CN113354342A - 一种再生微粉混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种再生微粉混凝土及其制备方法，所述再生微粉混凝土包括以下重量份的组分：水泥400~430份，细骨料750~800份，粗骨料1100~1200份，外加剂6~12份，改性微粉掺料40~50份和水150~170份；所述改性微粉掺料包括以下重量份的组分：粉煤灰6~12份，硅灰4~8份，再生微粉掺合料6~18份；所述再生微粉掺合料包括以下重量份的组分：再生混凝土微粉4~15份，砖粉1~3份。本发明再生微粉混凝土凝结时间较快，早期强度增加较快，后期强度较稳定；在混凝土中掺入由建筑垃圾粉末、砖粉的再生建筑微粉，回收利用了建筑废物，节约了资源，降低了成本，减少建筑垃圾的堆放，较为环保；原料易得，成本低，制备工艺操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。

Description

一种再生微粉混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种再生微粉混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土在建筑业中的应用极为广泛，大量以废旧混凝土和红砖为主的建筑拆除垃圾不断产生，会对环境造成严重的污染，所以为了保护坏境、节省资源，建筑垃圾再生利用技术迫在眉睫。
研究发现只要再生微粉掺量合理，混凝土能发挥出较好的性能，能显著地改善混凝土界面结构的致密性，有利于混凝土强度增加。再生砖粉和再生混凝土粉均具有一定的反应活性，然而对于二者混合后的复合微粉作为辅助性胶凝材料对混凝土力学性能影响的微观机理鲜有报道。
国家经济社会的持续发展对建筑工程提出了越来越高的质量要求。现今结合环境保护需要，建筑垃圾再生微粉高强混凝土的需求愈发明显。而我国的再生微粉混凝土质量普遍偏低，用以生产的再生微粉混凝土强度受限，强度难以突破。
中国专利文献上公开了“一种再生微粉混凝土”，其申请公布号为CN 111635192A，该发明的原料按重量份包括：水泥100份、再生混凝土微粉43～45份、纳米二氧化硅1.45～4.5份、细骨料158～166份、粗骨料395～410份、减水剂0.85～0.9份、水55～56.9份，以及体积掺量为0～1.5％的钢纤维，该发明以水泥、再生混凝土微粉及粗细骨料为主要原材料，并掺入不同掺量的纳米二氧化硅和钢纤维，最终制备出性能良好的再生微粉混凝土。但是，该再生微粉混凝土中掺入了纳米二氧化硅和钢纤维，虽具有良好的和易性，但为了使其具有一定强度但难免提高了造价。
于此本团队将参考现有传统的高强混凝土经验，试图寻找一种可以取代钢纤维的材料，发现传统高强混凝土均有使用粉煤灰的习惯，而实验发现由于粉煤灰的使用，导致凝结时间延长得越多，而凝结时间延长会影响混凝土的早期强度，使得混凝土的早期强度较低。
因此，研发一种以工业废弃物再生微粉作为掺合料，且凝结时间短，早期强度高的混凝土具有重要的研究意义。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种凝结时间短、早期强度高的再生微粉混凝土。
本发明还提供了一种再生微粉混凝土的制备方法，原料易得，成本低，利用建筑废弃物，有利于环保，变废为宝，制备工艺操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种再生微粉混凝土，包括以下重量份的组分：
水泥360～～430份，细骨料750～800份，粗骨料1100～1200份，外加剂6～12份，改性微粉掺料22.5～90份和水150～170份；所述改性微粉掺料包括以下重量份的组分：粉煤灰6～12份，硅灰4～8份，再生微粉掺合料6～18份；所述再生微粉掺合料包括以下重量份的组分：再生混凝土微粉4～15份，砖粉1～3份。
本发明采用改性微粉掺料作为混凝土掺合料，降低了混凝土的成本，有利于环保，能变废为宝。在强度方面高性能混凝土的早期抗压强度主要取决于水灰比，早期抗压强度随硅灰掺量的增加即有效水灰比的增大而降低，但是降低了混凝土的后期抗压强度，而小的球状再生混凝土微粉颗粒可填充水泥颗粒之间的部分空间，使细颗粒的粒度分布更为合理，一定程度上提高了混凝土的后期强度。由于再生微粉混凝土中各原料的用量更加精确，使得制成的混凝土凝结时间较快，早期强度增加较快，后期强度较稳定。在混凝土中掺入由建筑垃圾粉末、砖粉的再生建筑微粉，回收利用了建筑废物，节约了资源，降低了成本，减少建筑垃圾的堆放，较为环保。
作为优选，所述再生微粉掺合料的粒径＜0.16mm，比表面积＞350m2/kg。
作为优选，所述粗骨料为石子，所述石子的粒径为5～31.5mm的连续级配，含泥量为0.2～0.5wt％。
作为优选，所述细骨料为河砂，所述河砂的细度模数为2.8～3.0，含泥量为2.0～2.4wt％。
