CN108383440B - 一种全固废高强抗弯折混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全固废高强抗弯折混凝土，包括固废原料、凝胶材料、增塑剂、增强剂和掺合料，其按重量配比如下：(1)固废原料：粉煤灰为60％～70％，电石渣为10％～20％，脱硫石膏为4％～10％；(2)凝胶材料：熟料为5％～7％；(3)增塑剂：聚合物为1％～5％；(4)增强剂：聚丙烯纤维为3％～10％；(5)掺合料：超细沸石粉为5％；(6)水5％～7％。本发明完全采用工业固体废弃物，制备得到的混凝土具有高强度、高韧性、高抗弯折性和高耐久性等特点，是一种用途广泛的环保型建筑材料。

Description

一种全固废高强抗弯折混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保型建筑材料领域，具体讲，涉及一种全固废高强抗弯折混凝土及其制备方法。

背景技术

由于混凝土具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单等特点，使其成为当代建筑领域最为重要的材料之一，因而混凝土的使用量越来越大。此外，混凝土的高强性、高韧性、高抗裂性、高耐久性和轻质量，是未来土木建筑领域对混凝土材料性能要求的发展趋势。目前土木工程上应用的普通混凝土是一种准脆性材料，掺入合适纤维等聚合物虽然在一定程度上改善了其抗拉、抗弯强度和断裂性能，但是混凝土中聚合物面临长期抗老化性能不良的问题。而普通混凝土的单位体积质量大、笨重等问题，对于其使用在诸多方面受到限制，增加了人力、物力的损耗。

随着工业的发展，大量煤炭随之被燃烧掉，粉煤灰作为一种固体废弃物，随着煤炭燃烧产生的烟道气排放而进入大气。粉煤灰中包含大量的二氧化硅和三氧化二铝等有用资源，若不对其进行收集和妥善处理，将会造成资源浪费与环境污染。因此粉煤灰的综合利用，变废为宝，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是缓解我国环境污染压力、资源缺乏的重要手段。粉煤灰的微观形态为空心球结构，这赋予了粉煤灰质量轻、密度低等物理特性，本发明充分利用粉煤灰的物理化学性质，制备了一种具有高强性、高韧性、高抗裂性、高耐久性的混凝土。

中国专利公开号CN1491917A涉及一种高强轻集料混凝土的制备方法，其特征是：由如下步骤实现：1).轻集料的预处理：a).预处理水泥浆体的准备，预处理水泥浆体由水泥、超细掺合料、水溶性聚丙烯酸乳液、减水剂FDN、水组成；b).把轻集料放入上述预处理水泥浆体中搅拌1～3min后取出，在相对湿度90±5％，温度20±3℃条件下养护1～3天，待用；2).轻集料混凝土的制备：高强轻集料混凝土，由预处理后的轻集料、水泥、细集料、硅灰、减水剂FDN、水组成；按比例搅拌均匀制成浆体，即得产品。它能够有效提高轻集料颗粒强度、降低吸水率，显著增加轻集料混凝土强度和改善轻集料混凝土泵送施工性能。该方法制备时间长、工艺复杂，所用到的超细掺合料要经过反复球磨，制备成本高、能耗高，不利于工业化大规模生产。

中国专利公开号CN106145812A涉及一种环保混凝土，主要以硅酸盐水泥、废砂、石英砂、废石子、碎石、矿粉、粉煤灰、碳纤维、废胶粉、三乙醇胺、木质素磺酸钠、萘系高效减水剂、丙烯酸酯乳液、水、负离子粉、改性沸石按照一定比例混合制得。制品的净化空气能力好，机械性能高，但是粉煤灰的利用率相对较低，且工艺复杂，不能得到粉煤灰废弃物的充分利用，也不是和工业上大量生产。

中国专利公开号CN101367635A涉及一种利用流化床燃煤固硫灰渣制备的全固废低标号混凝土材料，主要以流化床燃煤固硫灰渣、电石渣、磷石膏、砂和石子按照一定比例混合制得。制品成本低，节约土地资源，但是其抗压性能低，且原料磷石膏可酸化土地，利用率低，不适合建筑中使用。

为了克服上述缺陷，本发明提出一种全固废高强抗弯折混凝土，解决上述实际应用中的难题。该材料以粉煤灰为主要原料，其制备工艺简单、能耗低，制得混凝土具有高强性、高韧性、高抗裂性和高耐久性等特点，是一种在未来有广阔应用前景的环保型建筑材料。

发明内容

本发明的目的是完全采用工业固体废弃物，制备一种具有高强度、高韧性、高抗弯折性和高耐久性等特点的混凝土，作为一种用途广泛的环保型建筑材料。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：

一种全固废高强抗弯折混凝土，其特征在于：其包括的原材料按照重量配比如下：

(1)固废原料：粉煤灰60％～70％，电石渣10％～20％，脱硫石膏4％～10％；

(2)凝胶材料：熟料5％～7％；

(3)增塑剂：聚合物1％～5％；

(4)增强剂：聚丙烯纤维3％～10％；

(5)掺合料：超细沸石粉5％；

(6)水：5％～7％。

进一步，所述粉煤灰中二氧化硅的质量分数不低于20％。

进一步，所述粉煤灰、电石渣、脱硫石膏的粒度为200～250目。

进一步，增塑剂聚合物为环氧树脂或不饱和聚酯。

进一步，增塑剂聚合物为水溶性聚合物，其分子量不低于600000。

进一步，所述掺合料超细沸石粉的粒度应不低于200目。

本发明全固废高强抗弯折混凝土的制备工艺如下：

(1)按重量配比，将60％～70％粉煤灰，10％～20％电石渣，4％～10％脱硫石膏和5％～7％熟料混合均匀，即为初级混凝土粉料；

(2)将步骤(1)的初级混凝土粉料加入到搅拌机中，按照质量配比，加入5％超细沸石粉，搅拌1～30min；

(3)用5％～7％水将1％～5％聚合物、1％～5％增强剂混合均匀，加入搅拌机中继续搅拌20～40分钟；

(4)混合步骤(1)和步骤(2)材料，通过蒸压釜蒸养，釜内温度设定为50～200℃，压力设定为1.0～3.0MPa，蒸养时间为3～20小时，得到全固废高强抗弯折混凝土。

