CN113149536A - 一种再生微粉混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生微粉混凝土及其制备方法，包括以下步骤：S1：选料：包括水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰和再生微粉，所述再生微粉包括混凝土再生微粉(RCP)和砖粉(RBP)；S2：球磨：通过球磨机对所述再生微粉球磨，获取细化再生微粉；S3：配比：按照8:2的比例分别称取所述RCP和RBP，搅拌后获得再生微粉混合料；S4：活化：向所述再生微粉混合料中加入激发剂，所述激发剂的添加量为再生微粉混合料质量的2％‑5％，获得活化再生微粉混合料。可利用再生微粉凝结作用制备成再生微粉混凝土，替换部分水泥，具备提高混凝土性能、减少固体垃圾污染、降低建筑能耗，节约成本等优点。

Description

一种再生微粉混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物回收利用技术领域，具体为一种再生微粉混凝土及其制备方法。
背景技术
固体废弃物资源化利用是国家节能环保和经济可持续发展的重大战略要求。建筑能耗已与工业能耗、交通能耗并列成为我国能源消耗的三大“能耗大户”，建筑节能迫在眉睫，绿色建筑已经上升到国家战略高度。目前，建筑垃圾制备再生粗骨料混凝土技术相对成熟，但在破碎、筛分、球磨、机械强化等工艺制备再生骨料过程中，不可避免地会产生直径小于0.16mm且占原材料质量大约15％的粉末(即再生微粉)。由于再生微粉颗粒细小，容易漂浮于大气中造成二次污染，加剧区域“雾霾”危害；
再生微粉中未水化完全的水泥颗粒可以被“复苏”水化，重新激发活性并产生凝结作用，其反应原理同粉煤灰与水泥的反应机理相一致，再生微粉凝结作用如何重新制备成再生微粉混凝土，提高混凝土性能、改善固体垃圾污染、缩减建筑能耗，已成为重中之重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再生微粉混凝土及其制备方法，以至少解决现有技术建筑固体垃圾处理过程中产生的再生微粉，难以重新得到合理利用，固体垃圾处理压力大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种再生微粉混凝土及其制备方法，包括以下步骤：
S1：选料：包括水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰和再生微粉，所述再生微粉包括混凝土再生微粉(RCP)和砖粉(RBP)；
S2：球磨：通过球磨机对所述再生微粉球磨，获取细化再生微粉；
S3：配比：按照8:2的比例分别称取所述RCP和RBP，搅拌后获得再生微粉混合料；
S4：活化：向所述再生微粉混合料中加入激发剂，所述激发剂的添加量为再生微粉混合料质量的2％-5％，获得活化再生微粉混合料；
S5：称量：按照所需混凝土强度等级称取水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰，并加入所述水泥质量0％-10％的活化再生微粉混合料；
S6：制备：通过搅拌机对S5中的原料搅拌混合，即可获得相应强度等级的混凝土；
S7：测试：将所述混凝土浇筑成混凝土块，养护至规定龄期，通过万能压力试验机测试其抗压强度是否达标。
优选的，S1中选用的所述再生微粉粒径为0.16mm以下。
优选的，所述再生微粉球磨时间为1h左右。
优选的，所述激发剂为Na2SO4、NaOH2、Ca(OH)2或NaHCO3中的一种。
优选的，S7中所述混凝土块尺寸为40mm×40mm×160mm的标准试件，龄期需在28天以上。
本发明提出的一种再生微粉混凝土及其制备方法，有益效果在于：
本发明通过球磨再生微粉，可得到粒径广泛的再生微粉，提升混凝土中颗粒的“紧密堆积”效应，再生微粉(RCP)和砖粉(RBP)按照最佳配比使用，提升替换水泥的再生微粉混凝土的强度，对再生微粉的活化，可进一步提升再生微粉混凝土强度，从而获得满足建筑需求的再生微粉混凝土，因此，可利用再生微粉凝结作用制备成再生微粉混凝土，替换部分水泥，具备提高混凝土性能、减少固体垃圾污染、降低建筑能耗，节约成本等优点。
附图说明
图1为本发明再生微粉掺量与混凝土强度关系图；
图2为本发明球磨时间为0h、1h、2h的RCP和RBP不同掺比，强度为C20的养护天数与混凝土强度关系折线图；
图3为本发明球磨时间为0h、1h、2h的RCP和RBP不同掺比，强度为C30的养护天数与混凝土强度关系折线图；
