CN114507042A - 一种再生高强轻质混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种再生高强轻质混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种再生高强轻质混凝土及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。本发明提供的再生高强轻质混凝土包括以下质量份数的原料：水泥260～300份，粉煤灰50～100份，硅灰25～50份，废弃加气砂180～220，玻化微珠50～100份，再生骨料360～400份，钢纤维17.5～23份，外加剂9～17份，抗裂剂0.5～2份，水100～150份；所述外加剂包括防水剂、减水剂和增强剂。本发明提供的再生高强轻质混凝土实现了废弃加气砂的资源化利用，且集料全部使用再生骨料，变废为宝，节能环保；并且所述再生高强轻质混凝土具有强度高、轻质的特点。

Description

一种再生高强轻质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，特别涉及一种再生高强轻质混凝土及其制备方法。
背景技术
我国城镇化水平不断提高，随着城市人口的急剧增长和城市空间的不断扩张，城市建设导致的资源能源消耗及环境污染问题日益凸显。据相关研究表明，由于城镇化进程加速及城市改造的大规模拆建活动，建筑废弃物已经占到城市固体废弃物的30％～40％。其中，未经任何处理直接填埋的建筑垃圾约占总量的90％，资源化利用率不足10％。
作为建筑废弃物的主要类别之一，装修废弃物的问题也日益严峻。据深圳市住建部门不完全统计，2018～2035年深圳市每年排放的装修废弃物可达600万立方米，且随城市化建设进程有逐年递增的趋势。目前大多数装修废弃物通过简易堆置或填埋的方式进行处置，不仅侵占有限的城市土地资源，造成城市用地资源紧张，而且缺乏无害化处理措施，易引发环境污染问题。开展装修废弃物资源化利用研究，推进装修废弃物“无害化、资源化”处置，对于促进城市建筑行业绿色发展、实现“无废城市”建设目标具有十分重要的意义。
轻质高强混凝土(HSLC)具有轻质高强、耐久性好、无碱骨料反应、体积稳定性好、保温隔热性能良好等优点，在海外已广泛应用于海工构筑物、高层建筑、大跨度桥梁和城市立交桥等工程中。若实现装修废弃物向轻质高强混凝土方面的资源化利用，将具有很好的经济效益和环境效益。而装修废弃物中的废弃加气块因强度低、吸水率高，一直是资源化利用的难点。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种再生高强轻质混凝土及其制备方法。本发明提供的再生高强轻质混凝土实现了废弃加气砂的资源化利用，变废为宝，且所述再生高强轻质混凝土具有强度高、轻质的特点。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种再生高强轻质混凝土，包括以下质量份数的原料：
Figure BDA0003440608280000021
所述外加剂包括防水剂、减水剂和增强剂，所述防水剂、减水剂和增强剂的质量比为(2～4)：(5～10)：(2～5)。
优选地，所述水泥为52.5R普通硅酸盐水泥。
优选地，所述粉煤灰为一级粉煤灰，所述一级粉煤灰的活性指数为90～120％。
优选地，所述硅灰的比表面积大于20000m2/kg。
优选地，所述废弃加气砂为废弃加气混凝土砌块破碎后得到的加气砂粉，所述废弃加气砂的粒径≤4.75mm，其中粒径＜0.15mm的粉含量不超过10wt％；所述废弃加气砂的质量不超过废弃加气砂、玻化微珠和再生骨料质量之和的36％。
优选地，所述玻化微珠的粒径为0.15～1mm。
优选地，所述再生骨料为废弃混凝土经破碎和筛分后得到；所述再生骨料包括再生中骨料和再生细骨料，所述再生中骨料为粒径4.75～15mm的连续级配，所述再生细骨料的粒径小于4.75mm；所述再生中骨料和再生细骨料的质量比为(5～7)：(1.2～2.6)。
优选地，所述钢纤维的长度为2.3～3.0cm，直径为0.24～0.3mm；所述抗裂剂为镁质混凝土抗裂剂。
优选地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为40wt％；所述防水剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌；所述增强剂为可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙的混合物，所述混合物中可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙的质量比为1.5:1～3:1。
优选地，所述再生高强轻质混凝土的表观密度为1650～1850kg/m3，坍落度为240～260mm，扩展度为600～650mm，28天抗压强度为60～88MPa。
本发明提供了以上技术方案所述再生高强轻质混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将水泥、粉煤灰、硅灰、废弃加气砂、玻化微珠、再生骨料、钢纤维、外加剂、抗裂剂和水混合，得到再生高强轻质混凝土。
