一种高强再生骨料混凝土及其制备方法技术

本申请涉及混凝土的技术领域，具体公开了一种高强再生骨料混凝土及其制备方法，一种高强再生骨料混凝土包括以下重量份数的原料：水泥120

【技术实现步骤摘要】
一种高强再生骨料混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土的
，尤其是涉及一种高强再生骨料混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]据统计，我国建筑垃圾产量基本占城市垃圾总量的40％左右，每拆除1万平方米旧建筑将会产生7000～12000吨建筑垃圾，其中，将废弃砖破碎后制备再生砖骨料混凝土是使其资源化利用的一项探索，基于相关实验结果可知，全再生砖骨料混凝土存在以下主要缺点：全再生砖骨料混凝土强度相对较低，限制了其在工程领域的应用，从而严重制约了废弃砖的资源化利用，全再生砖骨料混凝土收缩率大且易开裂，全再生砖骨料混凝土中水泥的综合利用率较低，一般仅发生一次水化反应即基本终止，导致水泥强度及其性能并未充分发挥，如何既充分利用废弃砖的理化特性，又能大幅度提高混凝土的抗折强度、抗压强度，实现其资源化、合理化利用，是急需解决的关键问题。

技术实现思路

[0003]为了提高再生砖骨料混凝土的强度，本申请提供一种高强再生骨料混凝土及其制备方法。
[0004]本申请提供的一种高强再生骨料混凝土，采用如下的技术方案：一种高强再生骨料混凝土，包括以下重量份数的原料：水泥120
‑
180份；水150
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170份；粉煤灰60
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100份；矿粉70
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100份；砂800
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1000份；再生砖渣700
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900份；减水剂5
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10份；改性生物炭50
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60份；多孔碳材料70
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80份；所述改性生物炭是将秸秆粉加入到硝酸水溶液中预处理之后，然后加入到氧化铝溶胶中浸渍，在300
‑
400℃下进行碳化2
‑
3h得到；所述多孔碳材料是将木质素磺酸钙加入到草酸溶液中，搅拌，干燥，在680
‑
710℃下碳化0.5
‑
1h得到。
[0005]通过采用上述技术方案，由于采用固体废弃物再生砖渣作为混凝土的粗骨料，既能实现资源化再利用，减轻环境治理的压力，同时再生砖渣可以部分替代水泥，但是再生骨料中水泥砂浆含量较高，表面较天然骨料要粗糙很多，由于再生骨料在解体、破碎工程中内部产生了大量的细微裂纹，吸水率比天然骨料要大很多，所以导致混凝土水化过程不完全，
使混凝土的强度降低，并且混凝土易开裂，由此，本申请将改性生物炭和多孔碳材料进行复配，以解决添加再生骨料带来的缺陷。
[0006]首先将秸秆粉浸渍在氧化铝溶胶中，经过高温碳化，在生物炭表面负载氧化铝，在300
‑
400℃下碳化得到的生物炭为无序堆积的非晶态结构，多孔碳材料通过将木质素磺酸钙在高温下碳化得到，其结构为有序堆积的层状结构，制备的改性生物炭材料负载一定量的氧化铝，在水泥水化过程中生成的氢氧化钙可在纳米氧化铝颗粒表面形成水化铝酸钙，且氧化铝易与水泥的水化产物产生化学键合，使水化产物在多孔碳材料层间形成，提高混凝土的密实度和强度。将改性生物炭与多孔碳材料进行复配，使改性生物炭在多孔碳材料层间分散，其中生物炭表面未完全碳化的有机基团与多孔碳材料的表面形成结合力，减少界面缺陷，使两者在混凝土中形成紧密堆积，提高混凝土的抗压强度和抗折强度。
[0007]随着改性生物炭和多孔碳纤维的掺入，两者复配使混凝土基体的弯曲韧性得到提高，由于层状的紧密堆积，弯曲断裂需要抵抗的力增加，因此，复合材料达到最大破坏载荷后持续承载能力增加，材料的弯曲韧性增加。此外，生物炭的的热传导性低，使其具有保温隔热的效果，两者结合使化学性质稳定高，不易使水泥内部结构发生化学腐坏，这是因为高温裂解后生物炭内部固定碳的存在和活性基团去除的原因，生物炭和多孔碳材料由于自身孔隙结构而具有的保水性可以吸收部分在拌制水泥时加入水的含量，从而减少了水泥自由水的含量，进一步减少了由于水分蒸发产生的孔隙。同时生物炭和多孔碳材料内部吸收的水分可用于水泥内部固化，使水泥内部结构更加致密且增加了水泥强度。
[0008]可选的，所述硝酸水溶液中硝酸的质量浓度为55
‑
64％，秸秆粉加入到硝酸水溶液中预处理10
‑
15h，然后加入到氧化铝溶胶中浸渍20
‑
24h。
[0009]通过采用上述技术方案，将秸秆粉在硝酸水溶液中预处理，使秸秆粉表面在酸性溶液中氧化产生活性位点，有利于在碳化阶段，更多的氧化铝负载在生物炭表面。
