CN115159915A - 一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法。本发明利用废弃玻璃制备可控性低强度材料的组成包括固体组分和水，各组成分按固体质量百分比计：水泥：5‑7％；玻璃粉：11‑13％；粉煤灰：2‑3％；天然河沙：24‑56％；玻璃砂：24‑40％；除固体组分外，还包括与胶凝材料(水泥、玻璃粉和粉煤灰)总质量比为0.8‑1的水，以及外加剂减水剂和消泡剂，其分别占胶凝材料总质量的0.5‑1％和0.3‑0.5％。本发明利用废玻璃制备出具有高流态、自密实、可控抗压强度回填材料，在满足实际应用的需求的同时，为废弃玻璃的资源化利用开辟了新的途径，并且操作步骤简单、相比于传统方法造价低、工作性能优异、强度性能达标且可调、具有良好的环境保护价值。
Description
技术领域
本发明涉及可控低强度材料技术领域，尤其涉及一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法
背景技术
随着人类社会经济繁荣发展，每年进行各种大量的管道建设，管道工程的回填速度和密实度直接影响工程的质量。以往使用回填土、其他松散材料或以水泥为胶凝材料制备的可控制低强度材料，随着国家的环保整治，以往回填材料成本变高，因此利用固废资源回收再利用，可以有效达到资源充分利用。
砂在混凝土中可以起到润滑、骨架、填充等作用，目前砂主要有河沙和机械砂两种，其中河沙长期经受流水侵蚀而表面光滑，相比机械砂可以使混凝土获得更好的流动性，但河沙资源十分有限，且开采过程会严重破坏河流生态平衡，损害生物生存环境，部分地方政府己经禁止开采河沙。机械砂是将山体岩石开采后使用机械破碎而来，相比于河沙机械砂原料容易获得，但机械砂因为是用机械强力破碎，颗粒多菱角、表面粗糙，流动性较差，且其开采过程直接破坏山体结构，也会破坏生态平衡。
玻璃主要成分是二氧化硅(SO2)，具有稳定的化学惰性微生物很难将其降解。目前我国玻璃回收利用率较低，因为玻璃回收重新利用也存在诸多问题，比如玻璃是一种复杂的混合物，不同颜色玻璃不能混合熔融；玻璃瓶重新利用需要对垃圾进行分类回收且保证瓶子完整无损，其清洗难度大、成本高。玻璃无法用于焚烧发电，只能填埋处理。据统计欧美发达国家对于玻璃包装废弃物回收率达70％以上，而我国仅有20％，大量资源的浪费令人惋惜，废弃玻璃的高效回收利用变得尤为重要。
我国生产水泥要使用大量的煤，黏土和石灰石，造成大量不可再生的资源的使用消耗，还会产生有毒气体对大自然造成污染。目前，研究出的碱激发玻璃粉可做为补充胶凝材料，可以利用废弃玻璃粉及玻璃砂做出达到效果的可控制低强度材料，此发明具有实际意义。利用水泥激发废弃玻璃粉，可起到粘结作用，且玻璃粉具有微集料效应，可以提高强度，减少材料内部孔隙改善材料的性能；玻璃砂可大量代替河沙，可以保护河流生态平衡，符合国家发展方向。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足,本发明的目的在于提供一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，本发明是对资源的充分利用，提供一种新型可控制低强度材料。
技术方案：
本发明以河沙和细粒玻璃砂为骨料，细粒玻璃砂是由原状废弃玻璃放入鄂式破碎机中，破碎至粒径为1-4.75mm内得到。
本发明需要磨细玻璃粉。
表1玻璃粉的化学成分(％)
研磨：将粒径小于1mm的玻璃砂放入球磨机中磨至20-35min，得到粒径小于0.075mm以下玻璃微粉备用。
粉煤灰属于I级粉煤灰，细度(0.045mm方孔筛筛余)为10.6％，需水量比90.6％，烧失量3.86％，符合GB/T1596—2017《用于水泥与混凝土中的粉煤灰》的要求。
表2粉煤灰的化学成分(％)
水泥为PO 42.5普通硅酸盐水泥。
表3PO 42.5普通硅酸盐水泥的化学成分(％)
减水剂为聚羧酸减水剂。
消泡剂为聚醚类消泡剂。
一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，包括以下步骤：
(1)将制作材料按质量百分比称量，胶凝材料占固体质量百分比为：水泥：5-7％；玻璃粉：11-13％；粉煤灰：2-3％；
(2)其中聚羧酸减水剂占胶凝材料质量的0.5-1％，消泡剂占胶凝材料质量的0.2-0.5％，水/胶凝材料为0.8-1；
(3)天然河沙和玻璃砂混合后作为骨料，骨料占固体质量百分比为：天然河沙：24-56％；玻璃砂：24-40％；
(4)将按配方比例称量后的水泥、玻璃粉和粉煤灰进行预拌合；
(5)再将玻璃砂与天然河砂按配方比例称量，搅拌混合后，与预拌合的胶凝材料混合作为干料；
(6)最后将按配方比例称量的减水剂与所用水搅拌溶解，然后与消泡剂共同加入干料中进行搅拌，可制得所述一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料。
所述一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，其所需的玻璃砂由原状废弃玻璃放入鄂式破碎机中破碎，筛分至粒径为1-4.75mm内得到；玻璃粉为将1mm以下玻璃砂进行球磨20-35分钟，并筛分至粒径0.075mm以下得到。
