CN1498872A - 环保型高性能预拌混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型高性能预拌混凝土及其制备方法，其特点是：每立方米混凝土的配合比是：水泥：7.1％～14.7％；复合掺和料：5.3％～9.4％；缓凝减水剂：0.04％～0.29％；黄砂：25.6％～36.2％；碎石：42.7％～43.3％；水：7.3％～9.4％；其中，水是液体工业废水；复合掺和料中的粉煤灰和矿粉分别是电厂和冶金厂的固体工业废料；制备方法包括：材料准备、称量、混合、施工步骤；本发明由于同时采用固体工业废料和液体工业废料，因此能充分利用粉煤灰和矿渣中的有益组份；同时，由于大量利用粉煤灰和矿渣，从而可较好消化工业废料，降低了成本；并且，由于采用混凝土工厂的废水，实现混凝土工厂废水的“零排放”；因此本发明不仅节约能源减少污染，具有良好的社会效应和经济效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种对固体工业废料和液体工业废水的综合合理利用，实现节能、利废且并达到保护环境目标的新型的环保型高性能预拌混凝土及其制备方法。
背景技术
由于电力工业和冶金工业的产生和发展，引出了粉煤灰和矿渣这些固体工业废料产生和排放，这些固体工业废料既污染了环境，又浪费了资源。为了寻找粉煤灰和矿渣的出路，将粉煤灰和矿渣引入到混凝土制造业中，由此，在混凝土制造业中出现了两种新型的混凝土：
1.以粉煤灰作为一种人造的火山灰质材料，将其直接掺入混凝土中，替代一定量的水泥或细骨料，配制成粉煤灰混凝土；
2.将高炉矿渣这个工业废弃物作为建材工业的原材料用于水泥的掺和料，形成矿渣水泥，再将矿渣水泥应用于混凝土的制造；
上述的两种材料在混凝土实际制造和使用过程中存在的主要问题是：
其一，粉煤灰和矿渣的利用不合理。由于现有技术的上述两种混凝土仅是分别用于混凝土制造，因此粉煤灰和矿渣没有充分合理地利用起来；
其二，粉煤灰和矿渣的利用率低。由于现有技术混凝土中粉煤灰和矿渣这两种工业废料的利用率比较低(即掺量小)，使之难以消纳电力工业和冶金工业排放的粉煤灰和矿渣废料，从而环保效应不明显，即没有解决粉煤灰和矿渣出路的这两个迫切需要解决的问题；然而，随着电力工业和冶金工业的迅速发展，粉煤灰和矿渣排放量急剧增长，比如，粉煤灰的排放量2000年已达1.6亿吨，矿渣的排放量全国每年有2亿多吨高炉矿渣和1000万吨其它冶金废渣排出，这些废渣既污染了环境，占用了土地，又浪费了资源。因此，寻找粉煤灰和矿渣的出路，是一个迫切需要解决的重要课题；
其三，没有解决混凝土制造过程中液体工业废水的回收。我国是个水资源相对缺乏的国家，然而在混凝土制造过程中不仅需大量的淡水，与此同时也排放了大量的工业废水，造成了新的污染，破坏了生态环境。
因此，寻找粉煤灰和矿渣的新出路，如何利用工业废水是一个迫切需要解决的重要课题；随着现代建筑业的发展，不仅需要大量的混凝土，并且对高性能混凝土的需求已经成为新的热点和发展趋势；为此，充分挖掘粉煤灰和矿渣的活性，作为新型的建材应用于预拌混凝土，不仅可解决矿渣和粉煤灰的出路，而且能使预拌混凝土的多项性能得到改善和提高，同时降低混凝土的成本，体现良好的经济效益和社会效益，符合现代建筑业环保和可持续发展的趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型高性能预拌混凝土及其制备方法，它能对固体工业废料(矿粉、粉煤灰)和液体工业废料(混凝土工厂回收水)进行充分的综合合理利用，解决建筑建材行业工业废料、废水的环境污染问题，并且降低成本。
本发明的目的是这样实现的：
一种环保型高性能预拌混凝土，其特点是：所述的预拌混凝土由水泥、粉煤灰和矿粉掺和料、缓凝减水剂、黄砂、碎石、水组成，其中每立方米混凝土的配合比是：
所述的水泥： 7.1％～14.7％；
所述的由粉煤灰和矿粉组成的复合掺和料： 5.3％～9.4％；
所述的缓凝减水剂： 0.04％～0.29％；
