CN114436621A - 一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，包括重量份的粉煤灰6～16份、矿粉5～15份、砖粉2～6份、水2～8份、单一粒径粗骨料30～50份、再生粗骨料10～30份、碱性激发剂4～6份。将单一粒径粗骨料、再生粗骨料和总水量20％～30％的水加入到搅拌机中，搅拌30秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、硅灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1分30秒；最后加入水玻璃及聚羧酸减水剂，再继续搅拌2分钟，多孔混凝土形成；再经装模振捣成型、带模具养护、脱模、养护至28d龄期得透水混凝土成品。该产品不仅具有表面粗糙、透水性强、延展性好等特点，且有效利用固体废弃物砖粉、再生骨料以及固废矿物掺合料等，使废弃物形成资源再利用。

Description

一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土及其制品的制备方法,具体涉及一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土及其制品的制备方法,属建筑材料技术领域。

背景技术

随着城镇化的飞速发展，传统混凝土的地面硬化使地面雨水难以快速下渗，造成我国大中城市内涝灾害频发，近年来极端暴雨天气频繁出现，导致该问题尤为突出。基于此，学者们提出了海绵城市的概念。而透水混凝土则是实现海绵城市的重要途径之一，透水混凝土具有优异的渗水、降噪﹑抗滑等性能。同时，城镇化的飞速发展也产生了大量的建筑垃圾，其中因拆迁、施工产生的废弃混凝土、砖石数量十分庞大。

透水混凝土又称多孔混凝土是调节城市生态的绿色混凝土，常用的透水混凝土砌块具有较高强度、耐久性、渗透性。但是目前市场上现有的透水混凝土大多由单一粒径粗骨料、水泥、外加剂和水按照一定比例拌制而成，其单一粒径粗骨料多采用天然砂石骨料。

专利申请CN112500087A公开了一种高强高韧的透水水泥混凝土及其制备方法。该方法是通过掺入一定超短切聚乙烯纤维及碳酸钙晶须，提高透水混凝土的强度和韧性。但是，该透水混凝土中每立方米需使用水泥335～385kg、机制砂155～195kg、石子1300～1500kg，其高水泥用量和砂石骨料用量难以满足我国未来“双碳战略”的要求，且未实现废弃物资源化利用。

专利申请CN108249859A公开了一种碱激发胶凝材料透水混凝土及其制备方法。该方法是通过粉煤灰、矿粉、水泥复配，加入碱激发剂、单一粒径骨料、减水剂和水制备透水混凝土。但是，该透水混凝土中仍需使用3％～8％的水泥、60％～80％的天然骨料，碳排放仍然较高，且该混凝土采用蒸汽养护，对于大面积现场浇筑混凝土路面而言，该材料实用性较差。

肖力光和孟祥博在论文《再生骨料透水混凝土的研究进展》(混凝土与水泥制品.2021,(07)：1-6)中综述了再生骨料透水混凝土的研究和应用现状，可以发现，现有再生骨料透水混凝土中均部分利用了再生粗骨料，一定程度上实现了废弃建筑垃圾资源化，但对于废弃建筑垃圾破碎后产生的颗粒更小的砖粉、混凝土粉、砂浆粉等再生粉体，现有再生骨料透水混凝土中均未利用。而这些未得到妥善处置的再生粉体同样会对环境造成极大的威胁，且造成了资源的浪费。

通过对上述专利和学术论文的分析可以看出，现有的技术手段并不足以充分消化建筑废弃物，其单一粒径粗骨料采用天然砂石骨料为主，生产成本高，而且加大了对天然砂石骨料的开采，同时仍需大量使用硅酸盐水泥这种高能耗的产品，不能实现建筑行业的生态可持续发展。

发明内容

针对上述现技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，该透水混凝土不仅在抗压强度、抗折强度、透水系数、孔隙率性能好，而且还能对垃圾废料进行资源化利用，减少对天然砂石骨料的开采，实现建筑行业的生态可持续发展。