[0010]可选的，所述木质素磺酸钙在680
‑
710℃下碳化0.5
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1h之后浸泡在0.5
‑
1mol/L盐酸水溶液中8
‑
10h。
[0011]通过采用上述技术方案，木质素磺酸钙高温下，形成层状有序堆积的多孔碳材料，再经过在盐酸中浸泡，使多孔碳材料活化，使层状多孔碳材料的表面形成孔结构，提高混凝土内部的保水性。
[0012]可选的，所述水为混凝土搅拌站废水。
[0013]通过采用上述技术方案，由于在混凝土材料中掺入多孔材料，多孔材料可以吸附搅拌站废水中的有害金属离子，可以实现搅拌站废水的直接再利用，避免直接排放，造成环境污染。
[0014]可选的，所述再生砖渣的粒径为5
‑
30mm。
[0015]通过采用上述技术方案，再生砖渣作为粗骨料，充当混凝土的骨架材料，与细骨料砂石形成粒径级配，使混凝土的整体材料的强度提高。
[0016]可选的，所述秸秆为汉麻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、芝麻秸秆、水稻秸秆中的任一一种。
[0017]通过采用上述技术方案，秸秆焚烧会产生碳排放，通过将秸秆在厌氧环境下高温碳化制备生物炭，减少二氧化碳的排放，将采用生物炭部分代替水泥用于建筑材料中，不仅减少了水泥的使用量并且还作为一种固碳手段额外减少了建筑行业的温室气体排放。
[0018]可选的，所述S95矿粉的密度≥2.8g/cm3，比表面积≥400m2/kg，含水量≤1.0，烧失量≤3.0。
[0019]通过采用上述技术方案，S95矿粉与粉煤灰复配配制混凝土，通过使S95矿粉满足一定物理性能指标，使混凝土拌合物的和易性好，粘聚性强，可以使混凝土的温缩裂缝较少，增强混凝土的后期强度。
[0020]第二方面，本申请提供一种高强再生骨料混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将水泥、水、减水剂、粉煤灰、S95矿粉、砂和再生砖渣混合均匀，得到混合浆液；步骤二，将改性生物炭和多孔碳材料搅拌混合，然后加入到混合浆液中搅拌均匀后，浇筑成型，养护，即得混凝土。
[0021]通过采用上述技术方案，采用S95矿粉与粉煤灰复配，再生砖渣作为粗骨料，砂作为细骨料，配合减水剂混合成为浆液，再加入改性生物炭和多孔碳材料混合得到的混凝土现实资源化再利用的同时，使混凝土的抗压强度和抗折强度达到一定的要求。
[0022]综上所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强再生骨料混凝土，其特征在于：包括以下重量份数的原料：水泥120
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180份；水150
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170份；粉煤灰60
‑
100份；矿粉70
‑
100份；砂800
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1000份；再生砖渣700
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900份；减水剂5
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10份；改性生物炭50
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60份；多孔碳材料70
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80份；所述改性生物炭是将秸秆粉加入到硝酸水溶液中预处理之后，然后加入到氧化铝溶胶中浸渍，在300
‑
400℃下进行碳化2
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3h得到；所述多孔碳材料是将木质素磺酸钙加入到草酸溶液中，搅拌，干燥，在680
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710℃下碳化0.5
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1h得到。2.根据权利要求1所述的一种高强再生骨料混凝土，其特征在于：所述硝酸水溶液中硝酸的质量浓度为55
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64%，秸秆粉加入到硝酸水溶液中预处理10
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15h，然后加入到氧化铝溶胶中浸渍20
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【专利技术属性】
技术研发人员：王佳敏，张凯峰，罗作球，刘行宇，王敏，胡宇博，童小根，
申请(专利权)人：中建西部建设北方有限公司，
类型：发明
国别省市：