CN109437718B - 一种c40级大掺量固废混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种C40级大掺量固废混凝土及其制备方法，按每m3混凝土中各组分重量份(kg)计，包括：水泥213～258份，复合掺合料213～258份，天然砂341～367份，强化再生粗骨料1048～1105份，水170～195份，还包括选自0.01～5.68份聚羧酸减水剂或0.01～9.24份复合减水剂中的一种，和选自1～313份尾矿机制砂和1～313份再生细骨料中的一种或两种混合物，且所述混凝土的坍落度为160～200mm。上述混凝土的28d强度达到40MPa以上，耐久性良好，建筑垃圾等固体废弃物的固废掺量达到70％，大大提高建筑垃圾的资源化利用水平，缓解目前天然砂石骨料极度紧缺现状，降低生产成本。

Description

一种C40级大掺量固废混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于固废综合利用和建筑材料技术领域，具体涉及一种C40级大掺量固废混凝土 及其制备方法。
背景技术
2016年以来，天然砂石骨料供不应求，价格连番上涨，仅2017年天然砂石价格上涨超 40％，若能提高建筑垃圾在混凝土的掺量，不仅可以解决混凝土砂石原料来源问题，也可推 动建筑垃圾的资源化利用水平，同时再生骨料在价格上具有一定优势，可节约建设工程成本， 具有显著的经济效益。但再生骨料与天然骨料相比，微裂缝多、强度低，配制的再生混凝土 强度一般低于普通混凝土，因此再生混凝土强度以C20-C30居多。
发明内容
本发明的目的是提供一种C40级大掺量固废混凝土，通过掺合料复配、再生粗骨料强化 和外加减水剂等，配制固废掺量达70％的C40级大掺量固废混凝土，既提高建筑垃圾等固废 的资源化利用水平，减少天然资源消耗，缓解目前天然砂石骨料极度紧缺现状，提高再生混 凝土性能，降低生产成本。
本发明的另一目的是提供上述C40级大掺量固废混凝土的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，C40级大掺量固废混凝土，按每m3混凝土中各组分重量份(kg)计，包括：
水泥213～258份，
复合掺合料213～258份，
天然砂341～367份，
强化再生粗骨料1048～1105份，
水170～195份，还包括
选自0.01～5.68份聚羧酸减水剂或0.01～9.24份复合减水剂中的一种；和
选自1～313份尾矿机制砂和1～313份再生细骨料中的一种或两种混合物；
且所述混凝土的坍落度为160～200mm。
优选地，所述的C40级大掺量固废混凝土，按每m3混凝土中各组分重量份(kg)计，包括：
水泥224～231份，
复合掺合料224～231份，
天然砂360～367份，
强化再生粗骨料1081～1091份，
水180～190份，
4.16～5.38份聚羧酸减水剂，
还包括选自151～302份尾矿机制砂和1～151份再生细骨料中的一种或两种混合物；
且所述混凝土的坍落度为160～200mm。
上述任一实施方式中，所述的水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
上述任一实施方式中，所述的复合掺合料由钢渣、粉煤灰和矿粉复配而成；其中，按所 述复合掺合料总重量份数为100份计，所述钢渣为8～20份，所述粉煤灰为50～60份，所述矿 粉为30～40份；进一步优选实施方式中，所述的钢渣比表面积＞500cm2/g，28d强度活性指数 不低于85％，经由比表面积＜400cm2/g的钢渣粉外掺含量为10％的脱硫石膏或半水脱硫石膏 共同混磨30min而成；其中，
所述的脱硫石膏为纯度＞85％、含水率＜15％的脱硫石膏原料经50℃烘至恒重制得；
所述的半水脱硫石膏为50℃烘至恒重后的脱硫石膏经140℃煅烧2h而成；
所述的粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余)≤25％，28d强度活性指数不低 于75％；
所述的矿粉为比表面积＞400m2/kg、28d强度活性指数不低于95％的细微粉，由钢铁厂 粒化高炉水淬矿渣经干燥粉磨制得。
上述任一实施方式中，所述的尾矿机制砂粒径＜4.75mm，细度模数为3.2，压碎指标为 18％，石粉含量为6.4％，通过矿山开采中废弃的尾矿经机械破碎、制砂而成。
上述任一实施方式中，所述的天然砂为粒径≤4.75mm的天然河砂，细度模数为2.7，含泥 量为1.1％。