本发明提供了一种再生高强轻质混凝土，包括以下质量份数的原料：水泥260～300份，粉煤灰50～100份，硅灰25～50份，废弃加气砂180～220，玻化微珠50～100份，再生骨料360～400份，钢纤维17.5～23份，外加剂9～17份，抗裂剂0.5～2份，水100～150份；所述外加剂包括防水剂、减水剂和增强剂，所述防水剂、减水剂和增强剂的质量比为(2～4)：(5～10)：(2～5)。本发明以废弃加气砂作为轻骨料，加入防水剂，改善混凝土体系因废弃加气块引发的高吸水率的问题；本发明主要以玻化微珠和废弃加气砂来降低混凝土的容重，使混凝土具有轻质的特点；本发明以水泥、粉煤灰和硅灰作为胶凝材料，配合钢纤维、增强剂和减水剂，能够提供混凝土的强度；本发明采用再生骨料，在保证骨架支撑和强度支撑作用的基础上，更加节能环保；本发明在混凝土体系中加入钢纤维和抗裂剂，改善混凝土的力学性能，同时避免或降低混凝土收缩开裂的风险。本发明提供的再生高强轻质混凝土实现了废弃加气砂的资源化利用，且集料全部使用再生骨料，变废为宝，节能环保，并降低了成本；并且所述再生高强轻质混凝土具有强度高、轻质的特点。此外，所述再生高强轻质混凝土具有具有自密实性，在成型时能够通过自身流动性达到密实，无需额外振捣。
本发明提供了以上技术方案所述再生高强轻质混凝土的制备方法，过程简单，易于操作，便于规模化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种再生高强轻质混凝土，包括以下质量份数的原料：
Figure BDA0003440608280000031
Figure BDA0003440608280000041
所述外加剂包括防水剂、减水剂和增强剂，所述防水剂、减水剂和增强剂的质量比为(2～4)：(5～10)：(2～5)。
若无特别说明，本发明所用原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
以质量份数计，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括水泥260～300份，具体地可以为260份、270份、280份、290份或300份。在本发明中，所述水泥优选为52.5R普通硅酸盐水泥。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括粉煤灰50～100份，优选为50～75份。在本发明中，所述粉煤灰优选为一级粉煤灰，所述一级粉煤灰的活性指数优选为90～120％。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括硅灰25～50份，优选为28～50份。在本发明中，所述硅灰的比表面积优选大于20000m2/kg。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括废弃加气砂180～220份，具体地可以为180份、190份、200份、210份或220份。在本发明中，所述废弃加气砂优选为废弃加气混凝土砌块破碎后得到的加气砂粉，所述废弃加气砂的粒径优选≤4.75mm，其中粒径＜0.15mm的粉含量优选不超过10wt％；所述废弃加气砂的质量优选不超过废弃加气砂、玻化微珠和再生骨料质量之和的36％，更优选为废弃加气砂、玻化微珠和再生骨料质量之和的25～32％。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括玻化微珠50～100份，优选为50～80份。在本发明中，所述玻化微珠的粒径优选为0.15～1mm。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括再生骨料360～400份，优选为380～400份。在本发明中，所述再生骨料优选为废弃混凝土经破碎和筛分后得到；所述再生骨料优选包括再生中骨料和再生细骨料，所述再生中骨料优选为粒径4.75～15mm的连续级配，所述再生细骨料的粒径优选小于4.75mm；所述再生中骨料和再生细骨料的质量比优选为(5～7)：(1.2～2.6)。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括钢纤维17.5～23份，优选为19～21份。在本发明中，所述钢纤维的长度优选为2.3～3.0cm，直径优选为0.24～0.3mm。在本发明中，所述钢纤维能够改善混凝土力学性能，减少开裂几率或减低裂缝的发展。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括外加剂9～17份，优选为13～17份。在本发明中，所述外加剂包括防水剂、减水剂和增强剂，所述防水剂、减水剂和增强剂的质量比为(2～4)：(5～10)：(2～5)，优选为(3～4)：(8～10)：(3～5)。在本发明中，所述减水剂优选为聚羧酸高效减水剂，固含量优选为40wt％；本发明对所述聚羧酸减水剂没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的聚羧酸减水剂即可；所述减水剂能够降低混凝土用水量，降低水胶比从而提升混凝土强度。