本发明的有益效果在于，本发明完全采用工业固体废弃物为原料，避免环境污染，节约土地资源，实现资源再利用，特别是本发明将燃煤排出的固体废物粉煤灰，电石水解制乙炔气的废渣电石渣、燃煤或油的工业企业在治理烟气中的二氧化硫后而得到的工业副产石膏脱硫石膏为主要原料进行综合利用，变废为宝、变害为利，缓解了我国环境污染压力，有力地促进了国家环保循环经济的进一步发展。本发明制备得到的混凝土具有高强度、高韧性、高抗弯折性和高耐久性等特点，是一种用途广泛的环保型建筑材料。

具体实施方式

本发明的具体实施方式仅限于进一步解释和说明本发明，并不对本发明的内容构成限制。

实施例1

一种全固废高强抗弯折混凝土，按照原材料重量配比：

(1)固废原料：粉煤灰65％，电石渣10％，脱硫石膏4％，其中粉煤灰、电石渣和脱硫石膏的粒度为200目。粉煤灰中二氧化硅的质量分数为15％；

(2)凝胶材料：熟料5％；

(3)增塑剂：聚环氧乙烷3％，分子量为1000000；

(4)增强剂：聚丙烯纤维3％；

(5)掺合料：超细沸石粉5％；

(6)水：5％。

通过蒸压釜蒸养，釜内温度设定为150℃，压力设定为1.2MPa，蒸养时间为12小时，得到全固废高强抗弯折混凝土。

实施例2

一种全固废高强抗弯折混凝土，按照原材料重量配比：

(1)固废原料：粉煤灰68％，电石渣15％，脱硫石膏6％，其中粉煤灰、电石渣和脱硫石膏的粒度为200目。粉煤灰中二氧化硅的质量分数为15％；

(2)凝胶材料：熟料6％；

(3)增塑剂：聚环氧乙烷4％，分子量为1000000；

(4)增强剂：聚丙烯纤维4％；

(5)掺合料：超细沸石粉5％；

(6)水：6％。

通过蒸压釜蒸养，釜内温度设定为160℃，压力设定为1.4MPa，蒸养时间为10小时，得到全固废高强抗弯折混凝土。

实施例3

一种全固废高强抗弯折混凝土，按照原材料重量配比：

(1)固废原料：粉煤灰70％，电石渣20％，脱硫石膏8％，其中粉煤灰、电石渣和脱硫石膏的粒度为200目，粉煤灰中二氧化硅的质量分数为15％；

(2)凝胶材料：熟料7％；

(3)增塑剂：聚环氧乙烷5％，分子量为1000000；

(4)增强剂：聚丙烯纤维5％；

(5)掺合料：超细沸石粉5％；

(6)水：7％。

通过蒸压釜蒸养，釜内温度设定为180℃，压力设定为1.6MPa，蒸养时间为8小时，得到全固废高强抗弯折混凝土。

按照(GB/T50081-2002)《普通混凝土力学性能试验方法标准》的要求对上述事实里所制得的混凝土进行试验得到的混凝土的抗压强度和抗弯折强度(28d)如下：

	抗压强度(MPa)	抗弯折强度(MPa)
			实施例1	64.3	7.52
实施例2	65.5	7.56
			实施例3	65.9	7.58

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种全固废高强抗弯折混凝土，其特征在于：所述混凝土由以下重量百分比的原材料组成：

(1)固废原料：粉煤灰60％～70％，电石渣10％～20％，脱硫石膏4％～10％；

(2)凝胶材料：熟料5％～7％；

(3)增塑剂：聚合物1％～5％；

(4)增强剂：聚丙烯纤维3％～10％；

(5)掺合料：超细沸石粉5％；

(6)水：5％～7％；

所述粉煤灰中二氧化硅的质量分数不低于20％；

所述粉煤灰、电石渣、脱硫石膏的粒度为200～250目；

所述聚合物为环氧树脂或不饱和聚酯；

上述组分用量之和满足100％。

2.根据权利要求1所述的一种全固废高强抗弯折混凝土，其特征在于：所述聚合物为水溶性聚合物，其分子量不低于600000。

3.根据权利要求1所述的一种全固废高强抗弯折混凝土，其特征在于：掺合料超细沸石粉的粒度应不低于200目。

4.根据权利要求1所述的一种全固废高强抗弯折混凝土，其特征在于，其制备工艺包括以下步骤：

(1)按权利要求1重量百分比取各原料备用，将粉煤灰、电石渣、脱硫石膏和熟料混合均匀，即为初级混凝土粉料；

(2)将步骤(1)的初级混凝土粉料加入到搅拌机中，按照用量配比，加入超细沸石粉，搅拌1～30min；

(3)用水将聚合物、增强剂按权利要求1所述重量百分比混合均匀，加入搅拌机中继续搅拌20～40min；

(4)混合步骤(1)和步骤(2)材料，通过蒸压釜蒸养，釜内温度设定为50～200℃，压力设定为1.0～3.0MPa，蒸养时间为3～20小时，得到全固废高强抗弯折混凝土。