CN108658569A - 一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土以及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。氯氧镁水泥再生骨料混凝土由如下重量份的组分组成：氧化镁12％～30％，氯化镁4％～27％，复合抗水剂2％～4％，煤渣粉2％～4％、再生细骨料5％～30％、再生粗骨料5％～45％，余量水。与现有技术相比，本申请的有益效果是终凝时间适宜，力学性能优良，耐高温，适用范围广；同时解决了盐湖镁害，实现了砂石及建筑固体废弃物的循环利用。

Description

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土以及制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土及其制备方法。

背景技术

氯氧镁水泥又称为所瑞尔水泥、镁水泥，它是用煅烧菱镁矿石所得的轻烧粉或低温煅烧白云石所得的灰分(主要成分为MgO)，以六水氯化镁(MgCl₂·6H₂O)等水溶性镁盐为调和剂，再加入水所形成的水泥硬化体。氯氧镁水泥可以在常温常压下较快地硬化，形成脆性较大且硬度很高的人造石。氯氧镁水泥具有许多优点：在空气中固化快、轻度高、表面光泽性好似大理石、隔音、保温、制备工艺简单和流程短等，它可用于一般建筑材料，作工棚、简易房屋、包装箱、煤矿支架等代替木材，玻纤瓦代替石棉瓦，地板砖、装饰材料代替大理石。在日常生活等常规领域具有广阔的应用前景。

目前，对于氯氧镁水泥的研究大多集中在如何提高氯氧镁水泥的耐水性、如何解决氯氧镁水泥易变性的问题上，这些研究都取得了显著的进展，大大提高了氯氧镁水泥的耐水性并改善了其易变性。现有的这些研究的前提均是将氯氧镁水泥应用于日常环境中，而很少有人着力于研究将氯氧镁水泥应用极端环境下，例如腐蚀环境下、高温环境下、寒冷环境下等。如果氯氧镁水泥在一些极端的环境下能够替代某些产品，将产生巨大的经济效益和广阔的应用前景。

每年，我国将产生2亿吨以上的废弃混凝土垃圾。这些废弃的混凝土垃圾未经过任何处理，被运往郊外或城市周边进行简单填埋或露天堆存，这不仅浪费了土地和资源，还污染了环境；另一方面，随着人口的日益增多，建筑业对砂石骨料的需求量不断增长。长期以来，由于砂石骨料大量开采导致资源枯竭、山体滑坡、河床改道，严重破坏了自然环境。生产和利用建筑垃圾再生骨料对于节约资源、保护环境和实现建筑业的可持续发展具有重要意义。

煤渣是工业燃煤设备产生的废渣，每年产生上亿吨，目前仅有部分用于制砖、铺路和水泥混合材，利用率低且价值低；其它的随意堆放，占用大量土地并污染环境，亟需提高其利用率和利用价值。

氯化镁是盐湖提钾后或海盐化工的产品。据计算，2015年仅青海盐湖地区提钾后的副产物水氯镁石多达3000万吨。巨量的副产物水氯镁石已对盐湖资源综合利用和盐湖生态环境产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决上述氯氧镁水泥在极端环境下存在的问题，以及目前过多的废弃混凝土垃圾、煤渣、氯化镁造成的资源浪费等问题，提供一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土及其制备方法。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，由如下重量份的组分组成：氧化镁12％～30％，氯化镁4％～27％，复合抗水剂2％～4％，煤渣粉2％～4％、再生细骨料5％～30％、再生粗骨料5％～45％，余量水。

进一步的，所述氧化镁为轻质氧化镁粉，所述轻质氧化镁粉的比表面积为2.1m²/kg～2.3m²/kg，所述轻质氧化镁粉中氧化镁的质量分数大于80％。

进一步的，所述氯化镁为工业氯化镁或水氯镁石中的一种或两种。

进一步的，所述复合抗水剂为磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁或明矾中的一种或多种。

进一步的，所述复合抗水剂由磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁和明矾四种组分混合而成，其中磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁和明矾的质量比为磷酸钠：硫酸亚铁：硫酸镁：明矾＝10：7：6：5。

进一步的，所述再生细骨料和所述再生粗骨料均是由废弃混凝土路面板或建筑构件经过破碎、除筋、分拣、筛分、清洗、干燥得到的，其中所述再生细骨料的粒径大小为0.075nm～4.75nm，所述再生粗骨料的粒径大小为4.75nm～31.5nm。