在本发明中，所述防水剂优选为硬脂酸钙或硬脂酸锌；因废弃加气砂吸水率特别高，掺入混凝土中会增加混凝土的吸水率，所述防水剂的掺入能够降低混凝土的吸水率。在本发明中，所述增强剂优选为可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙的混合物，所述混合物中可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙的质量比优选为1.5:1～3:1；所述增强剂能够提高混凝土后期强度。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括抗裂剂0.5～2份，优选为1～2份。在本发明中，所述抗裂剂优选为镁质混凝土抗裂剂，所述镁质混凝土抗裂剂的比表面积优选为410kg/m2；本发明对所述镁质混凝土抗裂剂的来源没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的市售镁质混凝土抗裂剂即可。
以水泥的质量份数为基准，本发明提供的再生高强轻质混凝土包括水100～150份，优选为120～150份。本发明对所述水没有特别的要求，采用本领域技术人员熟知的水即可。
在本发明中，所述再生高强轻质混凝土的表观密度优选为1650～1850kg/m3，坍落度优选为240～260mm，扩展度优选为600～650mm，28天抗压强度优选为60～88MPa。
本发明提供的再生高强轻质混凝土实现了废弃加气砂的资源化利用，且集料全部使用再生骨料，变废为宝，节能环保；并且所述再生高强轻质混凝土具有强度高、轻质的特点。此外，本发明提供的再生高强轻质混凝土具有自密实性，在后续成型时能够通过自身流动性达到密实，无需额外振捣；且通过自然养护或标准养护即可达到指定强度。
本发明提供了以上技术方案所述再生高强轻质混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将水泥、粉煤灰、硅灰、废弃加气砂、玻化微珠、再生骨料、钢纤维、外加剂、抗裂剂和水混合，得到再生高强轻质混凝土。
在本发明中，所述混合的顺序优选为：将水泥、粉煤灰、硅灰、废弃加气砂、玻化微珠、再生骨料、钢纤维、抗裂剂和外加剂中的固体组分进行第一混合，得到第一混合物；将水和外加剂中的液态组分进行第二混合，得到第二混合物；将所述第一混合物和第二混合物进行第三混合，得到所述再生高强轻质混凝土。在本发明中，所述第一混合、第二混合和第三混合均优选为搅拌混合；所述第一混合的时间优选为1～2min；所述第二混合的时间以外加剂中的液态组分在水中充分溶解为准；所述第三混合的时间优选为3～4min。
本发明提供的再生高强轻质混凝土的制备方法过程简单，易于操作，便于规模化生产。
下面结合实施例对本发明提供的再生高强轻质混凝土及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
各实施例中，水泥为52.5R普通硅酸盐水泥；粉煤灰为一级粉煤灰，活性指数为120％；硅灰比表面积大于20000m2/kg；废弃加气砂为废弃加气混凝土砌块破碎后得到的加气砂粉，其颗粒尺寸≤4.75mm，其中＜0.15mm的粉含量不超过10wt％；再生骨料为废弃混凝土破碎、筛分后制备得到，其中再生中骨料为粒径4.75～15mm的连续级配，再生细骨料粒径小于4.75mm；玻化微珠粒径为0.15mm；抗裂剂为镁质混凝土抗裂剂；钢纤维的长度为2.3～3.0cm，直径为0.24～0.3mm；聚羧酸高效减水剂固含量40％；可再分散性乳胶粉购自河北谊达纤维素有限公司，型号为1030。
实施例1
以质量份数计，水泥260份，粉煤灰50份，硅灰50份，玻化微珠100份，废弃加气砂粉220份，再生中骨料265份，再生细骨料130份，钢纤维17.5份，水150份，抗裂剂1.8份，聚羧酸高效减水剂5份，增强剂(可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙质量比3：1的混合物)5份，防水剂(硬脂酸锌)4份。将所有干料在搅拌锅中干搅1min，液态外加剂溶于水中加入搅拌锅中搅拌4min，得到再生高强轻质混凝土。
实施例2
以质量份数计，水泥300份，粉煤灰50份，硅灰30份，玻化微珠50份，废弃加气砂粉180份，再生中骨料280份，再生细骨料120份，钢纤维21份，水100份，抗裂剂2份，聚羧酸高效减水剂10份，增强剂(可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙质量比1.5：1的混合物)3份，防水剂(硬脂酸钙)4份。将所有干料在搅拌锅中干搅1min，液态外加剂溶于水中加入搅拌锅中搅拌4min，得到再生高强轻质混凝土。
实施例3
以质量份数计，水泥270份，粉煤灰71份，硅灰28份，玻化微珠50份，废弃加气砂粉200份，再生中骨料340，再生细骨料60，钢纤维23份，水125份，抗裂剂1.5份，聚羧酸高效减水剂10份，增强剂(可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙质量比2：1的复合物)2份，防水剂(硬脂酸钙)4份。将所有干料在搅拌锅中干搅1min，液态外加剂溶于水中加入搅拌锅中搅拌5min，得到再生高强轻质混凝土。