上述任一实施方式中，所述的再生细骨料为建筑垃圾经破碎、分选、筛分后所得粒径 ≤4.75mm的颗粒，细度模数为2.5，微粉含量为11.2％，其中含砼质颗粒比例≥50％。
上述任一实施方式中，所述的强化再生粗骨料吸水率＜5.0％、压碎指标＜14％；其制备 方法为：建筑垃圾先经破碎、分选、筛分后所得的5～25mm连续粒级的颗粒，其中砼质颗粒 比例≥80％；再将上述颗粒经质量浓度为3％、模数为3.0～3.4的水玻璃溶液浸泡10min或质量 浓度为1％的甲基硅酸钾溶液浸泡5min后捞出晾干、干燥堆存而得。
上述任一实施方式中，所述的复合减水剂含固量为30％，由粉状萘系高效减水剂与固含 量为30％的液体脂肪族减水剂按固含量比为3:2混合并外掺水复配而成；所述的聚羧酸减水 剂为固含量为20％的缓释型高保坍聚羧酸减水剂。
第二方面，上述C40级大掺量固废混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述复合掺合料的组成称取钢渣、粉煤灰、矿粉，加入混合容器中充分混合，制 得复合掺合料；
(2)按所述C40级大掺量固废混凝土的组成称取各种原料，按投料顺序依次为尾矿机 制砂、再生细骨料、天然砂、步骤(1)中所得复合掺合料和水泥加料至搅拌机中搅拌30s后， 加入强化再生粗骨料，搅拌30s，使所得干料混合均匀；
(3)向步骤(2)中混合后的干料中加入部分水和外加剂，搅拌1min，以使骨料表面料浆 包裹均匀；再加入剩下的水和外加剂，搅拌2min，出料，即得。
本发明的有益效果在于：
本发明的C40级大掺量固废混凝土28d强度达到40MPa以上，耐久性良好，既解决现有 再生混凝土强度等级较低(一般C20-C30)的问题，又提高再生混凝土中再生骨料的比例。 另外，通过大规模利用建筑垃圾等固体废弃物，固废掺量可达到70％，大大提高建筑垃圾的 资源化利用水平，又缓解目前天然砂石骨料极度紧缺现状，降低企业生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
以下实施例1～7制备C40级大掺量固废混凝土的原料包括：水泥、复合掺合料、天然砂341～367份、强化再生粗骨料、水、聚羧酸减水剂或复合减水剂、和尾矿机制砂和再生细骨 料中的一种或两种混合物；其中：
水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
复合掺合料由钢渣、粉煤灰和矿粉复配而成，按复合掺合料总重量份数为100份计，钢 渣为8～20份，粉煤灰为50～60份，矿粉为30～40份；其中：
钢渣比表面积＞500cm2/g，28d强度活性指数不低于85％，经由比表面积＜400cm2/g的 钢渣粉外掺含量为10％的脱硫石膏或半水脱硫石膏共同混磨30min而成；其中脱硫石膏为纯 度＞85％、含水率＜15％的脱硫石膏原料经50℃烘至恒重制得，半水脱硫石膏为50℃烘至恒重 后的脱硫石膏经140℃煅烧2h而成；
粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余)≤25％，28d强度活性指数不低于75％；
矿粉为比表面积＞400m2/kg、28d强度活性指数不低于95％的细微粉，由钢铁厂粒化高 炉水淬矿渣经干燥粉磨制得。
尾矿机制砂粒径＜4.75mm，细度模数为3.2，压碎指标为18％，石粉含量为6.4％，通过 矿山开采中废弃的尾矿经机械破碎、制砂而成。
天然砂为粒径≤4.75mm的天然河砂，细度模数为2.7，含泥量为1.1％。
再生细骨料为建筑垃圾经破碎、分选、筛分后所得粒径≤4.75mm的颗粒，细度模数为2.5， 微粉含量为11.2％，其中含砼质颗粒比例≥50％。
强化再生粗骨料吸水率＜5.0％、压碎指标＜14％，其制备方法为：建筑垃圾先经破碎、 分选、筛分后所得的5～25mm连续粒级的颗粒，其中砼质颗粒比例≥80％；再将上述颗粒经质 量浓度为3％、模数为3.0～3.4的水玻璃溶液浸泡10min或质量浓度为1％的甲基硅酸钾溶液 浸泡5min后捞出晾干、干燥堆存而得。
复合减水剂含固量为30％，由粉状萘系高效减水剂与固含量为30％的液体脂肪族减水剂 按固含量比为3:2混合并外掺水复配而成。
聚羧酸减水剂为固含量为20％的缓释型高保坍聚羧酸减水剂。