本发明目的是提供一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，其特征在于:包括重量份的粉煤灰6～16份、矿粉5～15份、砖粉2～6份、水2～8份、单一粒径骨料30～50份、再生骨料10～30份、碱性激发剂4～6份。

为了达到改善透水混凝土工作性、提高混凝硬化物力学性能的技术效果，本发明的一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，还包括重量份的硅灰0.1～3份和/或0.1～2份聚羧酸减水剂。

所述的单一粒径骨料为粒径是10～20mm的石子。

所述的砖粉是被筛分成粒径为1.0～2.0mm的固体废弃物。

所述的再生骨料是被筛分成粒径为10～20mm的建筑垃圾，拌和前应为饱和面干状态。

所述的碱激发剂为1.5模数的水玻璃溶液。

本发明还有一个目的提供一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土的制备方法，包括下列步骤：

1)按配方比例称取粉煤灰、矿粉、砖粉、水、单一粒径骨料、再生骨料、碱性激发剂，备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量20份～30份的水加入到搅拌机中，搅拌20～40秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、砖粉及剩余的60份～70份的水，继续搅拌1～2分钟；最后加入碱性激发剂，再继续搅拌1～3分钟，多孔混凝土形成；

3)将步骤2)得到的多孔混凝土分两次装入模具中振捣成型；

4)成型后带模具试件表面覆盖塑料膜，至24小时拆模；

5)脱模后保温保湿养护不少于3d，至28d即得透水混凝土成品。

所述的加入矿粉和粉煤灰的同时，还可以加入硅灰。

所述的加入碱性激发剂的同时还可以加入聚羧酸减水剂。

本发明旨在利用固体废弃物替代天然砂石骨料、利用碱激发胶凝材料高强度的优势替代传统水泥从而制备透水混凝土及其城市所需的各种透水性砌块，再利用废弃的矿物掺合料等资源，在满足城市绿色安全发展以及建筑垃圾高效回收的作用下，制备出具有较高强度、耐久性、渗透性的制品。

如若将废弃的建筑垃圾经过破碎、筛分等方法进行处理获得再生粗骨料、再生砖粉,从而替代部分资源紧缺的天然骨料，制备绿色再生骨料透水混凝土，不仅可对城市生态环境起到良好的调节作用，同时为大雨洪涝创造一定的蓄洪空间，还能对垃圾废料进行充分的资源化利用，减少对天然砂石骨料的开采，实现建筑行业的生态可持续发展。

与现有技术相比较，本发明一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土具有以下有益效果：

1.本再生骨料透水混凝土具有表面粗糙、透水性强、延展性好等特点，且具备最基本的力学性能、透水性、耐久性。同时本混凝土无需蒸养，便于大面积现浇路面工程应用。

2.碱激发制备过程能耗低、排放小，制备过程简单，同时具有快硬高强、耐热耐高温、耐酸腐蚀等优异性能。

3.有效利用固体废弃物砖粉、再生粗骨料以及废弃矿物掺合料等，使废弃物形成资源再利用。

具体实施方法

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步说明,但实施例不对本发明构成限制。

实施例及对比例采用的物料如下:

碱激发剂为：巩义市昌隆泡花碱厂生产的水玻璃溶液，模数为3.22，波美度为40，氧化纳的含量9.0份。本实验采用模数为1.5的水玻璃，用氢氧化钠颗粒来配置此模数的水玻璃。砖粉为固体废弃物筛分为1.0～2.0mm后的物料，再生骨料为建筑垃圾筛检10～20mm，1.0～2.0mm的骨料，单一粒径骨料为10～201.0～2.0mm石子。

实施例1

1)按配方比例称取粉煤灰6份、矿粉15份、砖粉6份、水8份、单一粒径骨料30份、饱和面干状态再生骨料15份、碱性激发剂4份，备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量20％的水加入到搅拌机中，搅拌40秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌2分钟；最后加入碱性激发剂，再继续搅拌2分钟，多孔混凝土形成；

