，所述喷洒为先持续2秒，停止18秒后再开始喷洒喷水。

在本发明中，所述将第一水和硅酸钠混合优选在可以喷水的容器中进行。

在本发明中，所述喷洒是一个动态过程，颗粒的形成是由一层层薄薄的胶凝材料和微粉组成，如果一次性喷洒，水就会渗透到下一层，在滚动造粒过程中，表层就会与下一层黏在一起，导致表面层较厚，在滚动过程受压时，表面层就不会被压制很密实，从而影响颗粒的密实度，进一步影响颗粒的强度，其实表面层越薄越好，形成的颗粒就会越密实，强度就越高。

所述造粒的过程中，本发明优选每隔2小时暂停所述造粒机一次，然后把所述造粒机里的混合料倒出来，放在筛分机里筛分，筛除粒径小于5.0mm和粒径大于20mm的颗粒，粒径小于5.0mm的颗粒优选转回放到造粒机里继续造粒，粒径大于20.0mm的颗粒优选当作废料弃掉。

在本发明中，所述免烧渣土颗粒(粗骨料)的粒径优选为5～20mm，若粗骨料粒径大于20mm，会影响混凝土的流动性，若粒径小于5mm，会影响到混凝土的强度。

在本发明中，所述养护优选在阴凉处养护7天，所述养护的温度优选为18～24℃，若温度过高，水分会蒸发较快，不利于胶凝材料的反应，若温度过低，也会影响到胶凝材料的水化反应；所述养护的湿度优选为40～70％，若湿度过低，影响到胶凝材料水化反应，湿度过高，颗粒表面会有明水，从而会带走颗粒里面的碱性氧化物，也会影响到强度，也会使颗粒泛碱，影响到颗粒的美观。

本发明将建筑废弃物依次进行破碎和筛分，得到再生细骨料(再生砂)。

在本发明中，所述再生细骨料的粒径优选为不大于4.75毫米。

本发明对所述建筑废弃物的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。本发明优选在使用过程中混合使用不同种类的建筑废弃物，更优选为废弃混凝土块、红转、加气砖和其他种类的建筑废弃物的混合物，所述混合物中红砖和加气砖的质量比分含量优选为40％以内，更优选为10％。

在本发明中，所述建筑废弃物为拆除人工制成的建筑物及构筑物，包括地下部分的建筑物和构筑物。

本发明优选将所述建筑废弃物经人工分拣去除掉木材、塑料、金属、布料有害成分，再进行破碎。

在本发明中，所述破碎优选在圆锥式破碎机中破碎。

在本发明中，所述筛分优选在筛分机中进行。

在本发明中，所述再生细骨料具有质量轻，收缩量小的优点，在应用方面的优势是再生细骨料制成的混凝土比天然骨料制成的混凝土收缩量小，收缩量大会有裂缝产生，发生工程事故，所述再生细骨料恰恰有效解决了这个问题，在成本上的优势是价格低，而且来源广泛，对于环境，对于可持续发展都有积极作用。

在本发明中，所述再生细骨料的饱和吸水率优选为3％～10％之间，吸水率较高一点，吸水率主要是指毛细孔隙吸水，毛细孔隙吸水较慢，在水吸进去的同时，毛细孔隙里的空气也要排出来，这就会形成一个对峙局面，毛细孔隙里的空气排不出来，毛细孔隙外边缘的水进不去，所以吸水比较慢，需要时间调和，而在这个时间段足以把混凝土制作好且浇筑完成。

得到免烧渣土颗粒和再生细骨料后，本发明将所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂混合后依次进行成型、脱模和养护，得到自密实混凝土。

在本发明中，所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂的质量比优选为1000～1200：400～600：200～300：100～180：20～30：10～15：90～190：0.3～2.75：0.3～0.55。

在本发明中，所述减水剂的减水率优选大于25％。在本发明中，所述减水剂优选不添加任何外加剂的减水剂母液。

在本发明中，所述消泡剂的消泡性(国家标准≤30秒)及粘度(国家标准200-280)符合国家标准即可。

在本发明中，所述免烧渣土颗粒、再生细骨料、第二水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、第二水、混凝土消泡剂和减水剂混合的步骤优选为：

将所述再生细骨料与第一部分第二水混合，得到第一混合料；

将所述第一混合料、免烧渣土颗粒、第二水泥、粉煤灰、矿粉和硅灰混合，得到第二混合料；

将第二部分第二水和混凝土消泡剂混合，得到第三混合料；

将第三部分第二水和减水剂混合，得到第四混合料；

依次将第二混合料、剩余的第二水、第三混合料和第四混合料混合。

在本发明中，所述第二部分第二水和混凝土消泡剂的体积比优选为1:1。

在本发明中，所述第三部分第二水和减水剂的体积比优选为1:1。

在本发明中，所述第二部分第二水、第三部分第二水和剩余的第二水的质量总和与所述第一部分第二水的质量比优选为1:1。

本发明优选所述第二混合料与剩余的第二水拌合均匀后再依次添加第三混合料和第四混合料。

在本发明中，所述混合均优选在搅拌机中进行。

在本发明中，所述成型优选在已刷好脱模剂的模具中成型，在所述成型的过程中优选不用插捣也不用振动。本发明对所述脱模剂的具体种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。