图4为本发明球磨时间为0h、1h、2h的RCP和RBP不同掺比，强度为C50的养护天数与混凝土强度关系折线图；
图5为本发明C20再生微粉混凝土替代率与抗压强度关系折线图；
图6为本发明C30再生微粉混凝土替代率与抗压强度关系折线图；
图7为本发明C50再生微粉混凝土替代率与抗压强度关系折线图；
图8为本发明C50再生微粉混凝土激发剂添加量与抗压强度关系图；
图9为本发明C50再生微粉混凝土激发剂添加量与抗压强度关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：
实施例1，一种再生微粉混凝土及其制备方法，包括以下步骤：
S1：选料：包括水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰和再生微粉，再生微粉包括混凝土再生微粉(RCP)和砖粉(RBP)，且再生微粉粒径为0.16mm以下；
S2：球磨：通过球磨机对再生微粉球磨，球磨时间为1h左右，获取细化再生微粉，避免过长时间的球磨导致再生微粉颗粒中某一粒径含量过高，保证再生微粉颗粒级配分布广泛，提升混凝土中颗粒的“紧密堆积”效应；
S3：配比：按照8:2的比例分别称取RCP和RBP，搅拌后获得再生微粉混合料；
S4：活化：向再生微粉混合料中加入激发剂，激发剂的添加量为再生微粉混合料质量的3％，获得活化再生微粉混合料，激发再生微粉活性最强，更有助于提高再生微粉混凝土的强度；
激发剂为Na2SO4、NaOH2、Ca(OH)2或NaHCO3中的一种，优选为NaOH2，通过实验研究表明，对激发再生微粉活性效果更加有益；
S5：称量：按照所需混凝土强度等级称取水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰，并加入水泥质量5％的活化再生微粉混合料，当以最优复掺比下的再生微粉用5％的质量替代率替代水泥配制混凝土时，其28d抗压强度最高，利于建筑强度要求高的领域使用；
S6：制备：通过搅拌机对S5中的原料搅拌混合，即可获得相应强度等级的混凝土；
S7：测试：将混凝土浇筑成混凝土块，混凝土块尺寸为40mm×40mm×160mm的标准试件，龄期需在28天以上，通过万能压力试验机测试其抗压强度是否达标，龄期越长，测试出的再生微粉混凝土强度准确性越高。
实施例2，一种再生微粉混凝土及其制备方法，包括以下步骤：
S1：选料：包括水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰和再生微粉，再生微粉包括混凝土再生微粉(RCP)和砖粉(RBP)，且再生微粉粒径为0.16mm以下；
S2：球磨：通过球磨机对再生微粉球磨，球磨时间为1h左右，获取细化再生微粉，避免过长时间的球磨导致再生微粉颗粒中某一粒径含量过高，保证再生微粉颗粒级配分布广泛，提升混凝土中颗粒的“紧密堆积”效应；
S3：配比：按照8:2的比例分别称取RCP和RBP，搅拌后获得再生微粉混合料；
S4：活化：向再生微粉混合料中加入激发剂，激发剂的添加量为再生微粉混合料质量的3％，获得活化再生微粉混合料，激发再生微粉活性最强，更有助于提高再生微粉混凝土的强度；
激发剂为Na2SO4、NaOH2、Ca(OH)2或NaHCO3中的一种，优选为NaOH2，通过实验研究表明，对激发再生微粉活性效果更加有益；
S5：称量：按照所需混凝土强度等级称取水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰，并加入水泥质量10％的活化再生微粉混合料，当以再生微粉用10％的质量替代率替代水泥配制混凝土时，其28d抗压强度下降并不是很大，可用作普通混凝土，减少水泥使用量，降低建筑成本；
S6：制备：通过搅拌机对S5中的原料搅拌混合，即可获得相应强度等级的混凝土；
S7：测试：将混凝土浇筑成混凝土块，混凝土块尺寸为40mm×40mm×160mm的标准试件，龄期需在28天以上，通过万能压力试验机测试其抗压强度是否达标，龄期越长，测试出的再生微粉混凝土强度准确性越高。
研究再生微粉等量取代水泥对混凝土性能的影响，按0％、5％、10％、20％比例经球磨(WZM-5-Ⅱ实验球磨机)1h和2h的混凝土微粉(RCP)、砖微粉(RBP)配制同配合比的混凝土试块，制备了混凝土试块尺寸为150mmx150mmx150mm的C20，C30和C50三种混凝土强度，龄期为7天(d)、14天(d)和28天(d)，测试其抗压强度，在说明书附图1中，从左至右分别为强度C20，C30和C50的折线图，可以看出，C20，C30和C50三种混凝土在各龄期的抗压强度随着再生粉掺量的增多而呈现不断降低的趋势，且C50在28d龄期条件下，其混凝土抗压强度最强，且随着再生粉的掺量的增加抗压强度呈现相增强后减弱的趋势，且当复掺再生微粉的掺量为10％时，混凝土的抗压强度达到最大，抗压强度为55.6MPa。再生微粉作为矿物掺合料部分取代水泥，对混凝土抗压强度没有削弱作用，甚至还有一定的强度增加；
