一种具有良好体积稳定性的高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆的制备方法，属于固体废弃物循环 再生利用技术和高性能建筑材料制备领域。
【背景技术】
[0002] 上世纪七十年代自密实砂衆（Self-Compacting mortar :SCM)材料开始在日本发 展起来，自密实砂浆是一种由水泥、矿物掺合料、高效减水剂、细骨料按规定的水灰比配制 而成的新型建筑材料。自密实砂浆具有高的流动性，施工过程中无需人工抹平，砂浆浆体在 自身重力作用下能流动形成平整的表面，自密实砂浆具有施工速度快、劳动强度低的特点。 自密实砂浆还具有流平层厚度薄、产品光洁平整、硬化砂浆强度高、耐久性好等优点。自密 实砂浆作为一种新型土木工程材料被广泛应用在建筑物地面铺筑、工业设备基础、土壤、岩 层、油井灌浆工程中。
[0003] 制备自密实砂浆过程中，为保证自密实砂浆有足够流动度、运输过程中不离析泌 水，自密实砂浆中需加入比普通砂浆更多的胶凝材料和外加剂，自密实砂浆具有比普通砂 浆更高的原材料成本，这限制了自密实砂浆在土木工程的使用。为了克服自密实砂浆价格 过高的问题，上个世纪八十年代以来，一些研究人员使用煤发电产生的粉煤灰、钢铁厂产生 的磨细矿渣作为掺合料掺加到自密实砂浆中，使用粉煤灰、磨细矿渣制备自密实砂浆不但 弥补了自密实砂浆水泥用量大、成本高缺陷，粉煤灰、磨细矿渣掺到自密实砂浆中还改善了 砂浆工作性能和耐久性能。但近几年来随着我国对于环境保护力度的加强，高耗能、高污染 的煤电、钢铁行业发展受到限制，粉煤灰、磨细矿渣等工业废弃物来源越来疑少，价格不段 增加。寻找量大、价格低廉的新型掺合料制备自密实砂浆成为各国研究人员关注重点。
[0004] 近几年来研究人员发现磨细废弃玻璃粉具有火山灰活性，可替代粉煤灰、磨细矿 渣掺合料应用在水泥基材料中，但是掺磨细废弃玻璃粉水泥基材料的碱硅酸反应膨胀较 大、水泥基材料体积稳定性差，因此水泥基材料中磨细废弃玻璃粉取代水泥比例需要被控 制在20%以下，这制约了磨细废弃玻璃粉掺合料在水泥基材料中广泛应用。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是现有技术中，在水泥基材料中磨细废弃玻璃粉取代水 泥的比例低、掺磨细废弃玻璃粉水泥基材料的碱硅酸反应膨胀较大和水泥基材料体积稳定 性差的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
[0007] -种具有良好体积稳定性的高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆的制备方法，包括以下 步骤：
[0008] (1)废弃玻璃预处理：包括分拣、洗净、粉碎、球磨；
[0009] (2)将无水亚硫酸盐加入到拌和水中，并调节pH值；
[0010] (3)将水泥、磨细废弃玻璃粉、细骨料、锂盐放入装有搅拌器的容器中，加入上述处
[0011] 理后的拌和水，搅拌混合得到浆体；
[0012] (4)对所得浆体进行初始流动度检测；
[0013] (5)砂浆浇筑以及养护。
[0014] 所述的废弃玻璃预处理包括：分拣、清洗、晾干后，对废弃玻璃进行粉碎处理，处理 后的废弃玻璃过筛，去除杂质与形状不规则的废弃玻璃颗粒；将废弃玻璃颗粒放入球磨机 中研磨，得到磨细废弃玻璃粉，磨细废弃玻璃粉放置一段时间后，使用激光粒度仪检测磨细 废弃玻璃粉的颗粒尺寸。
[0015] 将处理后的废弃玻璃通过5mm方孔筛；将废弃玻璃颗粒放入球磨机中研磨30-60 分钟；磨细废弃玻璃粉放置48小时以后，使用激光粒度仪检测磨细废弃玻璃粉的颗粒尺 寸，控制磨细废弃玻璃粉末平均粒径小于15um。
[0016] 步骤（2)中，将无水亚硫酸盐加入到所需的拌和水中时，所述的无水亚硫酸盐占 胶凝材料重量的〇. 6-0. 8%，并在无水亚硫酸盐完全溶解在拌和水中后，调节溶液pH值控 制在9_10。
[0017] 步骤（3)中，将水泥、磨细废弃玻璃粉、细骨料、锂盐放入装有搅拌器的容器中，加 入拌和水中，配制具体步骤为：用磨细废弃璃粉取代40-50 %的水泥形成胶凝材料，将砂： 胶凝材料：拌和水以（1. 9~2. 1) :1 : (0. 35~0. 45)的质量比混合形成砂浆，并向砂浆中 加入高效减水剂PCA和锂盐，高效减水剂用量为胶凝材料用量的2. 3~2. 8%，锂盐用量为 为胶凝材料用量的〇. 08-0. 12%。
[0018] 步骤（3)中，将水泥、磨细废弃玻璃粉、细骨料、锂盐按放入装有搅拌器的容器后， 在一定搅拌速度下混合几分钟，加入含有亚硫酸盐的拌合水溶液和高效减水剂PCA，继续搅 拌数分钟，使用铁铲对砂浆浆体进行人工搅拌1-2次，最后将砂浆浆体以较快的搅拌速度 拌合数分钟。
