本发明属于建筑材料技术领域，具体来讲，涉及一种石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料及其制备方法。
背景技术
每年，我国基础设施建设需要数千亿吨的砂石材料，造成“青山挂白、河水泛黄”，严重影响我国的环境，同时砂石资源是不可再生的，为了保护环境和有限的砂石资源，迫切需要使用其他材料代替砂石资源。同时，我国每年有数亿吨的废弃混凝土露天堆放，即污染环境又占用大量的土地资源；因此废弃混凝土再生利用成为我国的研究重点，以有效缓解天然集料短缺的压力及混凝土废弃物对环境污染问题。
我国有数亿吨的煤渣露天堆放，目前仅有部分用于制砖、铺路和水泥混合材，但其利用率低；因此，亟需提高其利用率和利用价值。
综上，如何将废弃混凝土及煤渣回收再利用、以及如何寻找砂石材料的替代品成为亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料，其包括混合均匀的具有以下质量含量的各组分：
再生混凝土集料75％～85％；
石灰3％～10％；
煤渣粉12％～20％；
以及占所述煤渣粉质量的2.0％～3.5％的复合添加剂。
进一步地，所述再生混凝土集料由废弃混凝土集料经破碎、除筋、分拣、筛分、清洗、干燥获得。
进一步地，所述再生混凝土集料由质量百分数为40％～60％的粒径为0.075mm～5mm的米砂、质量百分数为5％～30％的粒径为5mm～13mm的瓜子片、质量百分数为5％～35％的粒径为13mm～25mm的小碎以及质量百分数为5％～35％的粒径为25mm～40mm的中碎组成。
进一步地，所述煤渣粉由煤渣经破碎、烘干、研磨后过45μm负压筛获得。
进一步地，在所述煤渣粉中，sio2、al2o3和fe2o3的总质量百分数不低于70％，烧失量不低于10％。
进一步地，所述石灰为ⅲ级消石灰，在所述石灰中，cao与mgo的总质量百分数不低于55％。
进一步地，所述复合添加剂由质量百分数为40％～60％的caso4·2h2o和质量百分数为60％～40％的cacl2组成。
进一步地，所述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的七天无侧限抗压强度至少为0.8mpa。
本发明的另一目的在于提供一种如上任一所述的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的制备方法，其将下述质量含量的各组分混合均匀即可：
再生混凝土集料75％～85％；
石灰3％～10％；
煤渣粉12％～20％；
以及占所述煤渣粉质量的2.0％～3.5％的复合添加剂。
进一步地，所述制备方法还包括向所述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料中添加水进行拌合；其中，水的质量为所述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的10.2％～13.5％。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过研究发现：将废弃混凝土破碎加工成性能符合规范要求的再生混凝土集料；由此，本发明利用该再生混凝土集料替代现有技术中的普通天然材料，可有效缓解天然骨料短缺的压力及混凝土废弃物对环境污染问题，是保证社会可持续发展的有效措施之一；
(2)本发明通过研究发现：将煤渣进行破碎，煤渣经过破碎、烘干、研磨45min后过45μm负压筛后得到煤渣粉；由此，本发明利用煤渣粉替代现有技术中的矿物掺合料，可解决煤渣占地并污染环境的问题，提升煤渣的利用价值，可缓解矿物掺合料短缺的现状；
(3)本发明的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料具有取材便利、节能环保的特点，是一种新型的建筑材料；该材料可以大量利用废弃混凝土、煤渣等固体废弃物，可解决废弃混凝土、煤渣造成的环保及占有土地问题以及缓解日益短缺的砂石和水泥资源，本发明具有深远的影响和广阔的应用前景；
(4)通过实际工程证明，本发明的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的无侧限抗压强度满足规范要求，且能加快施工的进度。
具体实施方式
以下，将来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
本发明提供了一种石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料，其包括混合均匀的具有以下质量含量的各组分：
再生混凝土集料75％～85％；
石灰3％～10％；
煤渣粉12％～20％；
以及占煤渣粉质量的2.0％～3.5％的复合添加剂。
具体来讲，再生混凝土集料是由废弃混凝土集料经破碎、除筋、分拣、筛分、清洗、干燥而获得的，该再生混凝土集料具有如表1所示的组成。
表1再生混凝土集料的组成
值得说明的是，在确定上述再生混凝土集料的具体组成时，具体需根据最终获得的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的成型方法(击实或振动)试验及无侧限抗压强度的要求，来选定最佳的配比。
进一步地，上述废弃混凝土集料包括挖除混凝土面板、废弃的房屋建筑或桥梁构件、混凝土试块和构件等废弃混凝土中的一种或几种；并且，本发明所述再生混凝土集料根据《公路路面基层施工技术规范》(jtj034-2000)的级配要求，要求其压碎值不超过30％。
