一种绿色高强度混凝土及其制备工艺的制作方法

本发明涉及混凝土生产技术领域，更具体地说，它涉及一种绿色高强度混凝土及其制备工艺。

背景技术：

混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水、外加剂、掺合料按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

在公开号为cn103771782a的中国发明专利中公开了一种废弃混凝土骨料制备的多孔混凝土及其方法，一种废弃混凝土骨料制备的多孔混凝土的组分及质量配比为：聚丙烯纤维1～4份、水泥250～300份、再生骨料1200～1500份、砂子130-160份、水90～110份和外加剂3～6份，所述的外加剂由聚羧酸减水剂20～25份、硫酸铁10～15份，石灰石粉料10～15份，活性二氧化硅固体颗粒50～60份组成。

上述专利中，将废弃混凝土处理后作为再生骨料，解决了废弃混凝土的回收利用了，且加入聚丙烯纤维和外加剂，使得制备的多孔混凝土具有良好的结构强度和植物在孔隙内部生长所需的环境，但再生骨料经过长时间的侵蚀之后，其内部会变得酥软多孔，仅依靠聚丙烯纤维并不能使所制得混凝土具有均匀稳定的结构强度，且在使用过程中的稳定性较差，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术中因混凝土中再生混凝土骨料的稳定性较差，导致混凝土整体结构强度不均匀，且稳定性较差的问题，本发明的目的一在于提供一种绿色高强度混凝土，通过提高再生混凝土骨料的密实度和结构强度，以解决上述技术问题，其具有良好的稳定性和结构强度，且整体结构强度均匀。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种绿色高强度混凝土，包括如下重量份数的组分：

水180～220份；

石子450～550份；

中砂751～800份；

硅酸盐水泥250～260份；

粉煤灰40～70份；

矿粉90～100份；

再生混凝土骨料120～160份；

废弃钢渣61～80份；

水玻璃20～35份；

硫代硫酸钠8～10份；

填充强化料16～20份；

减水剂3～5份。

通过采用上述技术方案，粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。矿粉可有效提高绿色高强度混凝土的抗压强度，降低绿色高强度混凝土的成本，同时对抑制碱骨料反应，降低水化热，减少绿色高强度混凝土结构早期温度裂缝，提高绿色高强度混凝土密实度，且在提高抗渗和抗侵蚀能力上有明显效果。

减水剂是一种在维持缓凝混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌和用水量的混凝土外加剂。废弃钢渣可用于混凝土的制备，因钢渣中含有具有水硬胶凝性的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐等活性矿物，使绿色高强度混凝土具有耐磨、抗折强度高、耐腐蚀、抗冻等优良特性，且有利于节约自然资源，合理利用资源。填充强化料不仅具有良好的结构强度，且在绿色高强度混凝土中具有良好的分散性，并与各组分原料具有良好的相容性，进而使绿色高强度混凝土的整体性能大大提高。

硫代硫酸钠能够使水具有良好的酸性，能与再生混凝土骨料上的氢氧化钙反应，进而使再生混凝土骨料的表面得到改善，从而改善再生混凝土骨料的性能。加入水玻璃，当水玻璃硬化时会析出硅酸凝胶，且水玻璃还会与再生混凝土骨料上的氢氧化钙反应生成水硬性硅酸胶体，使再生混凝土骨料的内部变得更加密实，而部分填充强化料也能够固定填充在再生混凝土骨料的内部，使其强度也会得到大改善。同时，硫代硫酸钠、水玻璃和废弃钢渣在混合使用时，能够起到复配增效作用，使绿色高强度混凝土整体的结构强度更加均匀，且稳定性更好，还能够合理利用资源，具有良好的应用性。

进一步优选为，所述绿色高强度混凝土的组分中还加入有重量份数为6～8的增强纤维，且增强纤维选用木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、海泡石纤维和水镁石纤维中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、海泡石纤维和水镁石纤维均具有良好韧性、强度和吸附性，且在各组分原料中具有良好的分散性，能够使绿色高强度混凝土的整体结构强度大大提高。同时，部分增强纤维能够填充在废弃钢渣和再生混凝土骨料的内部孔隙中，并被硅酸盐水泥和水玻璃与再生混凝土骨料上反应生成水硬性硅酸胶体固定柱，在绿的高强度混凝土的内部形成稳定的网状结构，进而使绿化混凝土的整体品质大大提高。