进一步的，所述煤渣粉是煤渣经过破碎、烘干、研磨再过45μm负压筛后得到的，所述煤渣粉的粒径大小为0.5μm～45μm。

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：

首先，称取各组分原料；然后，将氯化镁、复合抗水剂和水均匀搅拌，得到氯化镁水溶液；最后，将搅拌机内表面润湿，将氧化镁、煤渣粉、再生细骨料和再生粗骨料加入到搅拌机内，搅拌均匀后，再将氯化镁水溶液和水加入搅拌机搅拌均匀，硬化后形成氯氧镁再生骨料混凝土。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请的氯氧镁再生混凝土具有较为合适的终凝时间；在较短的时间内抗压强度能够达到70％，能够缩短施工时间，且力学性能优良；同时本申请的混凝土的耐高温性能良好，即使在500℃的高温下仍能够使用，扩大了使用范围。同时解决养护镁害，保护有限的砂石资源，实现砂石及建筑固体废弃物的循环利用。

附图说明

图1是本发明实施例3氯氧镁水泥再生骨料混凝土硬化体与煤渣粉表面的SEM图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明的具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，由如下重量份的组分组成：氧化镁12％，氯化镁4％，复合抗水剂2％，煤渣粉2％、再生细骨料30％、再生粗骨料45％，余量水。

实施例2

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，由如下重量份的组分组成：氧化镁30％，氯化镁27％，复合抗水剂4％，煤渣粉4％、再生细骨料5％、再生粗骨料5％，余量水。

实施例3

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，由如下重量份的组分组成：氧化镁14％，氯化镁14.2％，复合抗水剂2.6％，煤渣粉3.2％、再生细骨料26.6％、再生粗骨料30.2％，余量水。

实施例4

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，由如下重量份的组分组成：氧化镁14％，氯化镁18.4％，复合抗水剂3.2％，煤渣粉3.2％、再生细骨料26.6％、再生粗骨料30.2％，余量水。

实施例5

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，由如下重量份的组分组成：氧化镁16.8％，氯化镁19.5％，复合抗水剂3.2％，煤渣粉3.2％、再生细骨料21.4％、再生粗骨料24.3％，余量水。

实施例6

一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，由如下重量份的组分组成：氧化镁16.8％，氯化镁22.9％，复合抗水剂3％，煤渣粉3.2％、再生细骨料21.4％、再生粗骨料24.3％，余量水。

对比例

目前现有的氯氧镁水泥再生混凝土一般由如下重量份的组分组成：氧化镁16.5％、工业氯化镁16.9％、再生细骨料26.6％、粗骨料30.2％、余量水。按上述比例将氯化镁和水均匀拌和，得到氯化镁水溶液；将搅拌机内表面润湿，按上述比加入氧化镁、煤渣粉、再生粗、细骨料后，搅拌2-3分钟，将得到的氯化镁水溶液和剩余部分的水加入搅拌均匀，硬化后形成氯氧镁再生骨料混凝土。

作为本发明的一优选方案，上述实施例1～6中氧化镁为比表面积2.1m²/kg～2.3m²/kg的轻质氧化镁粉，且轻质氧化镁粉中氧化镁的质量分数大于80％。

作为本发明的一优选方案，氯化镁为工业氯化镁或水氯镁石中的一种或两种。

作为本发明的一优选方案，复合抗水剂为磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁或明矾中的一种或多种。如果复合抗水剂是由磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁和明矾四种组分混合而成混合物，那么磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁和明矾的质量比为：磷酸钠：硫酸亚铁：硫酸镁：明矾＝10：7：6：5。

作为本发明的一优选方案，再生细骨料和所述再生粗骨料均是由废弃混凝土路面板或建筑构件破碎、除筋、分拣、筛分、清洗、干燥得到的，其中再生细骨料的粒径大小为0.075nm～4.75nm，再生粗骨料的粒径大小为4.75nm～31.5nm。

作为本发明的一优选方案，煤渣粉是煤渣经过破碎、烘干、研磨再过45μm负压筛后得到的，煤渣粉的粒径大小为0.5μm～45μm。

上述实施例1～6的氯氧镁水泥再生骨料混凝土的制备方法如下：

首先，称取各组分原料；然后，将氯化镁、复合抗水剂和水均匀搅拌，得到氯化镁水溶液；最后，将搅拌机内表面润湿，将氧化镁、煤渣粉、再生细骨料和再生粗骨料加入到搅拌机内，搅拌均匀后，再将氯化镁水溶液和水加入搅拌机搅拌均匀，硬化后形成氯氧镁再生骨料混凝土。

为了研究本申请的氯氧镁水泥再生骨料混凝土的力学性能，我们对上述实施例中的氯氧镁水泥再生骨料混凝土的性能进行了测试，结果如表1和表2。

表1中测试氯氧镁水泥再生骨料混凝土的终凝时间；在自然空气中养护下，3d、7d和28d的抗压强度和3d和60d的收缩应变。表2为氯氧镁水泥再生骨料混凝土在高温下的抗压强度。

