CN111995281A - 一种基于废弃橙子皮的水泥外加剂的制备方法及其应用 - Google Patents

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何士成
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Abstract

本发明提供了一种废橙子皮作为外加剂的制备方法及其在混凝土中的应用。具体来说采用废橙子皮作为外加剂，所述外加剂由以下方法制得：洗净果皮，充分干燥后，进行切块研磨，经过筛除小颗粒，得到果皮粉末，即为外加剂。其有益效果体现在，在混凝土中掺入0.02％，0.05％和0.1％(占水泥用量的百分数)的该外加剂，相比于现有的外加剂，该天然外加剂具有绿色环保，成本低廉，且制备过程简单，容易推广的优点，并且具有显著延长凝结时间和提高早期强度的双重效果。其中，得到废橙子皮的最佳掺量为0.05％。初凝和终凝时间分别延长28.57％和28％；3天、7天和28天的强度分别提高了9.91％、10.50％、5.91％。

Description

一种基于废弃橙子皮的水泥外加剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于混凝土外加剂领域，具体地说是一种能够提高混凝土工作性能和具有缓凝效果的抗压强度增强剂。
背景技术
近些年，一系列新材料的研究在建筑行业中取得了巨大的进步，表现出多功能的特性，这可能是对农作废弃物回收利用的结果。这一领域基于可持续发展的理念，以获得生态且高效的材料为基础，不仅考虑到环境保护的要求，而且还考虑到经济可行性。现代混凝土高度依赖于外加剂，作为混凝土的重要组成部分，不同类型的外加剂已被广泛应用于改善混凝土性能，例如工作性能，力学性能和耐久性等。外加剂一般分为化学外加剂和天然外加剂，而化学外加剂具有污染环境且成本高的缺点。为了克服这些缺点，混凝土中采用可持续材料是必要的。特别是低成本的天然外加剂和植物提取物，已被证明是制造绿色和低成本水泥粘合剂、改善其力学性能的有价值的替代品。
2019年，水果行业市场消费量约2.69亿吨，其中柑橘类占比16％左右。柑橘类除直接剥皮食用外，还可用于深加工，其中果皮是食用和加工后的副产物，约占果实重量的25％。而橙子皮在制药和食品工业中有部分应用，但大部分作为废料丢弃，既浪费资源又污染环境。因此，本发明开发了一种用废弃橙子皮作为天然外加剂，不仅能够有效延长水泥的凝结时间，还能够显著提高混凝土的流动性和抗压强度，具有经济、绿色和应用价值。其中，得到废弃橙子皮的最佳掺量为0.05％。初凝和终凝时间分别延长28.57％和28％；3天、7天和28天的强度分别提高了9.91％、10.50％、5.91％。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种废弃橙子皮的处理方法，具体地说是以橙子皮制备一种外加剂，应用于混凝土中。在低掺量的条件下即可呈现优异的缓凝效果，并且显著提高混凝土的抗压强度。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种橙子皮作为外加剂的制备方法，所述外加剂由以下方法制得：洗净橙皮，充分干燥后，进行切块研磨，经过筛除小颗粒，得到橙子皮粉末，即为外加剂。
优选地，所述橙子皮为普通橙子去果皮处理得到。
优选地，所述干燥条件为105℃，24h。
优选地，所述研磨时间为20min。
优选地，所述过筛筛孔孔径为200目，得到粒径为0.075mm的粉末。
所述应用方法为：将所述橙子皮粉末作为外加剂具体应用于混凝土中，对其进行工作性能，凝结时间，以及抗压强度测试，综合评定其性能指标。
所述水泥为普通水泥或其它水泥。
所述砂为天然砂或人工砂。
本发明与现有的技术相比，其有益效果体现在：(1)本发明制备的外加剂，具体的说是一种缓凝剂，能够解决传统缓凝剂影响早期抗压强度的问题，还能够提供较好的工作性能；(2)本发明中橙子皮原料容易获得，制备工艺简单，且对橙子皮进行回收利用，符合绿色环保节能的理念，成本低廉，容易推广。
附图说明
图1是本发明实施例1-3的外加剂掺量为0.02％、0.05％和0.1％情况下混凝土的凝结时间数据图。
图2是本发明实施例4的外加剂掺量为0.02％、0.05％和0.1％情况下混凝土的扩展度数据图。
图3是本发明实施例5的外加剂掺量为0.02％、0.05％和0.1％情况下混凝土的抗压强度数据图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步说明，但不限于实例。
本实例所用橙子皮外加剂掺量为0.02％，0.05％和0.1％。
本实例中所采用的水灰比为0.45。
本实例中的试件养护温度为23±1℃，相对湿度>95％。
实施例1：洗净橙子皮，充分干燥后，进行切块研磨，经过筛除小颗粒，得到橙子皮粉末，即为缓凝剂。将该外加剂以水泥质量的0.02％加入水中预溶，然后加入水泥中均匀搅拌，制成标准试件1。测得初凝时间和终凝时间，并将数据记录至表1。
实施例2：与实施例1不同之处在于，所用外加剂以水泥质量的0.05％加入，制成标准试件2。测得初凝时间和终凝时间，并将数据记录至表1。
实施例3：与实施例1不同之处在于，所用外加剂以水泥质量的0.1％加入，制成标准试件3。测得初凝时间和终凝时间，并将数据记录至表1。
对照：与实施例1不同之处在于，不掺外加剂，制成标准试件。测得初凝时间和终凝时间，并将数据记录至表1。