3)将步骤2)得到的多孔混凝土分两次装入模具中振捣成型；

4)成型后带模具试件表面覆盖塑料膜，至24小时拆模；

5)脱模后保温保湿养护不少于3d，至28d即得透水混凝土成品。

实施例2

1)按配方比例称取粉煤灰11份、矿粉12份、砖粉4份、水5份、单一粒径骨料50份、饱和面干状态再生骨料30份、碱性激发剂6份，备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量25％的水加入到搅拌机中，搅拌30秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1.5分钟；最后加入碱性激发剂，再继续搅拌3分钟，多孔混凝土形成；

3)将步骤2)得到的多孔混凝土分两次装入模具中振捣成型；

4)成型后带模具试件表面覆盖塑料膜，至24小时拆模；

5)脱模后保温保湿养护不少于3d，至28d即得透水混凝土成品。

实施例3

1)按配方比例称取粉煤灰16份、矿粉5份、砖粉2份、水2份、单一粒径骨料40份、饱和面干状态再生骨料10份、碱性激发剂5份，备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量30％的水加入到搅拌机中，搅拌20秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1分钟；最后加入碱性激发剂，再继续搅拌1分钟，多孔混凝土形成；

3)将步骤2)得到的多孔混凝土分两次装入模具中振捣成型；

4)成型后带模具试件表面覆盖塑料膜，至24小时拆模；

5)脱模后保温保湿养护不少于3d，至28d即得透水混凝土成品。

实施例4

1)按配方比例称取粉煤灰5.5份、矿粉15份、砖粉6份、水8份、单一粒径骨料30份、饱和面干状态再生骨料15份、碱性激发剂4份、硅灰0.1份、0.1份聚羧酸减水剂备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量20％的水加入到搅拌机中，搅拌40秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、硅灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌2分钟；最后加入碱性激发剂和聚羧酸减水剂，再继续搅拌3分钟，多孔混凝土形成，其余步骤同实施例1。

实施例5

1)按配方比例称取粉煤灰9.5份、矿粉12份、砖粉4份、水5份、单一粒径骨料50份、饱和面干状态再生骨料30份、碱性激发剂6份、硅灰1.5份、1份聚羧酸减水剂备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量25％的水加入到搅拌机中，搅拌30秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、硅灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1.5分钟；最后加入碱性激发剂和聚羧酸减水剂，再继续搅拌2分钟，多孔混凝土形成，其余步骤同实施例1。

实施例6

1)按配方比例称取粉煤灰13份、矿粉5份、砖粉2份、水2份、单一粒径骨料40份、饱和面干状态再生骨料10份、碱性激发剂5份、硅灰3份、2份聚羧酸减水剂备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量30％的水加入到搅拌机中，搅拌20秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、硅灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1分钟；最后加入碱性激发剂和聚羧酸减水剂，再继续搅拌1分钟，多孔混凝土形成，其余步骤同实施例1。

实施例7

1)按配方比例称取7份粉煤灰、6份矿粉、2.6份硅灰、3份砖粉、44.9份石子、28.6份再生骨料、4.8份碱激发剂、2.6份水、0.1份聚羧酸减水剂。

2)将石子、再生骨料和总水量25份的水加入到搅拌机中，搅拌半分钟，然后依次加入矿粉、粉煤灰、硅灰、砖粉及剩余的65份的水，继续搅拌90秒；最后加入水玻璃及聚羧酸减水剂，再继续搅拌2分钟，多孔混凝土形成；将此搅拌好的建激发胶凝材料透水混凝土分两次装入100×100×100mm的三联模中，采用人工加机械振捣成型。成型后继续带模具养护至24小时，拆模；脱模后经70℃蒸汽养护7小时，得本发明品透水混凝土。