实施例4
以质量份数计，水泥280份，粉煤灰60份，硅灰50份，玻化微珠75份，废弃加气砂粉190份，再生中骨料260，再生细骨料120，钢纤维19.3份，水130份，抗裂剂1.3份，减水剂8份，增强剂(可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙质量比1.5：1的混合物)2份，防水剂(硬脂酸钙)3份。将所有干料在搅拌锅中干搅1min，液态外加剂溶于水中加入搅拌锅中搅拌4min，得到再生高强轻质混凝土。
实施例1～4的混凝土料浆的表观密度见表1。
将实施例1～4的混凝土料浆分别倒入模具，24h后拆模放入标准养护室(养护条件为湿度95％以上，温度20±2℃)养护28天，试样的抗压强度结果列于表1：
表1实施例1～4的混凝土的表观密度和养护28天的抗压强度
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
表观密度/kg/m<sup>3</sup> 1673 1830 1748 1765
抗压强度/MPa 65 88 75 76
按照GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能试验方法》测试实施例1～4的混凝土料浆的流动性，测试结果：实施例1～4的混凝土料浆坍落度为240～260mm，扩展度为600～650mm。
由以上实施例可以看出，本发明提供的再生高强轻质混凝土实现了废弃加气砂的资源化利用，且集料全部使用再生骨料，变废为宝，节能环保；并且所述再生高强轻质混凝土具有强度高、轻质的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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 (10)

1.一种再生高强轻质混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的原料：
Figure FDA0003440608270000011
所述外加剂包括防水剂、减水剂和增强剂，所述防水剂、减水剂和增强剂的质量比为(2～4)：(5～10)：(2～5)。
2.根据权利要求1所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5R普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰，所述一级粉煤灰的活性指数为90～120％；所述硅灰的比表面积大于20000m2/kg。
4.根据权利要求1所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述废弃加气砂为废弃加气混凝土砌块破碎后得到的加气砂粉，所述废弃加气砂的粒径≤4.75mm，其中粒径＜0.15mm的粉含量不超过10wt％；所述废弃加气砂的质量不超过废弃加气砂、玻化微珠和再生骨料质量之和的36％。
5.根据权利要求1所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述玻化微珠的粒径为0.15～1mm。
6.根据权利要求1所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述再生骨料为废弃混凝土经破碎和筛分后得到；所述再生骨料包括再生中骨料和再生细骨料，所述再生中骨料为粒径4.75～15mm的连续级配，所述再生细骨料的粒径小于4.75mm；所述再生中骨料和再生细骨料的质量比为(5～7)：(1.2～2.6)。
7.根据权利要求1所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述钢纤维的长度为2.3～3.0cm，直径为0.24～0.3mm；所述抗裂剂为镁质混凝土抗裂剂。
8.根据权利要求1所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为40wt％；所述防水剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌；所述增强剂为可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙的混合物，所述混合物中可再分散性乳胶粉与丙烯酸钙的质量比为1.5:1～3:1。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的再生高强轻质混凝土，其特征在于，所述再生高强轻质混凝土的表观密度为1650～1850kg/m3，坍落度为240～260mm，扩展度为600～650mm，28天抗压强度为60～88MPa。
10.权利要求1～9任意一项所述再生高强轻质混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水泥、粉煤灰、硅灰、废弃加气砂、玻化微珠、再生骨料、钢纤维、外加剂、抗裂剂和水混合，得到再生高强轻质混凝土。
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