实施例1～7具体的制备方法为：(1)按复合掺合料的组成称取钢渣、粉煤灰、矿粉，加 入混合容器中充分混合，制得复合掺合料；(2)按C40级大掺量固废混凝土组成称取各种原料，投料顺序依次为尾矿机制砂、再生细骨料、天然砂、步骤(1)中复合掺合料和水泥加料至搅拌机中并搅拌30s，加入强化再生粗骨料，搅拌30s，使所得干料混合均匀；(3)向步 骤(2)中混合后的干料中加入部分水和外加剂，搅拌1min，以使骨料表面料浆包裹均匀，再加入剩下的水和外加剂，搅拌2min，出料，即得。
实施例1
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥213kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝1:5:4)213kg，尾矿机制砂313kg， 天然砂364kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度3％、模数3.2的水玻璃浸泡10min) 1105kg，聚羧酸减水剂4.46kg，水189kg。
实施例2
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥213kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝1:5:4)213kg，天然砂364kg， 再生骨料313kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度3％、模数3.2的水玻璃浸泡10min) 1105kg，复合减水剂8.95kg，水195kg。
实施例3
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥224kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝2:15:8)224kg，尾矿机制砂302kg， 天然砂367kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度为1％的甲基硅酸钾溶液浸泡5min) 1091kg，聚羧酸减水剂5.38kg，水180kg。
实施例4
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥224kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝2:15:8)224kg，尾矿机制砂151kg， 天然砂367kg，再生细骨料151kg，强化再生粗骨料1091kg(再生粗骨料经质量浓度1％的甲 基硅酸钾溶液浸泡5min)，聚羧酸减水剂5.38kg，水185kg。
实施例5
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥224kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝2:15:8)224kg，天然砂367kg， 再生细骨料302kg，强化再生粗骨料1091kg(再生粗骨料经质量浓度1％的甲基硅酸钾溶液浸 泡5min)，聚羧酸减水剂5.68kg，水193kg。
实施例6
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥231kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝2:5:3)231kg，尾矿机制砂302kg， 天然砂360kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度1％的甲基硅酸钾溶液浸泡5min) 1081kg，聚羧酸减水剂4.16kg，水187kg。
实施例7
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥231kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝2:5:3)231kg，尾矿机制砂302kg， 天然砂360kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度为1％的甲基硅酸钾溶液浸泡5min) 1081kg，复合减水剂9.24kg，水190kg。
实施例8
每m3混凝土含有以下重量份的物质：
P·O42.5水泥258kg，复合掺合料(钢渣：粉煤灰：矿粉＝4:15:6)258kg，尾矿机制砂151kg， 再生细骨料151kg，天然砂341kg，强化再生粗骨料(再生粗骨料经质量浓度3％、模数3.2 的水玻璃浸泡10min)1048kg，聚羧酸减水剂4.64kg，水183kg。