在本发明中，所述养护优选为自然养护。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的自密实混凝土。

为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的自密实混凝土及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

a、将工程渣土晒干至含水率为1wt％，然后在圆锥式破碎机进行粉碎，然后放到球磨机球磨，球磨时间30分钟，将得到的物料放到振动筛去进行筛分，筛除大于或等于0.075毫米的粒径的颗粒(此部分物料可以重新放到球磨机去球磨)，只要粒径小于0.075毫米的颗粒，得到工程渣土微粉。

称量物料：将工程渣土微粉与水泥、硅酸钠、水按质量比为0.8：0.08：0.03：0.02称量各物料质量，先将工程渣土微粉和水泥放进造粒机中，同时将水和硅酸钠混合在一起(需要均匀混合)装在可以喷水的容器中，造粒机设置的转速为20转每分钟，当造粒机开始启动的那一刻，装有水和硅酸钠混合在一起的喷水容器开始喷水，喷水时间持续为2秒，停止18秒后又开始喷水，如此反复持续下去，每隔2小时暂停造粒机一次，然后把造粒机里的混合料倒出来，放在筛分机里筛分，筛除粒径小于5.0mm和粒径大于20mm的颗粒，粒径小于5.0mm的颗粒转回放到造粒机里继续造粒，粒径大于20.0mm的颗粒当作废料弃掉，将得到的物料放在阴凉处养护(18℃，湿度为40％)7天即可得到免烧渣土颗粒。

制作再生细骨料(再生砂)：1分拣：将对收集到的建筑废弃物大致人工分拣去除掉木材、塑料、金属、布料有害成分后，再放到圆锥式破碎机破碎后进行筛分，筛除粒径大于4.75mm的颗粒，即可得到再生细骨料(再生砂)。

按免烧渣土颗粒：再生细骨料：水泥：粉煤灰：矿粉：硅灰：水：混凝土消泡剂：减水剂质量比＝1000：400：200：100：20：10：90：0.3：0.3称取原料，先将再生细骨料与称好的水的一半倒进搅拌机搅拌2分钟，使其湿润，再将免烧渣土颗粒、水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰倒进搅拌机中搅拌，与此同时，将剩下一半的水的一部分分别倒进装有混凝土消泡剂及减水剂的容器中(该过程中使用的水的体积分别与混凝土消泡剂及减水剂的体积相同)，使水与混凝土消泡剂及减水剂分别混合在一起，待搅拌机中的料搅拌均匀后，将剩余的水倒进搅拌机中搅拌，观察到拌合物全部湿润后，把装有减水剂与水混合在一起的容器的溶液倒进搅拌机中搅拌，搅拌3分钟，然后再把装有混凝土消泡剂与水混合在一起的容器的溶液倒进搅拌机中搅拌，搅拌10分钟，得到拌合物。

得到的拌合物倒进已刷好脱模剂的模具中成型，在成型的过程中不用插捣也不用振动。

将成型好的拌合物脱模，然后自然养护，即可以得到利用工程渣土与再生细骨料制成的自密实混凝土。

对本实施例制得的自密实混凝土进行性能测试，结果如下：

扩展时间(国家标准，VS1等级，≥2s，且在40s内完成，)在实验过程中，扩展时间为14s，3天强度为32MPa，28天强度为48MPa。

实施例2

a、将工程渣土晒干至含水率为0.5wt％，然后在圆锥式破碎机进行粉碎，然后放到球磨机球磨，球磨时间20分钟，将得到的物料放到振动筛去进行筛分，筛除大于或等于0.075毫米的粒径的颗粒(此部分物料可以重新放到球磨机去球磨)，只要粒径小于0.075毫米的颗粒，得到工程渣土微粉。

称量物料：将工程渣土微粉与水泥、硅酸钠、水按质量比为1.2：0.1：0.05：0.04称量各物料质量，先将工程渣土微粉和水泥放进造粒机中，同时将水和硅酸钠混合在一起(需要均匀混合)装在可以喷水的容器中，造粒机设置的转速为20转每分钟，当造粒机开始启动的那一刻，装有水和硅酸钠混合在一起的喷水容器开始喷水，喷水时间持续为2秒，停止18秒后又开始喷水，如此反复持续下去，每隔2小时暂停造粒机一次，然后把造粒机里的混合料倒出来，放在筛分机里筛分，筛除粒径小于5.0mm和粒径大于20mm的颗粒，粒径小于5.0mm的颗粒转回放到造粒机里继续造粒，粒径大于20.0mm的颗粒当作废料弃掉，将得到的物料放在阴凉处养护(24℃，湿度为30％)7天即可得到免烧渣土颗粒。