所述的黄砂： 25.6％～36.2％；
所述的碎石： 42.7％～43.3％；
所述的水： 7.3％～9.4％；
其中，所述的水采用的是混凝土工厂回收的液体工业废水；所述的复合掺和料中的粉煤灰和矿粉分别是电厂和冶金厂的固体工业废料。
在上述的环保型高性能预拌混凝土中，其中，在所述的粉煤灰和矿粉组成的复合掺和料中，粉煤灰和矿粉两种材料间的比例为：0.5～1.3∶1。
在上述的环保型高性能预拌混凝土中，其中，在所述的缓凝减水剂中，使用普通型缓凝减水剂占预拌混凝土的比例是0.04％～0.07％；使用高效型缓凝减水剂占预拌混凝土的比例是0.24％～0.29％。
在上述的环保型高性能预拌混凝土中，其中，在所述的由粉煤灰和矿粉组成的复合掺和料中，复合掺和料的掺入总量取代配方中水泥总重量的35％～45％。
一种制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法，其特点是包括以下步骤：
步骤一，材料准备步骤，根据配合比设计所要求制造预拌混凝土的总量，控制准备适当量的制造预拌混凝土的水泥、粉煤灰和由高炉矿渣磨成的矿渣微粉、以及缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工厂回收水等材料；
步骤二，称量步骤，电脑称量控制系统将步骤一所准备的水泥、粉煤灰和矿渣微粉、缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工厂回收水等材料送至电子秤，根据预拌混凝土配合比的数量分别计算水泥、粉煤灰和矿渣微粉、缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工程回收水等材料的所需量，并控制进行称量；
步骤三，混合步骤，电脑称量控制系统将步骤二已准备好的预拌混凝土的各种材料进行混合和搅拌，生产预拌混凝土；
步骤四，施工步骤，将步骤三已混合搅拌的混凝土材料经搅拌输送车送至施工现场，并泵送入模。
在上述的制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法中，其中，在所述的步骤二称量步骤中，其中，
所述的水泥、粉煤灰和矿渣微粉分别由螺旋输送机送至电子称进行称量；
所述的黄砂、碎石经拉铲送电子称进行称量；
所述的水由供给设备送至电子称进行称量；
所述的缓凝减水剂由输送管道泵送至电子称进行称量。
在上述的制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法中，其中，在所述的步骤三混合步骤中，其中，先将黄砂、碎石由搅拌机进行搅拌，再将水泥、粉煤灰和矿渣微粉与混合后的砂石进行混合，然后将缓凝减水剂和水与砂石、水泥、粉煤灰、矿粉一起进行混合。
在上述的制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法中，其中，在所述的步骤三混合步骤中，所述的将水泥、粉煤灰和矿渣微粉与黄砂、碎石、缓凝减水剂和回收水一起进行混合搅拌的时间不少于30秒。
本发明环保型高性能预拌混凝土及其制备方法由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.本发明由于同时采用固体工业废料(矿渣、粉煤灰)，液体工业废料(混凝土工厂回收水)，因此能充分利用粉煤灰和矿渣中的活性和有益组份，使之具有良好的性能，即，具有良好的能长期保持的力学性能；水化温升延迟；体积稳定性好；以及在严酷的环境下使用寿命长久的耐用性能；
2.粉煤灰和矿渣的利用率高。本发明由于大量利用粉煤灰和矿渣这两种工业废料形成复合掺和料SF，并大量(取代水泥总量的35％-45％)应用于预拌混凝土的生产中，其中，利用粉煤灰超量取代水泥30％以上，突破了粉煤灰掺量控制在10％～20％的常规做法，利用高炉矿渣经磨成微粉后，在混凝土中掺入矿粉35％～45％，从而可较好消化工业废料，不仅为粉煤灰和矿渣寻找了出路，并且为建筑业提供了资源；