进一步优选为，所述再生混凝土骨料主要由粒径为1～8mm的细料和粒径为8～16mm的粗料组成，且细料和粗料的重量份数比为1：(1.2～1.5)。

通过采用上述技术方案，再生混凝土骨料与天然骨料相比，具有空隙率大和吸水性强的特点，其主要由粒径为1～8mm、8～15mm的旧沥青混凝土按重量份数比为(0.6～0.8)：1组成，能够与各组分原料之间具有良好的结合性，且再生混凝土骨料有利于提高绿色高强度混凝土的抗形变能力、抗疲劳能力和流动性能，进而使绿色高强度混凝土具有良好的品质。

进一步优选为，填充强化料选用硅粉、玻璃微珠、膨胀珍珠岩粉末、碳黑和氮化铝中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，硅粉、玻璃微珠、膨胀珍珠岩粉末、碳黑和氮化铝均为良好的填充强化料，其在绿色高强度混凝土中具有良好的分散性，且与各组分原料之间具有良好的结合性，不仅能够提高绿色高强度混凝土的结构强度，且能使绿色高强度混凝土在使用过程中保持良好的稳定性，并具有良好的耐高温、耐磨损和耐化学腐蚀性能。

进一步优选为，所述减水剂为木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁和糖钙中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁和糖钙均为良好的减水剂，且对绿色高强度混凝土的各组分原料具有良好的分散作用，能减少单位用水量，并改善绿色高强度混凝土的流动性，提高绿色高强度混凝土的密实度。同时，多种减水剂混合使用时，能够降低绿色高强度混凝土的泌水率，具有良好的稳定性，并保持良好稳定的抗渗能力。

本发明的目的二在于提供一种绿色高强度混凝土的制备工艺，采用该工艺制备的绿色高强度混凝土具有良好的稳定性和结构强度，且整体结构强度均匀。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的石子、中砂、粉煤灰、硅酸盐水泥、矿粉在进行搅拌混合，并进行烘干，得到混合料；

步骤二，在混合料中加入相应重量份数的填充强化料和废弃钢渣，进行搅拌烘干，得到基料；

步骤三，将相应重量份数的水、水玻璃、硫代硫酸钠和减水剂放入搅拌缸中进行搅拌，得到混合液；

步骤四，将再生混凝土骨料浸泡在混合液中，放置一段时间后，将基料分多次倒入，且不断进行搅拌，即可得到绿色高强度混凝土。

通过采用上述技术方案，对石子、中砂、粉煤灰、硅酸盐水泥和矿粉进行烘干搅拌，有利于使其混合均匀，防止其因部分粘结在一起导致绿色高强度混凝土的品质大大降低。将再生混凝土骨料在混合液中浸泡一端时间，有利于对再生混凝土的表面进行改善，并使水玻璃填充在再生混凝土骨料的内部孔隙中，进而使得到的绿色高强度混凝土整体具有均匀的结构强度。同时，该制备绿色高强度混凝土的工艺操作较为简单，且能够快速使各组分之间快速混合均匀，使绿色高强度混凝土具有较高的生产效率，整体品质也能得到保证。

进一步优选为，所述步骤四具体设置为，将再生混凝土骨料用石英砂喷砂处理后，得到由再生混凝土骨料、粉尘料和石英砂组成的掺杂物，然后将掺杂物浸泡在混合液中，放置一段时间后，将基料分多次倒入，且不断进行搅拌，即可得到绿色高强度混凝土。

通过采用上述技术方案，对再生混凝土骨料用石英砂喷砂处理，使再生混凝土骨料表面的松软物料被去除，不仅使再生混凝土骨料具有良好稳定的强度，还能对再生混凝土骨料的表面进行改善。同时，将得到由再生混凝土骨料、粉尘料和石英砂组成的掺杂物用于绿色高强度混凝土的制备，既可以节约资源，有利于实现绿色环保生产，还能有使绿色高强度混凝土的密实度以及各组分间的结合性大大提高，进而使绿色高强度混凝土整体具有良好的品质。

进一步优选为，所述步骤四具体设置为，在再生混凝土骨料中加入破碎后的玻璃针刺毡混合均匀后，再用石英砂喷砂处理，得到由再生混凝土骨料、粉尘料和石英砂组成的掺杂物，然后将掺杂物浸泡在混合液中，放置一段时间后，将基料分多次倒入，且不断进行搅拌，即可得到绿色高强度混凝土。

通过采用上述技术方案，再生混凝土骨料在被石英砂打磨的过程中，会产生大量的粉尘，而玻璃针刺毡具有良好的吸尘效果，能够避免在生产过程中出现粉尘飞扬的现象，有利于保证生产过程中的环保性，且玻璃针刺毡不仅具有良好的结构强度，还具有良好的吸音、减震、耐腐蚀、绝缘、耐高温、阻燃性能，其掺杂在绿色高强度混凝土，有利于使绿色高强度混凝土的整体品质得到大大提高。