制作再生细骨料(再生砂)：1分拣：将对收集到的建筑废弃物大致人工分拣去除掉木材、塑料、金属、布料有害成分后，再放到圆锥式破碎机破碎后进行筛分，筛除粒径大于4.75mm的颗粒，即可得到再生细骨料(再生砂)。

按免烧渣土颗粒：再生细骨料：水泥：粉煤灰：矿粉：硅灰：水：混凝土消泡剂：减水剂质量比＝1200：600：300：180：30：15：190：2.75：0.55称取原料，先将再生细骨料与称好的水的一半倒进搅拌机搅拌2分钟，使其湿润，再将免烧渣土颗粒、水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰倒进搅拌机中搅拌，与此同时，将剩下一半的水的一部分分别倒进装有混凝土消泡剂及减水剂的容器中(该过程中使用的水的体积分别与混凝土消泡剂及减水剂的体积相同)，使水与混凝土消泡剂及减水剂分别混合在一起，待搅拌机中的料搅拌均匀后，将剩余的水倒进搅拌机中搅拌，观察到拌合物全部湿润后，把装有减水剂与水混合在一起的容器倒进搅拌机中搅拌，搅拌3分钟，然后再把装有混凝土消泡剂与水混合在一起的容器的溶液倒进搅拌机中搅拌，搅拌10分钟，得到拌合物。

得到的拌合物倒进已刷好脱模剂的模具中成型，在成型的过程中不用插捣也不用振动。

将成型好的拌合物脱模，然后自然养护，即可以得到利用工程渣土与再生细骨料制成的自密实混凝土。

对本实施例制得的自密实混凝土进行性能测试，结果如下：

扩展时间(国家标准，VS1等级，≥2s，且在40s内完成，)在实验过程中，扩展时间为12s，3天强度为48MPa，28天强度为63MPa。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种自密实混凝土的制备方法，其特征在于，具体为以下步骤：

将工程渣土晒干至含水率为0.5wt％，然后在圆锥式破碎机进行粉碎，然后放到球磨机球磨，球磨时间20分钟，将得到的物料放到振动筛去进行筛分，筛除大于或等于0.075毫米的粒径的颗粒，此部分物料重新放到球磨机去球磨，只要粒径小于0.075毫米的颗粒，得到工程渣土微粉；

称量物料：将工程渣土微粉与水泥、硅酸钠、水按质量比为1.2：0.1：0.05：0.04称量各物料，先将工程渣土微粉和水泥放进造粒机中，同时将水和硅酸钠混合在一起，均匀混合，装在喷水的容器中，造粒机设置的转速为20转每分钟，当造粒机开始启动的那一刻，装有水和硅酸钠的喷水容器开始喷水，喷水时间持续为2秒，停止18秒后又开始喷水，如此反复持续下去，每隔2小时暂停造粒机一次，然后把造粒机里的混合料倒出来，放在筛分机里筛分，筛除粒径小于5.0mm和粒径大于20mm的颗粒，粒径小于5.0mm的颗粒转回放到造粒机里继续造粒，粒径大于20.0mm的颗粒当作废料弃掉，将得到的物料放在阴凉处养护7天即可得到免烧渣土颗粒，养护温度24℃，湿度为30％；

制作再生细骨料：分拣：将收集到的建筑废弃物人工分拣去除掉木材、塑料、金属、布料有害成分后，再放到圆锥式破碎机破碎后进行筛分，筛除粒径大于4.75mm的颗粒，即可得到再生细骨料；

按免烧渣土颗粒：再生细骨料：水泥：粉煤灰：矿粉：硅灰：水：混凝土消泡剂：减水剂质量比＝1200：600：300：180：30：15：190：2.75：0.55称取原料，先将再生细骨料与称好的水的一半倒进搅拌机搅拌2分钟，使其湿润，再将免烧渣土颗粒、水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰倒进搅拌机中搅拌，与此同时，将剩下一半的水的一部分分别倒进装有混凝土消泡剂和减水剂的容器中，过程中使用的水的体积分别与混凝土消泡剂和减水剂的体积相同，使水与混凝土消泡剂和减水剂分别混合在一起，待搅拌机中的料搅拌均匀后，将剩余的水倒进搅拌机中搅拌，观察到拌合物全部湿润后，把减水剂与水的混合溶液倒进搅拌机中搅拌，搅拌3分钟，然后再把混凝土消泡剂与水的混合溶液倒进搅拌机中搅拌，搅拌10分钟，得到拌合物；

得到的拌合物倒进已刷好脱模剂的模具中成型，在成型的过程中不用插捣也不用振动；

将成型好的拌合物脱模，然后自然养护，即得到利用工程渣土与再生细骨料制成的自密实混凝土。

2.权利要求1所述的制备方法制得的自密实混凝土。