更为具体地，煤渣粉是由煤渣经破碎、烘干、研磨后过45μm负压筛获得的，在该煤渣粉中，sio2、al2o3和fe2o3的总质量百分数不低于70％，烧失量不低于10％；石灰为ⅲ级消石灰，其中cao与mgo的总质量百分数不低于55％；其复合添加剂由质量百分数为40％～60％的caso4·2h2o和质量百分数为60％～40％的cacl2组成的。
本发明提供的上述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的七天无侧限抗压强度至少为0.8mpa，该值等于或高于同配比再生混凝土集料或普通天然集料二灰碎石的无侧限抗压强度。
根据本发明的上述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的制备方法工艺简单，易于配制，仅需将上述质量含量的各组分混合均匀。
本领域技术人员所理解的是，对于水泥混凝土类产品来讲，其产品既可以是上述描述的干粉(块)状，又可以是经水拌合后所形成的状态，一般来讲，只有通过水拌合后，方可测定该水泥混凝土产品的相关性能；为此，本发明上述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料即在与水拌合时，其拌合水的用量对于最终产品性能的影响重大；为此，针对本发明的上述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料，一般通过振动试验确定优选向其中添加石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的10.2％～13.5％的水进行拌合，以使其在应用过程中表现出优异的使用效果。
以下将通过具体的实施例来说明本发明上述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料及其制备方法和应用性能，但本领域技术人员将理解的是，下述实施例仅是本发明的具体示例，不同于限制其全部技术方案。
实施例1
首先，按下述工艺生产再生混凝土集料。
具体来讲，将废弃的水泥混凝土路面板、拆除建筑物的构件、废弃的水泥混凝土试块等集中回收；将回收的废弃混凝土依次进行一次破碎、除筋、二次破碎、通过筛分得到所需粒径范围的再生混凝土集料；所获得的再生混凝土集料通过下列筛孔的质量百分数如表2所示。
表2再生混凝土集料通过各筛孔的含量
所得再生混凝土集料的压碎值为22.6％，表观密度为2.69g/cm3。
将上述表2中筛分结果按43.4％米砂、19.2％瓜子片、23.5％小碎、13.9％中碎的质量比混合，获得再生混凝土集料。
然后，采用表3所列指标的煤渣粉。
表3煤渣粉指标
以及有效cao和mgo总质量百分数为59.23％、细度(0.71mm方孔筛余量)为0.8％和含水量为1.0％的ⅲ级消石灰作为石灰来源。
最后，按照石灰、煤渣粉、再生混凝土集料的质量比为7:14:79混合各成分，再向其中添加煤渣粉质量的3.5％的复合添加剂并混合均匀即可。
在本实施例中，复合添加剂由质量百分数为40％的caso4·2h2o和质量百分数为60％的cacl2组成的。
为了验证上述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的使用性能，通过振动试验确定的最大干密度以及最佳含水量，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的10.42％的自来水进行拌合，分别测定其7d和28d龄期的无侧限抗压强度分别为1.85mpa和5.54mpa。
实施例2
首先，按下述工艺生产再生混凝土集料。
具体来讲，将废弃的水泥混凝土路面板、拆除建筑物的构件、废弃的水泥混凝土试块等集中回收；将回收的废弃混凝土依次进行一次破碎、除筋、二次破碎、通过筛分得到所需粒径范围的再生混凝土集料；所获得的再生混凝土集料通过下列筛孔的质量百分数如表4所示。
表4再生混凝土集料通过各筛孔的含量
所得再生混凝土集料的压碎值为24.6％，表观密度为2.72g/cm3。
将上述表4中筛分结果按45.6％米砂、18.7％瓜子片、25.6％小碎、10.1％中碎的质量比混合，获得再生混凝土集料。
然后，采用如实施例1中表3所列指标的煤渣粉以及石灰，将其与复合添加剂、再生混凝土集料按照与实施例1中相同的质量比混合即可。
在本实施例中，复合添加剂的用量为煤渣粉的质量的2.5％，且复合添加剂具体由质量百分数为55％的caso4·2h2o和质量百分数为45％的cacl2组成的。
为了验证上述石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的使用性能，通过振动试验确定的最大干密度以及最佳含水量，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的11.14％的自来水进行拌合，分别测定其7d和28d龄期的无侧限抗压强度分别为1.63mpa和3.96mpa。
实施例3
在实施例3的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。实施例3与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，复合添加剂由质量百分数为50％的caso4·2h2o和质量百分数为50％的cacl2组成的；其余参照实施例1所述，获得本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料。