作为优选，所述细骨料还包括人工砂，所述人工砂为粗砂，细度模数为3.1～3.3，石粉含量为1.9～2.3％。
河砂的硬度高、耐磨性好，黏土等有害杂质含量少，使混凝土的耐冲刷性好，细度模数适宜，使混凝土有较好的工作性，施工和易性好，易搅拌，能填充于粗骨料之间的孔隙内，提高混凝土的密实度和强度，降低混凝土中孔隙率，减少混凝土离析、泌水，提高混凝土强度；石子中含泥量适宜，能够有效提高混凝土的强度，避免颗粒较大，使得骨料之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，与河砂、粉煤灰形成合理级配，可提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的强度和耐磨性能。
作为优选，所述外加剂为聚羧酸减水剂，所述聚羧酸减水剂的减水率为≥15％。聚羧酸减水剂对水泥的水化有一定的促进作用，能吸附于颗粒表面，增大颗粒间的相互排斥作用，促使水泥颗粒分散，从而释放絮凝体包裹的水，达到减水的目的，使水泥浆体的粘度下降，流动性提高。
作为优选，所述硅灰的粒级为1250目，比表面积为20～28m2/g，28天活性指数为92％。
作为优选，所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)≤12％，需水量比为95～98％，烧失量为≤4.5％，28天活性指数为96％。
本发明通过复掺三种粒径大小不一、颗粒形貌不同的粉体材料，可以与水泥粉体材料之间形成粉体胶凝材料的级配效应，不同粒径的颗粒可以填充在水泥凝胶体内部的孔隙当中，发挥微集料填充作用，并且粉煤灰、硅灰等矿物掺合料的二次水化作用可以形成新的水化产物使得混凝土内部更加密实，提高了再生微粉混凝土的后期强度。
作为优选，所述再生微粉掺合料按照以下方法制得：将再生混凝土微粉烘干，控制含水量≤0.3％；然后与砖粉混合均匀后进行研磨，得再生微粉掺合料。再生混凝土微粉及砖粉是以废弃混凝土或废弃砂浆经破碎、筛分获得的粒径小于0.16mm的颗粒。
一种再生微粉混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将再生混凝土微粉烘干，控制含水量≤0.3％；然后与砖粉混合均匀后进行研磨，得再生微粉掺合料；
(2)在再生微粉掺合料中加入粉煤灰和硅灰，混合均匀后得改性微粉掺料；
(3)在改性微粉掺料中加入粗骨料、75％水、50％细骨料，一次搅拌后，再加入外加剂、水泥、剩余的50％细骨料和剩余的75％水；二次搅拌，得再生微粉水泥砂浆；由于改性微粉掺料的存在不同于传统高强混凝土，宜内先容以部分水、水泥及掺合料在机内拌合后，再加入砂、石及剩余水，并适当延长拌合时间。
(4)将再生微粉水泥砂浆一次装入试模，养护1d后脱模取出，放入温度18～22℃，湿度大于等于95％的混凝土养护室养护7～28d，即得再生微粉混凝土。
由于借鉴传统高强混凝土决定采用改性微粉掺料替换30％的水泥是合理的。
作为优选，步骤(3)中，一次搅拌采用手动搅拌，搅拌时间为15～30s；改性微粉掺料中硅灰于其余微粉粒径相差较大，如果用砂浆搅拌机进行拌和可能导致复合材料的拌和不够充分，复合材料的拌和不够均匀导致再生微粉胶砂的性能达不到预期效果，所以改性微粉掺料的拌和采用人工拌和的方法。
二次搅拌采用机械搅拌。二次搅拌的搅拌时间比普通混凝土延长20～25％或50～60s。切忌将再生微粉掺合料加入已拌和的混凝土中。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明再生微粉混凝土凝结时间较快，早期强度增加较快，后期强度较稳定；
(2)在混凝土中掺入由建筑垃圾粉末、砖粉的再生建筑微粉，回收利用了建筑废物，节约了资源，降低了成本，减少建筑垃圾的堆放，较为环保；
(3)原料易得，成本低，制备工艺操作简单，对设备无特殊要求，易于产业化。
附图说明
图1是实施例1的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
一种再生微粉混凝土，包括以下组分：
水泥427.5kg，河砂，(细度模数为2.8～3.0，含泥量为2.0～2.4wt％)770kg，石子(粒径为5～31.5mm的连续级配，含泥量为0.2～0.5wt％)1108kg，聚羧酸减水剂(减水率为≥15％)10kg，改性微粉掺料22.5kg和水158kg；
改性微粉掺料包括以下组分：粉煤灰(F类II级粉煤灰，细度≤12％，需水量比为95～98％，烧失量为≤4.5％，28天活性指数为96％)6kg，硅灰(粒级为1250目，比表面积为20～28m2/g，28天活性指数为92％)4kg，再生微粉掺合料(粒径＜0.16mm，比表面积＞350m2/kg)12.5g(再生混凝土微粉11kg，砖粉1.5kg)；
参照图1所示的工艺流程图，按照上述配方制备再生微粉混凝土，包括以下步骤：
