一种再生地聚物混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及建筑垃圾再生，尤其涉及一种再生地聚物混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、水泥基复合材料是建筑行业用量最大的建筑材料之一，然而工厂生产大量水泥的过程中，会产生温室气体。地聚物材料被认为是最有可能替代水泥的胶凝材料，近些年，研究人员和工程人员尝试用各种固体废弃物制备地聚物材料，最常用固体废弃物包括粉煤灰、矿粉、硅粉等，但这些固体废弃物总量也有限，必须尝试寻找更多的原材料来制备地聚物。

2、大量破旧建筑被拆除，随之就会产生大量的建筑废弃物，如何处理这些建筑废弃物一直都是需要解决的问题。实际上，这些建筑废弃物富含硅铝元素，可尝试作为制备地聚物的原材料。另一方面，运输行业的快速发展产生废旧轮胎，如何处理废旧轮胎也是当前环境保护领域面临的问题。一些研究表明将碎屑橡胶添加到混凝土当中，可有效提升混凝土的耐久性，尤其是抗冻性。目前，建筑废弃制备地聚物材料的研究还处于起步阶段，如何保证建筑废弃物型地聚物材料的强度水平并优化其性能是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对当前建筑废弃物难以处理的问题，本发明的目的是提供一种再生地聚物混凝土及其制备方法，为制备地聚物混凝土提供更多的思路，同时克服现有技术地聚物混凝土制备成本高的问题。

2、本发明的技术方案具体如下：

3、本发明的一种再生地聚物混凝土，以质量份数计，其原料为：废弃屋顶红瓦粉140-150份、废弃普通烧结砖粉80-90份、废弃烧结空心砖粉100-110份、废弃混凝土粉45-55份、废弃玻璃粉70-80份、矿粉90-100份、氢氧化钙粉体10-20份、废旧橡胶轮胎骨料55-75份、再生细骨料440-460份、天然细骨料440-460份、天然粗骨料760-800份、碱性激发剂263-290份、拌合水41-42份、减水剂10-12份。

4、进一步的，所述废弃屋顶红瓦粉的粒径不大于32μm，其化学成分中sio2质量占比不低于45%、al2o3质量占比不低于15%。

5、进一步的，所述废弃普通烧结砖粉的粒径不大于55μm，其化学成分中sio2质量占比不低于45%、al2o3质量占比不低于15%。

6、进一步的，所述废弃烧结空心砖粉的粒径不大于32μm，其化学成分中sio2质量占比不低于45%、al2o3质量占比不低于15%。

7、进一步的，所述废弃混凝土粉的粒径不大于80μm，其化学成分中sio2质量占比不低于30%、al2o3质量占比不低于5%、cao质量占比不低于15%。

8、进一步的，所述废弃玻璃粉的粒径不大于80μm，其化学成分中sio2质量占比不低于65%、cao质量占比不低于5%。

9、进一步的，所述废弃屋顶红瓦粉、废弃普通烧结砖粉、废弃烧结空心砖粉、废弃混凝土粉和废弃玻璃粉分别通过对废弃屋顶红瓦、废弃普通烧结砖、废弃烧结空心砖、废弃混凝土、废弃玻璃进行粉碎和球磨得到的，粉碎和球磨过程分别通过使用颚式破碎机和球磨机完成，球磨机研磨时间为60-65min。

10、废弃屋顶红瓦粉、废弃普通烧结砖粉、废弃烧结空心砖粉、废弃混凝土粉和废弃玻璃粉均能够提供足量的硅源和铝源，废弃混凝土粉、废弃玻璃粉和矿粉又能提供适量的钙源，这些粉体的混合体与碱性激发剂反应后能生成大量的胶凝材料，胶凝材料与骨料之间的紧密粘结为混凝土提供了良好的力学性能和耐久性能。

11、进一步的，所述氢氧化钙粉体的粒径不大于40μm，为白色粉末。

12、进一步的，所述废旧橡胶轮胎骨料通过粉碎废旧橡胶轮胎制得，其骨料粒径分布范围为5-8mm。

13、进一步的，所述再生细骨料通过对废弃混凝土进行破碎获得，其粒径不大于2mm。

14、进一步的，所述天然细骨料为粒径小于2.36mm的河砂，细度模数为2.6-2.9，含泥量小于3%。

15、进一步的，所述天然粗骨料的粒径分布范围为5-12mm。

16、进一步的，所述碱性激发剂由氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液组成，所述氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液的质量比为1:1-1.1。所述氢氧化钠溶液的浓度为12-14mol/l，所述硅酸钠溶液的模数为2.6-3.3。通常而言，碱性激发剂只包含氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液，实际上，氢氧化钙粉体也作为一种附加激活剂，其适量添加能够有效提升地聚物材料的强度。

17、进一步的，所述减水剂为萘系高效减水剂，是一种褐黄色粉末，其固含量大于90%。

18、本发明还提供了一种再生地聚物混凝土的制备方法，包括以下步骤：

19、（1） 将氢氧化钠溶液、硅酸钠溶液和四分之三的拌合水混合均匀后静置24h-25h，称三者的混合液为a料；

20、（2）将废弃屋顶红瓦粉、废弃普通烧结砖粉、废弃烧结空心砖粉、废弃混凝土粉、废弃玻璃粉和矿粉、废旧橡胶轮胎骨料、再生细骨料、天然细骨料和天然粗骨料共同倒入搅拌机内，搅拌时间为210-300s，称得到的干混料为b料；