实施例8

1)按配方比例称取粉煤灰16份、矿粉5份、砖粉2份、水2份、单一粒径骨料40份、饱和面干状态再生骨料15份、碱性激发剂5份、2份聚羧酸减水剂备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量30％的水加入到搅拌机中，搅拌20秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1分钟；最后加入碱性激发剂和聚羧酸减水剂，再继续搅拌1分钟，多孔混凝土形成，其余步骤同实施例1。

实施例9

1)按配方比例称取粉煤灰6份、矿粉15份、砖粉6份、水6份、单一粒径骨料30份、饱和面干状态再生骨料15份、碱性激发剂4份、硅灰3份,备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量30％的水加入到搅拌机中，搅拌20秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、硅灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1分钟；最后加入碱性激发剂，再继续搅拌1分钟，多孔混凝土形成，其余步骤同实施例1。

对比例1

下边发明人通过用本发明实施例1、实施例4、实施例7、实施例8、实施例9制备的不同规格的透水混凝土和对比实施例1(制备方法同实施例1，区别之处在于原材料仅为水泥、单一粒径粗骨料、再生粗骨料、聚羧酸减水剂、水)、对比实施例2(制备方法同实施例1，区别之处在于原材料仅为水泥、单一粒径粗骨料、聚羧酸减水剂、水)做对比试验，分别对其抗压强度、抗折强度、透水系数、孔隙率进行性能检测和生产成本合算，具体结果如下表1所示。

表1实施例和对比施例的测试结果对比

从表1可以看出，本发明的碱激发固体废弃物再生骨料透水混凝土不仅在抗压强度、抗折强度、透水系数、孔隙率技术指标和生产成本经济指标上优于对比实施例1和对比实施例2，而且还能对垃圾废料进行资源化利用，减少对天然砂石骨料的开采，实现建筑行业的生态可持续发展。

Claims (8)

1.一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，其特征在于:包括重量份的粉煤灰6～16份、矿粉5～15份、砖粉2～6份、水2～8份、单一粒径骨料30～50份、再生粗骨料10～30份、碱性激发剂4～6份。

2.根据权利要求1所述的一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，其特征在于:还包括重量份的硅灰0.1～3份和/或0.1～2份聚羧酸减水剂。

3.根据权利要求1所述的一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述的单一粒径骨料为粒径是10～20mm的石子。

4.根据权利要求1所述的一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述的砖粉是被筛分成粒径为1.0mm以下的废弃粘土砖粉末。

5.根据权利要求1所述的一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述的再生骨料是被筛分成粒径为10～20mm的建筑垃圾。

6.根据权利要求1所述的一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述的碱激发剂为1.5模数的水玻璃溶液。

7.权利要求1所述一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)按配方比例称取粉煤灰、矿粉、砖粉、水、单一粒径骨料、再生骨料、碱性激发剂，备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量20％～30％的水加入到搅拌机中，搅拌20～40秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1～2分钟；最后加入碱性激发剂，再继续搅拌1～3分钟，多孔混凝土形成；

3)将步骤2)得到的多孔混凝土分两次装入模具中振捣成型；

4)成型后模具表面覆盖塑料薄膜保湿至24小时，拆模；

5)脱模后保温保湿养护不少于3d，至28d即得透水混凝土成品。

8.权利要求2所述一种碱激发复合再生粉体再生骨料透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)按配方比例称取粉煤灰、矿粉、砖粉、硅灰、水、单一粒径骨料、再生骨料、碱性激发剂、聚羧酸减水剂，备用；

2)将单一粒径骨料、再生骨料和总水量20％～30％的水加入到搅拌机中，搅拌20～40秒，然后依次加入矿粉、粉煤灰、硅灰、砖粉及剩余的水，继续搅拌1～2分钟；最后加入碱性激发剂和聚羧酸减水剂，再继续搅拌1～3分钟，多孔混凝土形成；

3)将步骤2)得到的多孔混凝土分两次装入模具中振捣成型；

4)成型后带模具试件表面覆盖塑料膜，至24小时拆模；

5)脱模后保温保湿养护不少于3d，至28d即得透水混凝土成品。