(1)将再生混凝土微粉烘干，控制含水量≤0.3％；然后与砖粉混合均匀后进行研磨，得再生微粉掺合料；
(2)在再生微粉掺合料中加入粉煤灰和硅灰，混合均匀后得改性微粉掺料；
(3)在改性微粉掺料中加入粗骨料、75％水、50％细骨料，手动一次搅拌后，再加入聚羧酸减水剂、水泥、剩余的50％细骨料和剩余的75％水；机械二次搅拌，得再生微粉水泥砂浆；
(4)将再生微粉水泥砂浆一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口，该混凝土早强的性能会使终凝时间提前，在抹面时应加注意；同时掺加硅灰会提高混凝土的粘滞性和大幅度减少泌水，使抹面稍显困难；
(5)养护1d后脱模取出，放入温度20±2℃，湿度大于等于95％的混凝土养护室养护7d、14d、28d，即得到所述的一种可替代水泥的再生微粉混凝土。
实施例2
一种再生微粉混凝土，包括以下组分：
水泥427.5kg，细骨料(细度模数为2.8～3.0，含泥量为2.0～2.4wt％)750kg，粗骨料(粒径为5～31.5mm的连续级配，含泥量为0.2～0.5wt％)1200kg，外加剂12kg，改性微粉掺料22.5kg和水150kg；
改性微粉掺料包括以下组分：粉煤灰(F类II级粉煤灰，细度≤12％，需水量比为95～98％，烧失量为≤4.5％，28天活性指数为96％)7kg，硅灰(粒级为1250目，比表面积为20～28m2/g，28天活性指数为92％)6kg，再生微粉掺合料(粒径＜0.16mm，比表面积＞350m2/kg)9.5kg(再生混凝土微粉7.5kg，砖粉2kg)；
参照图1所示的工艺流程图，按照上述配方制备再生微粉混凝土，包括以下步骤：
(1)将再生混凝土微粉烘干，控制含水量≤0.3％；然后与砖粉混合均匀后进行研磨，得再生微粉掺合料；
(2)在再生微粉掺合料中加入粉煤灰和硅灰，混合均匀后得改性微粉掺料；
(3)在改性微粉掺料中加入粗骨料、75％水、50％细骨料，手动一次搅拌后，再加入聚羧酸减水剂(减水率为≥15％)、水泥、剩余的50％细骨料和剩余的75％水；机械二次搅拌，得再生微粉水泥砂浆；
(4)将再生微粉水泥砂浆一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口，该混凝土早强的性能会使终凝时间提前，在抹面时应加注意；同时掺加硅灰会提高混凝土的粘滞性和大幅度减少泌水，使抹面稍显困难；
(5)养护1d后脱模取出，放入温度20±2℃，湿度大于等于95％的混凝土养护室养护7d、14d、28d，即得到所述的一种可替代水泥的再生微粉混凝土。
实施例3
一种再生微粉混凝土，包括以下组分：
水泥427.5kg，细骨料(河砂，细度模数为2.8～3.0，含泥量为2.0～2.4wt％)750～800kg，粗骨料(石子，粒径为5～31.5mm的连续级配，含泥量为0.2～0.5wt％)1100～1200kg，外加剂6～12kg，改性微粉掺料22.5kg和水150～170kg；
改性微粉掺料包括以下组分：粉煤灰(F类II级粉煤灰，细度≤12％，需水量比为95～98％，烧失量为≤4.5％，28天活性指数为96％)10kg，硅灰(粒级为1250目，比表面积为20～28m2/g，28天活性指数为92％)7.5kg，再生微粉掺合料(粒径＜0.16mm，比表面积＞350m2/kg)5kg(再生混凝土微粉4kg，砖粉1kg)。
参照图1所示的工艺流程图，按照上述配方制备再生微粉混凝土，包括以下步骤：
(1)将再生混凝土微粉烘干，控制含水量≤0.3％；然后与砖粉混合均匀后进行研磨，得再生微粉掺合料；
(2)在再生微粉掺合料中加入粉煤灰和硅灰，混合均匀后得改性微粉掺料；
(3)在改性微粉掺料中加入粗骨料、75％水、50％细骨料，手动一次搅拌后，再加入聚羧酸减水剂(减水率为≥15％)、水泥、剩余的50％细骨料和剩余的75％水；机械二次搅拌，得再生微粉水泥砂浆；
(4)将再生微粉水泥砂浆一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口，该混凝土早强的性能会使终凝时间提前，在抹面时应加注意；同时掺加硅灰会提高混凝土的粘滞性和大幅度减少泌水，使抹面稍显困难；
(5)养护1d后脱模取出，放入温度20±2℃，湿度大于等于95％的混凝土养护室养护7d、14d、28d，即得到所述的一种可替代水泥的再生微粉混凝土。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，水泥405kg，改性微粉掺料45kg，其余组分及工艺完全相同。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，水泥360kg，改性微粉掺料90kg，其余组分及工艺完全相同。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，水泥450kg，未添加改性微粉掺料，其余组分及工艺完全相同。