采用同实施例1中相同的测定方法对本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的使用性能进行了测定。通过振动试验确定的最大干密度以及最佳含水量，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的11.36％的自来水进行拌合，分别测定其7d和28d龄期的无侧限抗压强度分别为1.78mpa和7.2mpa。
实施例4
在实施例4的描述中，与实施例2的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例2的不同之处。实施例4与实施例2的不同之处在于，按照石灰、煤渣粉、再生混凝土集料的质量比为3:12:85混合各成分；其余参照实施例2所述，获得本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料。
采用同实施例2中相同的测定方法对本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的使用性能进行了测定。通过振动试验确定的最大干密度(1.943g/cm3)以及最佳含水量(12.8％)，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的12.8％的自来水进行拌合，分别测定其7d和28d龄期的无侧限抗压强度分别为0.84mpa和1.72mpa。
实施例5
在实施例5的描述中，与实施例2的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例2的不同之处。实施例5与实施例2的不同之处在于，按照石灰、煤渣粉、再生混凝土集料的质量比为3:12:85混合各成分，并且，复合添加剂由质量百分数为60％的caso4·2h2o和质量百分数为40％的cacl2组成；其余参照实施例2所述，获得本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料。
采用同实施例2中相同的测定方法对本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的使用性能进行了测定。通过振动试验确定的最大干密度以及最佳含水量，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的12.13％的自来水进行拌合，分别测定其7d和28d龄期的无侧限抗压强度分别为1.12mpa和1.98mpa。
实施例6
在实施例6的描述中，与实施例2的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例2的不同之处。实施例6与实施例2的不同之处在于，按照石灰、煤渣粉、再生混凝土集料的质量比为3:12:85混合各成分，并且，复合添加剂的用量为煤渣粉的质量的2％，复合添加剂由质量百分数为60％的caso4·2h2o和质量百分数为40％的cacl2组成；其余参照实施例2所述，获得本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料。
采用同实施例2中相同的测定方法对本实施例的石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的使用性能进行了测定。通过振动试验确定的最大干密度以及最佳含水量，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的11.64％的自来水进行拌合，分别测定其7d和28d龄期的无侧限抗压强度分别为0.84mpa和1.67mpa。
实施例7
本实施例为工程试验，设计标准为二级公路。
本实施例同样实施例1所述的工艺加工废弃水泥混凝土面板，以获得再生混凝土集料；所获得的再生混凝土集料通过下列筛孔的质量百分数如表5所示。
表5再生混凝土集料通过各筛孔的含量
所得再生混凝土集料的压碎值为20.8％，表观密度为2.61g/cm3。
将上述表5中筛分结果按40％米砂、29％瓜子片、10％小碎、21％中碎的质量比混合，获得再生混凝土集料。
采用同实施例1中相同的ⅲ级消石灰及煤渣粉(sio2、al2o3、fe2o3的总质量百分数不低于70％，烧失量不低于10％)制备石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料。
在本工程试验中，石灰煤渣粉再生混凝土集料采用下列两组配比：
第1组：按石灰、煤渣粉、再生混凝土集料的质量比为6:13:81混合各成分，再向其中加入煤渣粉质量的3％的复合抗添加剂(由质量百分数为53％的caso4·2h2o和质量百分数为47％的cacl2组成)；通过振动成型，其最大干密度为1.93g/cm3，最佳含水率为11.5％，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的12.02％的自来水进行拌合；其试件7d龄期的无侧限抗压强度为1.18mpa，试验路段实测弯沉值为9×10-2mm～17×10-2mm(bzz-100)。
第2组：按石灰、煤渣粉、再生混凝土集料的质量比为7:14:79混合各成分，再向其中加入煤渣粉质量的3％的复合抗添加剂(由质量百分数为47％的caso4·2h2o和质量百分数为53％的cacl2组成)；通过振动成型，其最大干密度为1.89g/cm3，最佳含水率为11.1％，向其中添加质量为石灰煤渣粉稳定再生混凝土集料的质量的11.68％的自来水进行拌合；其试件7d龄期的无侧限抗压强度为1.26mpa，试验路段实测弯沉值为11×10-2mm～21×10-2mm(bzz-100)。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。