3.解决了混凝土制造过程中液体工业废料的回收。由于在混凝土制造过程中所需的大量淡水采用的是混凝土工厂的废水，从而不仅节约了宝贵的淡水资源，并且实现了混凝土工厂废水的“零排放”，同时也为整个混凝土行业全面实施三废处理作出了有益的探索。
4.具有很好的社会效应和经济效率。本发明由于大量使用粉煤灰和矿粉复配掺和料SF，不仅节约了大量的水泥、节约了能源，并且减少环境污染，以每生产10吨水泥所耗能源约0.8吨标准煤，同时将向大气排放1吨二氧化碳CO2，对环境造成严重危害；以35％～45％的粉煤灰和矿粉复配掺和料SF超量取代水泥，可大量节约水泥资源；以所排放的废水替代淡水，不仅节约了资源，并且又大大减少环境污染；本发明由于大量使用粉煤灰和矿粉复配掺和料SF，并且采用回收的废水替代淡水，降低了混凝土的生产成本，每立方混凝土降低成本约20元，按上海市年产量200万立方米计算，可节约成本4亿元/年，因此具有良好的社会效应和经济效率。
附图说明
通过以下对本发明环保型高性能预拌混凝土及其制备方法的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1是依据本发明提出的环保型高性能预拌混凝土制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明，环保型高性能预拌混凝土，是利用固体工业废料(如矿粉、粉煤灰)形成复合掺和料SF以及液体工业废料(混凝土工厂回收水)，加入其它混凝土组份，按照一定的配合比和工艺，生产出的一种新型高性能环保混凝土。它由水泥、粉煤灰和矿粉掺和料、缓凝减水剂、黄砂、碎石、水组成，其中，具体的组份和每立方混凝土的配合比如下：
水泥： 7.1％～14.7％；
由粉煤灰和矿粉组成的复合掺和料： 5.3％～9.4％；
缓凝减水剂： 0.04％～0.29％；
黄砂： 25.6％～36.2％；
碎石： 42.7％～43.3％；
水： 7.3％～9.4％；
其中，水采用的是混凝土工厂回收的液体工业废水；复合掺和料中的粉煤灰和矿粉分别是电厂和冶金厂的固体工业废料；并且，在上述的缓凝减水剂中，若使用普通型缓凝减水剂，则占预拌混凝土的比例是0.04％～0.07％；若使用高效型缓凝减水剂，则占预拌混凝土的比例是0.24％～0.29％。
表一是本发明环保型高性能预拌混凝土中主要混凝土产品的配方一览表。
表一：环保型高性能预拌混凝土主要配方表
| 设计等级 | 外加剂品种 | 配合比(Kg/m3) | SF取代水泥量 | ||||||
| 回收水 | 水泥 | 砂 | 石 | 大掺量复合SF | 外加剂 | ||||
| 矿粉 | 粉煤灰 | ||||||||
| C20 | P621 | 190 | 168 | 850 | 1017 | 55 | 70 | 1.01 | 37％ |
| C25 | P621 | 190 | 175 | 820 | 1020 | 75 | 80 | 1.12 | 42％ |
| C30 | P621 | 195 | 205 | 777 | 1030 | 88 | 85 | 1.31 | 41％ |
| C40 | P621 | 195 | 262 | 710 | 1020 | 113 | 80 | 1.68 | 39％ |
| C50 | RH561 | 175 | 288 | 684 | 1030 | 123 | 80 | 5.76 | 38％ |
| C60 | RH561 | 175 | 350 | 610 | 1020 | 145 | 80 | 7.00 | 36％ |
在本发明的配方中，其中，所述的水泥可以采用普通硅酸盐42.5Mpa的水泥；所述的缓凝减水剂即外加剂可以采用P621普通减水剂或RH561高效减水剂；所述的粉煤灰和矿粉复配掺和料SF是指，利用矿渣和粉煤灰这两种工业废料，按照一定的比例配制而形成，在本发明中，粉煤灰和矿粉两种材料间的比例为：0.5～1.3∶1，由此形成的粉煤灰和矿粉复配掺和料SF可大量地应用于预拌混凝土的生产中，并且取代了水泥总量的35％-45％，从而可大幅度消化固体工业废料，不仅节约了大量的水泥、节约了能源，并且减少环境污染；并且，在上述的配方中，所述的水采用的是混凝土工厂回收的液体工业废料。由此可见，本发明综合利用了固体(粉煤灰、矿粉)、液体工业废弃物(混凝土工厂回收水)，实现废料的开发利用和工业废水的“零排放”，充分体现了环境保护的综合效益。