表1氯氧镁水泥再生骨料混凝土的力学性能

从表1可知，与对比例对比可知，本申请的氯氧镁水泥再生骨料混凝土的终凝时间较长。在具体是施工过程中，对混凝土的终凝时间有规定，终凝时间太短和太长均不利于施工的进行，对比例的终凝时间为35min左右，这就会导致在具体施工成过程中，还没进行完具体的施工操作，混凝土就凝固。本申请的平均终凝时间为52min，这个时间既能确保施工的进行，又能确保施工结束后，混凝土能够及时的凝固，本申请的混凝土克服了现有的混凝土终凝时间较短的问题。

此外，在具体是施工过程中，对比例的混凝土在7天时，混凝土的抗压强度才能达到其28d抗压强度的53.7％，而本申请的混凝土只需要3天，抗压强度就能达到其28d抗压强度的77％以上，显然，本申请的混凝土能够缩短施工的时间。而且本申请的混凝土的收缩应变也较对比例的混凝土的收缩应变小，说明本申请的混凝土更加的不易变形，本申请的混凝土的耐水性更好。

表2高温时氯氧镁再生骨料混凝土的抗压强度

从表2可知，对比例的混凝土在外界温度达到100℃时，抗压强度就降低了25％，当外界温度达到300℃时，抗压强度直接降为0，说明对比例的混凝土在外界温度达到300℃时，就不能再使用。在工程中，当混凝土的抗压强度降低30％左右，混凝土就不再满足使用条件，所以对比例的混凝土的在外界温度高于100℃时就不再符合使用条件。

而本申请的混凝土在外界温度高达500℃时，其抗压强度仅仅下降15％左右，说明本申请的混凝土能够在500℃条件下进行使用，与对比例相比，本申请的混凝土的应用范围更加广泛，能够应用于高温环境下。

图1是实施例3氯氧镁水泥硬化体与煤渣粉的粘结界面微观形貌，由图1可见，两种硬化体结合界面呈凸凹状，界面结合紧密，几乎没有缝隙和缺陷。

在图1取点标记1、2和3部位进行EDS分析，分析表明，氯氧镁水泥硬化体与煤渣粉界面粘结力主要来源于化学作用力。此外，煤渣粉中的火山灰物质(Al₂O₃、SiO₂)与明矾、氢氧化镁(Mg(OH)₂)反应生成硅酸镁铝(MgAl₂(SiO₃)₄)，不但可以大幅度提升氯氧镁水泥的耐高温性能，同时也可以结合氯氧镁水泥中的自由氯离子，进而提升氯氧镁水泥的耐水性。因此，大大提高了界面密实度和强度。

综上所述，本申请的氯氧镁再生混凝土具有较为合适的终凝时间；在较短的时间内抗压强度能够达到其28d抗压强度的77％以上，能够缩短施工时间，且力学性能优良；同时本申请的混凝土的耐高温性能良好，即使在500℃的高温下仍能够使用，扩大了使用范围。同时解决养护镁害，保护有限的砂石资源，实现砂石及建筑固体废弃物的循环利用。

以上公开的仅为本发明的较佳实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，其特征在于，由如下重量份的组分组成：氧化镁12％～30％，氯化镁4％～27％，复合抗水剂2％～4％，煤渣粉2％～4％、再生细骨料5％～30％、再生粗骨料5％～45％，余量水。

2.如权利要求1所述的一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，其特征在于，所述氧化镁为轻质氧化镁粉，所述轻质氧化镁粉的比表面积为2.1m²/kg～2.3m²/kg，所述轻质氧化镁粉中氧化镁的质量分数大于80％。

3.如权利要求1所述的一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，其特征在于，所述氯化镁为工业氯化镁或水氯镁石中的一种或两种。

4.如权利要求1所述的一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，其特征在于，所述复合抗水剂为磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁或明矾中的一种或多种。

5.如权利要求4所述的一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，其特征在于，所述复合抗水剂由磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁和明矾四种组分混合而成，其中磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁和明矾的质量比为磷酸钠：硫酸亚铁：硫酸镁：明矾＝10：7：6：5。

6.如权利要求1所述的一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，其特征在于，所述再生细骨料和所述再生粗骨料均是由废弃混凝土路面板或建筑构件经过破碎、除筋、分拣、筛分、清洗、干燥得到的，其中所述再生细骨料的粒径大小为0.075nm～4.75nm，所述再生粗骨料的粒径大小为4.75nm～31.5nm。

7.如权利要求1所述的一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土，其特征在于，所述煤渣粉是煤渣经过破碎、烘干、研磨，再过45μm负压筛后得到的，所述煤渣粉的粒径大小为0.5μm～45μm。

8.如权利要求1所述的一种氯氧镁水泥再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，称取各组分原料；然后，将氯化镁、复合抗水剂和水均匀搅拌，得到氯化镁水溶液；最后，将搅拌机内表面润湿，将氧化镁、煤渣粉、再生细骨料和再生粗骨料加入到搅拌机内，搅拌均匀后，再将氯化镁水溶液和水加入搅拌机搅拌均匀，硬化后形成氯氧镁再生骨料混凝土。