21、（3）在b料处于搅拌状态下，将a料和氢氧化钙粉体加入到b料中进行混合，搅拌时间为180-300s，称a料与b料的混合体为c料；

22、（4）将萘系高效减水剂与剩余的四分之一拌合水混合均匀，称为d料；

23、（5）在c料处于搅拌状态下，将d料分批次添加到c料中，从而获得混合均匀的地聚物混凝土。

24、通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

25、1. 本发明将废弃屋顶红瓦、废弃普通烧结砖、废弃烧结空心砖、废弃混凝土、废弃玻璃和废旧橡胶轮胎骨料作为制备地聚物混凝土的原材料，为处理建筑废弃物提供了解决路径，同时为制备地聚物混凝土提供了更多的硅铝原材料，有效降低制备地聚物混凝土的成本，具有显著的经济效益和环保优势。

26、2. 本发明以废弃混凝土作为再生细骨料，用再生细骨料部分替代天然细骨料，在一定程度上缓解了当前河砂资源匮乏的困境，同样具有良好的经济效益和环境效益。

27、3. 本发明用适量废旧橡胶轮胎骨料替代粗骨料，橡胶颗粒的加入不仅能够提升混凝土的韧性和耐久性，同时为处理当前废旧轮胎提供了解决路径。

28、4. 本发明通过调节建筑废弃物粉体、矿粉、碱性激发剂以及减水剂各组分的用量，适量矿粉的添加有助于控制混凝土的干燥收缩率，同时可提升混凝土的强度，配制出的地聚物混凝土具有良好的工作性能、力学性能和耐久性能，满足当前大多数建筑工程对混凝土强度和工作性能的要求，具有一定的工程应用价值。

技术特征：

1.一种再生地聚物混凝土，其特征在于，以质量份数计，其原料为：废弃屋顶红瓦粉140-150份、废弃普通烧结砖粉80-90份、废弃烧结空心砖粉100-110份、废弃混凝土粉45-55份、废弃玻璃粉70-80份、矿粉90-100份、氢氧化钙粉体10-20份、废旧橡胶轮胎骨料55-75份、再生细骨料440-460份、天然细骨料440-460份、天然粗骨料760-800份、碱性激发剂263-290份、拌合水41-42份、减水剂10-12份；

2.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，所述废弃屋顶红瓦粉的粒径不大于32μm，废弃屋顶红瓦粉中的sio2质量占比不低于45%、al2o3质量占比不低于15%。

3.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，所述废弃普通烧结砖粉的粒径不大于55μm，废弃普通烧结砖粉中的sio2质量占比不低于45%、al2o3质量占比不低于15%。

4.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，所述废弃烧结空心砖粉的粒径不大于32μm，其化学成分中sio2质量占比不低于45%，al2o3质量占比不低于15%。

5.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，所述废弃混凝土粉的粒径不大于80μm，废弃混凝土粉中的sio2质量占比不低于30%、al2o3质量占比不低于5%、cao质量占比不低于15%。

6.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，所述废弃玻璃粉的粒径不大于80μm，废弃玻璃粉中的sio2质量占比不低于65%、cao质量占比不低于5%。

7.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，废弃屋顶红瓦粉、废弃普通烧结砖粉、废弃烧结空心砖粉、废弃混凝土粉和废弃玻璃粉分别通过对废弃屋顶红瓦、废弃普通烧结砖、废弃烧结空心砖、废弃混凝土、废弃玻璃进行粉碎和球磨得到的，粉碎和球磨过程分别通过使用颚式破碎机和球磨机完成，球磨机研磨时间为60-65min。

8.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，氢氧化钙粉体的粒径不大于40μm，为白色粉末。

9.根据权利要求1所述的一种再生地聚物混凝土，其特征在于，废旧橡胶轮胎骨料通过粉碎废旧橡胶轮胎制得，粒径分布范围为5-8mm。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的再生地聚物混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种再生地聚物混凝土及其制备方法，以质量份数计，其原料为：废弃屋顶红瓦粉140‑150份、废弃普通烧结砖粉80‑90份、废弃烧结空心砖粉100‑110份、废弃混凝土粉45‑55份、废弃玻璃粉70‑80份、矿粉90‑100份、氢氧化钙粉体10‑20份、废旧橡胶轮胎骨料55‑75份、再生细骨料440‑460份、天然细骨料440‑460份、天然粗骨料760‑800份、碱性激发剂263‑290份、拌合水41‑42份、减水剂10‑12份。本发明有效降低制备地聚物混凝土的成本，为处理固体废弃物提供了更多解决路径，具有显著的经济效益和环保优势；在一定程度上缓解了当前河砂资源匮乏的困境，同样具有良好的经济效益和环境效益。

技术研发人员：赵云,周俊龙,刘晓敏,薛铖,李一康,张倩,许云龙,李晓鹏,路景皓,李娟
受保护的技术使用者：中国建筑第六工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13