本发明上述配方的配合比和质量不仅均符合国标GB14902《预拌混凝土》的要求，同时降低混凝土的成本，并且为粉煤灰和矿渣寻找了新的出路，更可喜的是，混凝土的性能符合要求，且预拌混凝土的多项性能得到改善和提高。表二显示的是采用混凝土工厂回收水的混凝土的性能情况。
表二：采用混凝土工厂回收水的环保型高性能混凝土性能表
| 序号 | 设计等级 | 新拌砼性能 | 砼凝结时间 | 抗压强度MPa | |||||
| 和易性 | 坍落度损失(mm) | 初凝 | 终凝 | R7 | R28 | ||||
| 出机 | 0.5H | 1H | |||||||
| 1 | C20 | 较好 | 145 | 120 | 100 | 9:05 | 11:30 | 15.2 | 28.7 |
| 2 | C25 | 好 | 140 | 125 | 110 | 8:55 | 11:55 | 18.3 | 32.5 |
| 3 | C30 | 好 | 150 | 120 | 115 | 9:30 | 12:45 | 22.4 | 38.7 |
| 4 | C40 | 好 | 145 | 110 | 95 | 9:25 | 12:50 | 30.1 | 48.1 |
| 5 | C50 | 好 | 185 | 165 | 155 | 11:45 | 14:30 | 38.4 | 60.1 |
| 6 | C60 | 好 | 200 | 190 | 180 | 12:20 | 14:40 | 54.1 | 69.4 |
由此可见，本发明环保型高性能预拌混凝土是对固体工业废料(矿粉、粉煤灰)和液体工业废料(混凝土工厂回收水)的综合合理利用，在降低混凝土的成本同时，混凝土的性能符合要求，体现良好的经济效益和社会效益，符合现代建筑业环保和可持续发展的趋势。
请参见图1所示，图1是本发明环保型高性能预拌混凝土制备方法的工艺流程图。本发明，制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步，材料准备步骤，根据配合比设计所要求制造预拌混凝土的总量，控制准备适当量的制造预拌混凝土的水泥、粉煤灰和由高炉矿渣磨成的矿渣微粉、以及缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工厂回收水等材料；
第二步，称量步骤，电脑称量控制系统将步骤一所准备的水泥、粉煤灰和矿渣微粉、缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工厂回收水等材料送至电子秤，根据预拌混凝土配合比的数量分别计算水泥、粉煤灰和矿渣微粉、缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工程回收水等材料的所需量，并控制进行称量；在本实施例中，其中，
所述的水泥、粉煤灰和矿渣微粉分别由螺旋输送机送至电子称进行称量；
所述的黄砂、碎石经拉铲送电子称进行称量；
所述的水由供给设备送至电子称进行称量；
所述的缓凝减水剂由输送管道泵送至电子称进行称量。
第三步，混合步骤，电脑称量控制系统将步骤二已准备好的预拌混凝土的各种材料进行混合和搅拌，生产预拌混凝土；在本实施例中，其中，先将黄砂、碎石由搅拌机进行搅拌，再将水泥、粉煤灰和矿渣微粉与混合后的砂石进行混合，然后将缓凝减水剂和水与砂石、水泥、粉煤灰、矿粉一起进行混合；并且，所述的将水泥、粉煤灰和矿渣微粉与黄砂、碎石、缓凝减水剂和回收水一起进行混合搅拌的时间不少于30秒，通常混合搅拌的时间在35秒以上。
第四步，施工步骤，将步骤三已混合搅拌的混凝土材料经搅拌输送车送至施工现场，并泵送入模。