有益效果：玻璃砂与玻璃粉具有吸水性低的特性，使流动性增加，从而减少需水量。并且废弃玻璃进行磨细处理后，细度改善，做为胶凝材料具有微集料性质，减少内部有害微孔，改善密实性，强度增加。在充分利用材料的情况下，达到了一定的强度要求和改善环境，达到绿色环保，利于工业生产。本材料少量使用水泥，减少河沙使用量，节能，节省资源，还具有一定的创新研究。
表4一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料配比
附图说明
图1为一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料各龄期抗压强度曲线图。
图2为一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料流动度曲线图。
具体实施方式
本发明一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法是将水泥、玻璃粉、粉煤灰、混合砂按照质量百分比混合而成。其制备方法是将水泥、玻璃粉、粉煤灰、混合砂搅拌均匀；先将减水剂与消泡剂与水搅拌溶解；将胶凝材料和骨料混合后再与水溶液混合，就可制得可控制低强度材料料浆。
实施例1：
本实施例提供一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，具体的配占固体质量百分比为：水泥：7％，玻璃粉：11％，粉煤灰：2％，河沙：24％，玻璃砂：56％。减水剂占胶凝材料重量的0.5％，消泡剂占胶凝材料重量的0.2％，水/胶凝材料为1。
实施例2：
本实施例提供一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，具体的配占固体质量百分比为：水泥：6％，玻璃粉：12％，粉煤灰：2％，河沙：40％，玻璃砂：40％。减水剂占胶凝材料重量的0.7％，消泡剂占胶凝材料重量的0.4％，水/胶凝材料为0.9。
实施例3：
本实施例提供一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，具体的配占固体质量百分比为：水泥：6％，玻璃粉：12％，粉煤灰：2％，河沙：24％，玻璃砂：56％。减水剂占胶凝材料重量的0.7％，消泡剂占胶凝材料重量的0.4％，水/胶凝材料为0.84。
实施例4：
本实施例提供一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，具体的配占固体质量百分比为：水泥：5％，玻璃粉：13％，粉煤灰：2％，河沙：56％，玻璃砂：24％。减水剂占胶凝材料重量的0.5％，消泡剂占胶凝材料重量的0.2％，水/胶凝材料为0.95。
玻璃粉作用机理分析：
玻璃粉粒径较细，具有微集料和火山灰性质，与氢氧化钙反应，生成(C-S-H)水化凝胶，使材料内部更加密实，减少内部有害孔隙。细粒径的玻璃粉可以填充在可控制低强度材料结构中，使得可控制低强度材料结构密实增加无侧限抗压强度。
玻璃砂作用机理分析：
少量玻璃砂与河沙混合后，骨料颗粒级配改变，可减少填充骨料空隙的灰浆量，相应减少单位体积用水量和胶凝材料用量。
Claims (5)
1.一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，以固体组分的质量比计，包含以下组分：水泥：5-7％；玻璃粉：11-13％；粉煤灰：2-3％；天然河沙：24-56％；玻璃砂：24-40％；除上述固体组分外，还包括与胶凝材料(水泥、玻璃粉和粉煤灰)总质量比为0.8-1的水，以及外加剂减水剂和消泡剂，其分别占胶凝材料总质量的0.5-1％和0.3-0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，其特征在于：所述水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，其特征在于：玻璃砂为废弃玻璃放入鄂式破碎机中破碎后，筛分至粒径为1-4.75mm内得到；玻璃粉为将1mm以下玻璃砂进行球磨20-35分钟，并筛分至粒径0.075mm以下得到。
4.根据权利要求1所述的一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
5.一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料及其方法，其特征在于，应用如权利要求1-4任一所述的一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料，并包含以下步骤：(1)将水泥、玻璃粉和粉煤灰按配方比例称量后进行预拌合；(2)再将玻璃砂与天然河砂按配方比例称量，搅拌混合后，与预拌合的胶凝材料混合作为干料；(3)最后将按配方比例称量的减水剂与所用水搅拌溶解，然后与消泡剂共同加入干料中进行搅拌，可制得所述一种利用废弃玻璃制备的可控制低强度材料。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20221011 |