本发明中水泥凝结时间测试方法参照GB/T1346～2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》的方法进行。
表1掺入橙皮粉末外加剂试样与对照试样的凝结时间对比
编号 掺量 初凝时间/min 终凝时间/min
标准试样1 0.02％ 410 560
标准试样2 0.05％ 450 640
标准试样3 0.1％ 725 865
对照 0 350 500
实验数据表明，与对照组相比，初凝时间分别延长17.14％，28.57％和107.14％。终凝时间延长12％，28％和73％。本发明所制备的橙子皮粉末作为缓凝剂对水泥具有非常好的缓凝效果，显著延长了凝结时间，为需要减缓水泥水化速度的施工要求提供了保障。
实施例4：外加剂的制备方法同实施例1。所采用的原料为普通水泥，河沙，自来水和外加剂，具体配比见表2。其中河沙的细度模数为2.7。
表2实施例4配合比
编号 水泥 外加剂掺量 河沙 水
基准组1 1035 0.207 1500 465
基准组2 1035 0.5175 1500 465
基准组3 1035 1.035 1500 465
对照 1035 0 1500 465
水泥砂浆的制备工艺如下：将原料按照重量份称取，并将原料中的水泥与河沙放入搅拌机中干拌3min至均匀；将所称的外加剂加入已称量的水中，搅拌至其完全溶解；将所制备好的溶液加入搅拌机中，浆体搅拌3min至充分均匀即可。
砂浆扩展度测量：水泥砂浆搅拌完毕，将砂浆分两次倒入砂浆扩展度筒，每次约倒入筒高的1/2，并用捣棒自边缘向中心按顺时针方向均匀插捣15下，然后，表面用刮刀刮平，将筒缓慢匀速垂直提起，10秒后用钢尺量取相互垂直的两个方向的最大直径，取其平均值作为砂浆扩展度。具体结果见表3。
表3掺入橙皮粉末外加剂试样与对照试样的扩展度对比
Figure BDA0002665239840000041
实验数据表明，与对照组相比，橙子皮的加入，显著延长水泥砂浆的工作时间，也即提高水泥砂浆的流动性。
实施例5：外加剂的制备方法同实施例1。所采用的原料为普通水泥，石子，河沙，自来水和外加剂，具体配比见表4。其中河沙的细度模数为2.7。
表4实施例5配合比
编号 水泥 外加剂掺量 石子 河沙 水
基准组4 1035 0.207 3240 1500 465
基准组5 1035 0.5175 3240 1500 465
基准组6 1035 1.035 3240 1500 465
对照 1035 0 3240 1500 465
混凝土的制备工艺如下：将原料按照重量份称取，并将原料中的水泥、河沙和石子搅拌3min至均匀；将所称的外加剂加入称量好的水中，搅拌至其完全溶解；将所制备好的溶液加入搅拌机中，浆体搅拌3min至充分均匀即可；待搅拌物料结束后，转移至模具中振捣成型，随后将模具移放至标准养护室养护后进行脱模，得到成品。
本发明中混凝土强度检测方法参照GB50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行，测量了混凝土3天、7天和28天的抗压强度。具体结果见表5。
表5掺入橙子皮粉末缓凝剂试样与对照试样的抗压强度对比
Figure BDA0002665239840000051
实验数据表明，与对照组相比，该橙子皮粉末缓凝剂掺量为0.02％时，3天、7天和28天的强度分别提高了3.44％、4.54％、0.12％。掺量为0.05％时，3天、7天和28天的强度分别提高了9.91％、10.50％、5.91％。掺量为0.1％时，3天、7天和28天的强度分别提高了9.47％、8.45％、4.50％。表明掺入橙子皮粉末缓凝剂的混凝土3天、7天和28天的强度均高于对照组。本发明制备的橙子皮粉末作为缓凝剂具有提高早期强度的作用。
需要说明的是，上述对实施例的描述是为便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，但应不受上述实施例的限制。本领域技术人员根据本发明可以做出不同形式的改进和修改，但对于本发明作出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种废橙子皮作为外加剂，其特征在于，所述果皮外加剂由以下方法制得：洗净果皮，充分干燥后，进行切块研磨，经过筛除小颗粒，得到果皮粉末，即为外加剂。
2.根据权利要求1所述的果皮粉末作为外加剂，其特征在于，所述果皮为橙子去果皮处理得到。
3.根据权利要求1所述的果皮粉末作为外加剂，其特征在于，所述干燥条件为105℃，24h。
4.根据权利要求1所述的果皮粉末作为外加剂，其特征在于，所述研磨时间为20min。
5.根据权利要求1所述的果皮粉末作为外加剂，其特征在于，所述过筛筛孔孔径为200目，得到粒径为0.075mm的粉末。
6.权利要求1～5任一所述的果皮粉末作为外加剂在混凝土中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述废橙子皮粉末的掺量为0.02％，0.05％和0.1％。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，将所述橙子皮粉末作为外加剂具体应用于混凝土中，对其进行凝结时间，工作性能以及抗压强度测试，综合评定其性能指标。
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