表1：C40级大掺量固废混凝土性能
Figure BDA0001872024070000061
从上表可以看出，实施例3、实施例4、实施例6均为本发明的优选例，配制的大掺量固 废混凝土的28d抗压强度＞40MPa，耐久性良好。
上述实施例仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，凡在本发明的原则之内，所做 的任何等同替代、修改和变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.C40级大掺量固废混凝土，其特征在于，所述混凝土的坍落度为160–200mm，按每m3混凝土中各组分重量份计，水泥213–258份、复合掺合料213–258份、天然砂341–367份、强化再生粗骨料1048–1105份、水170–195份，还具有选自1–313份尾矿机制砂和1–313份再生细骨料的混合物，以及0.01–5.68份聚羧酸减水剂或0.01–9.24份复合减水剂；
所述复合掺合料按总重量份数为100份计由8–20份钢渣、50–60份粉煤灰和30–40份矿粉复配而成；
所述钢渣比表面积＞500cm2/g，28d强度活性指数不低于85%，经由比表面积＜400cm2/g的钢渣粉外掺含量为10%的脱硫石膏或半水脱硫石膏共同混磨30min而成，所述脱硫石膏为纯度＞85%、含水率＜15%的脱硫石膏原料经50℃烘至恒重制得，所述半水脱硫石膏为50℃烘至恒重后的脱硫石膏经140℃煅烧2h而成；
所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，45μm方孔筛筛余物≤25%，28d强度活性指数不低于75%；
所述矿粉为比表面积＞400m2/kg、28d强度活性指数不低于95%的细微粉，由钢铁厂粒化高炉水淬矿渣经干燥粉磨制得；
所述强化再生粗骨料吸水率＜5.0%、压碎指标＜14%，其制备方法为：建筑垃圾先经破碎、分选、筛分后所得的5–25mm连续粒级的颗粒，其中砼质颗粒比例≥80%；再将上述颗粒经质量浓度为3%、模数为3.0–3.4的水玻璃溶液浸泡10min或质量浓度为1%的甲基硅酸钾溶液浸泡5min后捞出晾干、干燥堆存得到；
所述复合减水剂固含量为30%，由粉状萘系高效减水剂与固含量为30%的液体脂肪族减水剂按固含量比为3:2混合并外掺水复配而成，所述聚羧酸减水剂为固含量为20%的缓释型高保坍聚羧酸减水剂；
所述C40级大掺量固废混凝土的制备方法包括以下步骤：
（1）按所述复合掺合料的组成称取钢渣、粉煤灰、矿粉，加入混合容器中充分混合，制得复合掺合料；
（2）称取各种原料，按投料顺序依次将上述尾矿机制砂、再生细骨料、天然砂、步骤（1）中所得复合掺合料和水泥加料至搅拌机中搅拌30s后，加入所述强化再生粗骨料，搅拌30s，使所得干料混合均匀；
（3）向步骤（2）中混合后的干料中加入部分水和外加剂，搅拌1min，以使骨料表面料浆包裹均匀；再加入剩下的水和外加剂，搅拌2min，出料。
2.根据权利要求1所述的C40级大掺量固废混凝土，其特征在于，所述C40级大掺量固废混凝土，按每m3混凝土中各组分重量份计，水泥224–231份、复合掺合料224–231份、天然砂360–367份、强化再生粗骨料1081–1091份、水180–190份、4.16–5.38份聚羧酸减水剂以及选自151–302份尾矿机制砂和1–151份再生细骨料的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的C40级大掺量固废混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1或2所述的C40级大掺量固废混凝土，其特征在于，所述天然砂为粒径≤4.75mm的天然河砂，细度模数为2.7，含泥量为1.1%。
5.根据权利要求1或2所述的C40级大掺量固废混凝土，其特征在于，所述尾矿机制砂粒径＜4.75mm，细度模数为3.2，压碎指标为18%，石粉含量为6.4%，通过矿山开采中废弃的尾矿经机械破碎、制砂而成。
6.根据权利要求1或2所述的C40级大掺量固废混凝土，其特征在于，所述再生细骨料为建筑垃圾经破碎、分选、筛分后所得粒径≤4.75mm的颗粒，细度模数为2.5，微粉含量为11.2%，其中含砼质颗粒比例≥50%。
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