进一步优选为，所述玻璃针刺毡破碎后的大小为2mm×2mm×0.5mm。

通过采用上述技术方案，玻璃针刺毡破碎为2mm×2mm×0.5mm的大小时，能够保证石英砂对再生混凝土骨料起到良好喷砂效果的前提下，不易在生产过程中产生较大的粉尘飞扬，且其还能能够均匀的分布在各组分原料之间，并与各组分原料之间具有良好的结合性能，对绿色高强度混凝土的提升效果最佳。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)硫代硫酸钠能够使再生混凝土骨料的表面得到改善，水玻璃使再生混凝土骨料的内部变得更加密实，且混凝土骨料的强度也会得到大改善。同时，硫代硫酸钠、水玻璃和废弃钢渣在混合使用时，能够起到复配增效作用，使绿色高强度混凝土整体的结构强度更加均匀，且稳定性更好，还能够合理利用资源，具有良好的应用性；

(2)增强纤维能够提高绿色高强度混凝土整体结构强度的均匀性和稳定性，且部分增强纤维能够填充在废弃钢渣和再生混凝土骨料的内部孔隙中，并被硅酸盐水泥和水玻璃与再生混凝土骨料上反应生成水硬性硅酸胶体固定柱，在绿的高强度混凝土的内部形成稳定的网状结构，进而使绿化混凝土的整体品质大大提高；

(3)对再生混凝土骨料进行喷砂处理，且在喷砂处理前，在再生混凝土骨料中加入破碎后的玻璃针刺毡，不仅有利于保证生产过程中的环保性，还能使绿色高强度混凝土的整体品质得到大大提高。

附图说明

图1为本发明中绿色高强度混凝土的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种绿色高强度混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的石子、中砂、粉煤灰、硅酸盐水泥、矿粉在烘干桶中进行搅拌混合，转速为700rpm，时间为30min，温度控制在90℃，得到混合料；

步骤二，在混合料中加入相应重量份数的硅粉和废弃钢渣，进行搅拌烘干，温度控制在80℃，时间为20min，搅拌速度为600rpm，得到基料；

步骤三，将相应重量份数的水、水玻璃、硫代硫酸钠和木质素磺酸钠放入搅拌缸中进行搅拌，时间为10min，搅拌速度为400rpm，得到混合液；

步骤四，将再生混凝土骨料浸泡在混合液中，放置10min后，将基料等质量分三次倒入，且不断进行搅拌，搅拌速度为600rpm，且每次加料的搅拌时间为10min，即可得到绿色高强度混凝土。

注：步骤四中的再生混凝土骨料主要由粒径为4.5mm的细料和粒径为12mm的粗料组成，且细料和粗料的重量份数比为1：1.35。

实施例2-8：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-8中各组分及其重量份数

实施例9：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的再生混凝土骨料主要由粒径为1mm的细料和粒径为8mm的粗料组成，且细料和粗料的重量份数比为1：1.5。

实施例10：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，所述再生混凝土骨料主要由粒径为8mm的细料和粒径为16mm的粗料组成，且细料和粗料的重量份数比为1：1.2。

实施例11：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为550份的石子、750份的中砂、9份的粉煤灰、260份的硅酸盐水泥、40份的矿粉和90份的增强纤维在烘干桶中进行搅拌混合，增强纤维选用木质素纤维，转速为700rpm，时间为30min，温度控制在90℃，得到混合料。

实施例12：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为550份的石子、750份的中砂、9份的粉煤灰、260份的硅酸盐水泥、40份的矿粉和90份的增强纤维在烘干桶中进行搅拌混合，增强纤维选用玄武岩纤维，转速为700rpm，时间为30min，温度控制在90℃，得到混合料。

实施例13：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为550份的石子、750份的中砂、9份的粉煤灰、260份的硅酸盐水泥、40份的矿粉和90份的增强纤维在烘干桶中进行搅拌混合，增强纤维选用重量份数比为1:1的海泡石纤维和水镁石纤维，转速为700rpm，时间为30min，温度控制在90℃，得到混合料。

实施例14：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为550份的石子、750份的中砂、9份的粉煤灰、260份的硅酸盐水泥、40份的矿粉和90份的增强纤维在烘干桶中进行搅拌混合，增强纤维选用重量份数比为2:1的聚酯纤维和水镁石纤维，转速为700rpm，时间为30min，温度控制在90℃，得到混合料。