综上所述，本发明环保型高性能预拌混凝土及其制备方法由于同时采用固体工业废料和液体工业废料，因此能充分利用粉煤灰和矿渣中的有益组份，使之具有良好的性能；同时，由于大量利用粉煤灰和矿渣这两种工业废料形成的复合掺合料SF，从而可较好消化工业废料，从而降低了成本；并且，由于采用混凝土工厂的废水，不仅节约了宝贵的淡水资源，并且实现了混凝土工厂废水的“零排放”；因此本发明不仅节约了大量的水泥、节约能源，并且减少环境污染，使之具有良好的社会效应和经济效率。
Claims (8)
1.一种环保型高性能预拌混凝土，其特征在于：所述的预拌混凝土由水泥、粉煤灰和矿粉掺和料、缓凝减水剂、黄砂、碎石、水组成，其中每立方米混凝土的配合比是：
所述的水泥： 7.1％～14.7％；
所述的由粉煤灰和矿粉组成的复合掺和料： 5.3％～9.4％；
所述的缓凝减水剂： 0.04％～0.29％；
所述的黄砂： 25.6％～36.2％；
所述的碎石： 42.7％～43.3％；
所述的水： 7.3％～9.4％；
其中，所述的水采用的是混凝土工厂回收的液体工业废水；所述的复合掺和料中的粉煤灰和矿粉分别是电厂和冶金厂的固体工业废料。
2.如权利要求1所述的环保型高性能预拌混凝土，其特征在于：在所述的粉煤灰和矿粉组成的复合掺和料中，粉煤灰和矿粉两种材料间的比例为：0.5～1.3∶1。
3.如权利要求1所述的环保型高性能预拌混凝土，其特征在于：在所述的缓凝减水剂中，使用普通型缓凝减水剂占预拌混凝土的比例是0.04％～0.07％；使用高效型缓凝减水剂占预拌混凝土的比例是0.24％～0.29％。
4.如权利要求1所述的环保型高性能预拌混凝土，其特征在于：在所述的由粉煤灰和矿粉组成的复合掺和料中，复合掺和料的掺入总量取代配方中水泥总重量的35％～45％。
5.一种制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，材料准备步骤，根据配合比设计所要求制造预拌混凝土的总量，控制准备适当量的制造预拌混凝土的水泥、粉煤灰和由高炉矿渣磨成的矿渣微粉、以及缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工厂回收水等材料；
步骤二，称量步骤，电脑称量控制系统将步骤一所准备的水泥、粉煤灰和矿渣微粉、缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工厂回收水等材料送至电子秤，根据预拌混凝土配合比的数量分别计算水泥、粉煤灰和矿渣微粉、缓凝减水剂、黄砂、碎石、混凝土工程回收水等材料的所需量，并控制进行称量；
步骤三，混合步骤，电脑称量控制系统将步骤二已准备好的预拌混凝土的各种材料进行混合和搅拌，生产预拌混凝土；
步骤四，施工步骤，将步骤三已混合搅拌的混凝土材料经搅拌输送车送至施工现场，并泵送入模。
6.如权利要求5所述的制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法，其特征在于：在所述的步骤二称量步骤中，其中，
所述的水泥、粉煤灰和矿渣微粉分别由螺旋输送机送至电子称进行称量；
所述的黄砂、碎石经拉铲送电子称进行称量；
所述的水由供给设备送至电子称进行称量；
所述的缓凝减水剂由输送管道泵送至电子称进行称量。
7.如权利要求5所述的制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法，其特征在于：在所述的步骤三混合步骤中，其中，先将黄砂、碎石由搅拌机进行搅拌，再将水泥、粉煤灰和矿渣微粉与混合后的砂石进行混合，然后将缓凝减水剂和水与砂石、水泥、粉煤灰、矿粉一起进行混合。
8.如权利要求5或7所述的制作上述环保型高性能预拌混凝土的制备方法，其特征在于：在所述的步骤三混合步骤中，所述的将水泥、粉煤灰和矿渣微粉与黄砂、碎石、缓凝减水剂和回收水一起进行混合搅拌的时间不少于30秒。
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