RCP和RBP经球磨时间为0h、1h和2h，以RCP和RBP掺比为10：0、8：2、6：4和4：6的比例配制混合再生微粉，并分别制备三种目标强度(C20、C30和C50)等级的标准立方体试块，测试其抗压强度，结果如说明书附图2-4，由图可知C20、C30和C50这三种强度混凝土的28d抗压强度分别为35.38MPa、48.16MPa和64MPa，经球磨后，不同混掺比例再生微粉前14d强度均无显著影响，但对后期的强度增长有显著效果，且RBP的活性对颗粒细度敏感性明显强于RCP，因此，RCP和RBP掺比8：2，球磨时间为1h为最佳；
在RCP和RBP掺比8：2的基础上，用颗粒优化复掺再生微粉以0％、5％、10％、20％的替代率替代原配合比中的水泥拌制混凝土，配制三种强度等级混凝土(C20,C30,C50)的配合比设计，由说明书附图5-7可知：在一定的掺量内(10％之内)，复掺再生微粉混凝土的抗压强度较普通混凝土没有明显降低；在替代率为5％时，在三个目标强度等级上，再生微粉混凝土的抗压强度甚至得到了一定的增强。这是由于复掺再生微粉优化了混凝土的内部结构，增强了内部颗粒的“紧密堆积”效应，终上所述，水泥最佳替换率为5％；
以上述结论为基础，NaOH2为碱性激发剂，按照0％、1％、2％、3％、4％、5％掺入混凝土中进行活性激发试验，测试其抗折强度和抗压强度，如说明书附图8和9，从激发剂添加量与再生微粉混凝土的抗压强度及抗折强度关系图中可以看出，在一定添加范围内激发剂的掺量增加能有效提高再生微粉混凝土的强度，综合考虑经济性和对再生微粉活性的激发效果，确定NaOH2碱性激发剂的最佳掺量为3％；
总结：以废弃混凝土再生微粉(RCP)与砖粉(RBP)复掺制备混凝土，再生微粉(RCP)与砖粉(RBP)的最佳球磨时间为1h，当复掺比例为(RCP:RBP)＝8:2时，复掺再生微粉混凝土的力学性能指标最优，体现出一定的“超叠加效应”，当以最优复掺比下的再生微粉用5％的质量替代率替代水泥配制混凝土时，其28d抗压强度最高，提升再生微(RCP与砖粉RBP表面活性的激发剂NaOH2最佳掺量为3％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种再生微粉混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选料：包括水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰和再生微粉，所述再生微粉包括混凝土再生微粉(RCP)和砖粉(RBP)；
S2：球磨：通过球磨机对所述再生微粉球磨，获取细化再生微粉；
S3：配比：按照8:2的比例分别称取所述RCP和RBP，搅拌后获得再生微粉混合料；
S4：活化：向所述再生微粉混合料中加入激发剂，所述激发剂的添加量为再生微粉混合料质量的2％-5％，获得活化再生微粉混合料；
S5：称量：按照所需混凝土强度等级称取水、水泥、砂、石、减水剂、硅灰，并加入所述水泥质量0％-10％的活化再生微粉混合料；
S6：制备：通过搅拌机对S5中的原料搅拌混合，即可获得相应强度等级的混凝土；
S7：测试：将所述混凝土浇筑成混凝土块，养护至规定龄期，通过万能压力试验机测试其抗压强度是否达标。
2.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土及其制备方法，其特征在于：S1中选用的所述再生微粉粒径为0.16mm以下。
3.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土及其制备方法，其特征在于：所述再生微粉球磨时间为1h左右。
4.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土及其制备方法，其特征在于：所述激发剂为Na2SO4、NaOH2、Ca(OH)2或NaHCO3中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土及其制备方法，其特征在于：S7中所述混凝土块尺寸为40mm×40mm×160mm的标准试件，龄期需在28天以上。
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