实施例15：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，在混合料中加入相应重量份数为16份的玻璃微珠和80份的废弃钢渣，进行搅拌烘干，温度控制在80℃，时间为20min，搅拌速度为600rpm，得到基料。

实施例16：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，在混合料中加入相应重量份数为8份的膨胀珍珠岩粉末、4份的碳黑、4份的氮化铝和80份的废弃钢渣，进行搅拌烘干，温度控制在80℃，时间为20min，搅拌速度为600rpm，得到基料。

实施例17：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将相应重量份数的为180份的水、20份的水玻璃、10份的硫代硫酸钠和5份的亚硫酸钠放入搅拌缸中进行搅拌，时间为10min，搅拌速度为400rpm，得到混合液。

实施例18：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将相应重量份数的为180份的水、20份的水玻璃、10份的硫代硫酸钠、2份的丹宁和3份的糖钙放入搅拌缸中进行搅拌，时间为10min，搅拌速度为400rpm，得到混合液。

实施例19：一种绿色高强度混凝土，与实施例14的不同之处在于，所述步骤四具体设置为，将再生混凝土骨料用石英砂喷砂处理后，得到由再生混凝土骨料、粉尘料和石英砂组成的掺杂物，然后将掺杂物浸泡在混合液中，放置10min后，将基料等质量分三次倒入，且不断进行搅拌，搅拌速度为600rpm，且每次加料的搅拌时间为10min，即可得到绿色高强度混凝土。

实施例20：一种绿色高强度混凝土，与实施例19的不同之处在于，所述步骤四具体设置为，在再生混凝土骨料中加入重量份数为5份破碎后的玻璃针刺毡混合均匀，玻璃针刺毡的大小为2mm×2mm×0.5mm，再用石英砂喷砂处理，得到由再生混凝土骨料、粉尘料和石英砂组成的掺杂物，然后将掺杂物浸泡在混合液中，放置10min后，将基料等质量分三次倒入，且不断进行搅拌，搅拌速度为600rpm，且每次加料的搅拌时间为10min，即可得到绿色高强度混凝土。

对比例1：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将相应重量份数的为180份的水、10份的硫代硫酸钠、5份的木质素磺酸钠放入搅拌缸中进行搅拌，时间为10min，搅拌速度为400rpm，得到混合液。

对比例2：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将相应重量份数的为180份的水、20份的水玻璃、5份的木质素磺酸钠放入搅拌缸中进行搅拌，时间为10min，搅拌速度为400rpm，得到混合液。

对比例3：一种绿色高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将相应重量份数的为180份的水和5份的木质素磺酸钠放入搅拌缸中进行搅拌，时间为10min，搅拌速度为400rpm，得到混合液。

对比例4：一种绿色高强度混凝土，与对比例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，在混合料中加入相应重量份数为16份的硅粉，进行搅拌烘干，温度控制在80℃，时间为20min，搅拌速度为600rpm，得到基料。

抗压强度测试试验样品：采用实施例1-20中获得的绿色高强度混凝土作为试验样品1-20，采用对比例1-4中获得的绿色高强度混凝土作为对照样品1-4。

试验方法：将试验样品1-20和对照样品1-4按照gb/t50080-2002《普通混凝土拌和物性能试验方法》制作标准试块，采用tye-3000电脑全自动混凝土压力机，取0.5mpa/s的加载速度，测量标准试块养护7d、14d以及28d的抗压强度。

试验结果：对试验样品1-20和对照样品1-4的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-8和对照样品1-4的测试结果对照可得，硫代硫酸钠、水玻璃和废弃钢渣均能提高绿色高强度混凝土的整体结构强度，且其在混合使用时，能够起到复配增效作用，使绿色高强度混凝土整体的结构强度进一步提高。由试验样品1-8和试验样品11-14的测试结果对照可得，选用木质素纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维、海泡石纤维和水镁石纤维中的一种或多种作为增强纤维，能够使绿色高强度混凝土的抗压强度提高，且其混合使用时，也能进一步提高抗压强度。由试验样品14和试验样品19的测试结果对照可得，对再生混凝土骨料用石英砂喷砂处理，并将得到由再生混凝土骨料、粉尘料和石英砂组成的掺杂物用于绿色高强度混凝土的制备，进而使绿色高强度混凝土整体的抗压强度大大提高。由试验样品14和试验样品20的测试结果对照可得，再生混凝土骨料在被打磨前加入破碎后的玻璃针刺毡，也能够提高绿色高强度混凝土整体的抗压强度。

表2试验样品1-20和对照样品1-4的测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。