[0019] 步骤（4)中，将新拌砂浆浆体放入砂浆流动度测试锥模中，进行新拌砂浆浆体的 初始流动度检测，控制样品砂浆在一定的初始流动度。
[0020] 步骤（5)中，将砂衆衆体饶筑到40_X 40_X 160mm和25_X 25_X 285mm试模 中，试模的外面覆盖湿麻袋，在温度25°C，湿度55-65%的室内放置24小时；一天后将试样 被从试模移除，试样被放置在温度为20°C，湿度为90±5%的养护室继续养护到规定的龄 期。
[0021] 在规定龄期里对硬化废弃玻璃粉自密实砂浆的抗压强度、抗折强度、吸水率、干燥 收缩值、碱硅酸反应膨胀值进行测定。
[0022] 有益效果：
[0023] 本发明制备的具有良好体积稳定性高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆有如下优点。
[0024] (1)与粉煤灰自密实砂浆相比，使用废弃玻璃粉取代40-50%的水泥，每生产一立 方米具有良好体积稳定性的高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆，可节约原材料费用5元以上。 每年生产此种自密实砂浆10万方计算，可节约原材料成本近50万元。
[0025] (2)磨细废弃玻璃粉具有更低的吸水率，保持自密实砂浆流动性能不变的情况下， 掺加高掺量磨细废弃玻璃粉到自密实砂浆中能显著降低高效减水剂的用量。每生产一立方 米此种自密实砂浆可节约高效减水剂使用费用1元，按每年10万方自密实砂浆计算，每年 可节约10万元的材料费用。
[0026] (3)使用高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆还消耗了大量的废弃玻璃，避免了传统填 埋方法处理废弃玻璃需占用大量土地和对周围环境产生严重污染的问题。废弃玻璃作为一 种资源，用于制备自密实砂浆是处理废弃玻璃废物的最佳途径。
[0027] (4)制备高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆过程中，加入无水亚硫酸盐和锂盐抑制剂， 不但补偿了高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆早期收缩，而且抑制了高掺量废弃玻璃自密实砂 浆长期碱硅酸反应膨胀，提高了高掺量废弃玻璃自密实砂浆力学性能、体积稳定性和抗腐 蚀环境侵蚀能力，扩大了废弃玻璃粉自密实砂浆使用范围。
【附图说明】
[0028] 图1 :制备具有良好体积稳定性高掺量废弃玻璃粉自密实砂浆的流程图。
[0029] 图2 :FSCM、GSCM、Li-GSCM自密实砂浆流动度随时间变化图。
[0030] 图3 :FSCM、GSCM、Li-GSCM自密实砂浆抗压强度图。
[0031] 图4 :FSCM、GSCM、Li-GSCM自密实砂浆抗折强度图。
[0032] 图5 :FSCM、GSCM、Li-GSCM自密实砂浆吸水率图。
[0033] 图6 :FSCM、GSCM、Li-GSCM自密实砂浆干燥收缩值图。
[0034] 图7 :FSCM、GSCM、Li-GSCM自密实砂浆碱硅酸反应膨胀值图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0036] 采用本专利技术制备一立方米具有良好体积稳定性的高掺量废弃玻璃粉自密实 砂浆，并且与相同配合比下未掺加无水亚硫酸盐、锂盐的废弃玻璃自密实砂浆和掺加粉煤 灰的自密实砂浆试样性能进行对比。
[0037] 1.磨细废弃玻璃粉的制备
[0038] 将废弃白色玻璃饮料瓶进行分拣、清洗、晾干、粉碎处理后，废弃玻璃颗粒通过5_ 方孔筛，去除杂质与形状不规则的废弃玻璃颗粒。将废弃玻璃砂放入容积为IOL球磨机中 以40转/分钟速度球磨40分钟，磨细废弃玻璃粉后密封放置48小时，激光粒度仪测得磨 细废弃玻璃粉平均颗粒尺寸为14. 878um。
[0039] 2.自密实砂浆的制备
[0040] 2. 1.自密实砂浆配合比
[0041] 以配制砂浆28d强度达40MPa以上的M40高强自密实砂浆为目标。使用中国水泥 厂P II级42.5普硅水泥，南京华能电厂一级粉煤灰。细骨料为天然河砂，细骨料细度模数 2.46。高效减水剂为江苏建筑科学研究院PCA聚羧酸减水剂。拌和用水为饮用水。
[0042] 砂浆配合比实施例1
[0043] 将无水亚硫酸盐加入到所需的拌和水中时，所述的无水亚硫酸盐占胶凝材料重量 的0. 7 %，并在无水亚硫酸盐完全溶解在拌和水中后，调节溶液pH值控制在9-10。砂浆配 合比（质量比）为砂：胶凝材料（水泥+磨细废弃玻璃粉）：拌合水=1. 9 :1 :0. 35,磨细废 弃玻璃粉取代50%水泥，向砂浆中加入高效减水剂PCA和Li2CO3，高效减水剂用量为胶凝 材料质量的2. 3%，1^20)3用量为胶凝材料质