对实施例1-5及对比例1制得的混凝土的性能做检测，检测方法如下：
(1)取出试件，先检查其尺寸及形状，相对两面应平行。量出棱边长度，精确至1mm。试件受力截面积按其与压力机上下接触面的平均值计算。在破型前，保持试件原有湿度，在试验时擦干试件；
(2)以成型时侧面为上下受压面，试件中心应与压力机几何对中；
(3)取0.5～0.8MPa/s的加荷速度,当试件接近破坏而开始迅速变形时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，记下破坏极限荷载F(N)；
(4)以3个试件测算算术平均值为测定值，计算精确至0.1MPa。
检测结果如表1所示：
表1.实施例1-5及对比例1的混凝土配方及检测结果
Figure BDA0003081249990000071
从表1中可以看出，复掺再生混凝土微粉、粉煤灰和硅灰后，随着替代率的增加，复合掺合料混凝土的呈现先增强后降低的趋势，在取代率为10％时(实施例4)，强度最高，达到65.5Mpa。强度增长速度较单掺时要快。说明再生微粉复合参合料对混凝土的性能起到了一定的改善作用。其主要原因是当复掺这三种粒径大小不一、颗粒形貌不同的粉体材料时，可以与水泥粉体材料之间形成粉体胶凝材料的级配效应，不同粒径的颗粒可以填充在水泥凝胶体内部的孔隙当中，发挥微集料填充作用，并且粉煤灰、硅灰等矿物掺合料的二次水化作用可以形成新的水化产物使得混凝土内部更加密实。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种再生微粉混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：
水泥360~430份，细骨料750~800份，粗骨料1100~1200份，外加剂6~12份，改性微粉掺料22.5~90份和水150~170份；所述改性微粉掺料包括以下重量份的组分：粉煤灰6~12份，硅灰4~8份，再生微粉掺合料6~18份；所述再生微粉掺合料包括以下重量份的组分：再生混凝土微粉4~15份，砖粉1~3份。
2.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土，其特征在于，所述再生微粉掺合料的粒径＜0.16mm，比表面积＞350m2/kg。
3.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土，其特征在于，所述粗骨料为石子，所述石子的粒径为5~31.5mm的连续级配，含泥量为0.2~0.5wt%。
4.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土，其特征在于，所述细骨料为河砂，所述河砂的细度模数为2.8~3.0，含泥量为2.0~2.4wt%。
5.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土，其特征在于，所述外加剂为聚羧酸减水剂，所述聚羧酸减水剂的减水率为≥15%。
6.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土，其特征在于，所述硅灰的粒级为1250目，比表面积为20~28m2/g，28天活性指数为92%。
7.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，细度≤12%，需水量比为95~98%，烧失量为≤4.5%，28天活性指数为96%。
8.根据权利要求1所述的一种再生微粉混凝土，其特征在于，所述再生微粉掺合料按照以下方法制得：将再生混凝土微粉烘干，控制含水量≤0.3%；然后与砖粉混合均匀后进行研磨，得再生微粉掺合料。
9.一种如权利要求1-8任一所述的再生微粉混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将再生混凝土微粉烘干，控制含水量≤0.3%；然后与砖粉混合均匀后进行研磨，得再生微粉掺合料；
（2）在再生微粉掺合料中加入粉煤灰和硅灰，混合均匀后得改性微粉掺料；
（3）在改性微粉掺料中加入粗骨料、75%水、50%细骨料，一次搅拌后，再加入外加剂、水泥、剩余的50%细骨料和剩余的75%水；二次搅拌，得再生微粉水泥砂浆；
（4）将再生微粉水泥砂浆一次装入试模，养护1d后脱模取出，放入温度18~22℃，湿度大于等于95%的混凝土养护室养护7~28d，即得再生微粉混凝土。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，
一次搅拌采用手动搅拌，搅拌时间为15~30s；二次搅拌采用机械搅拌。
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