一种包含超细油棕果壳灰的绿色高性能混凝土

摘要

本发明涉及一种包含超细油棕果壳灰的绿色高性能混凝土，包含水泥等组分，所述水泥由油棕果壳灰等质量20%～60%取代。发明有益的效果是：本发明充分利用棕榈油炼制工业产生的废料，对其加以适当处理后掺入混凝土中，这一做法既减轻了工业废料排放和堆积对环境的影响，又有效缓解了传统水泥、混凝土产业存在的诸多弊端，使混凝土材料进一步高性能化和绿色化。

说明书

技术领域

本发明涉及绿色建筑材料领域，尤其是一种包含超细油棕果壳灰的绿色高性能混凝土。

背景技术

传统混凝土工业因消耗巨量宝贵自然资源和化石燃料，排放巨量温室气体、粉尘和固体 废弃物而颇受诟病。为了适应可持续发展战略和建设节约型社会的国策，转变以高能耗、重 污染为代价的传统经济增长方式，混凝土技术和产业必须朝着环保节能、绿色低碳的方向发 展。粉煤灰、粒化高炉矿渣微粉、硅粉、稻壳灰、偏高岭土等工农业废料和具有地方特色的 原料被广泛应用于制备混凝土即是极好的例证之一。这样做无疑是一举多得的，既能变废为 宝，又能提高和改善混凝土的性能，还能减少对生态环境的破坏和自然资源的攫取。

油棕属多年生单子叶植物，是热带木本油料作物。油棕的果肉、果仁富含油脂，在各种 油料作物中素有“世界油王”的美誉。我国引种油棕已有八十多年的历史，现主要分布于海 南、云南、广东、广西等地。棕榈油因营养丰富而广受消费者青睐，近年来产量稳步攀升。 棕榈油炼制时消耗大量油棕果的同时也产生大量的油棕果壳、果核等废料，这些废料往往在 炼油厂中被作为能源而燃烧掉。油棕果壳、果核燃烧后的灰烬即为油棕果壳灰，该物质因富 含无定形玻璃体SiO₂而具有较高活性，可望成为制备绿色高性能混凝土的又一种新型辅助胶 凝材料。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种更高工作性、更高强度、更好耐久性和更 小环境负效应的包含超细油棕果壳灰的绿色高性能混凝土。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种包含超细棕榈壳灰的绿色高性能混凝土， 包含水泥等组分，所述水泥由油棕果壳灰等质量20%～60%取代。

作为优选，所述油棕果壳灰通过以下方法处理得到：将油棕果壳燃烧后残留的原灰置于 （105±5）℃的温度下烘干至恒重后过0.3mm孔径的方孔筛，筛除过粗颗粒和难燃杂质，然 后用球磨机磨细以便充分煅烧；之后将磨细后油棕果壳灰置于（500±5）℃的温度下煅烧 90min，旨在去除其中包含的影响火山灰活性的游离碳；最后对煅烧后油棕果壳灰再次磨细， 使之比表面积不小于1.65m²/g。

作为优选，由油棕果壳灰等质量取代水泥前的混凝土每立方米的组分为：540kg水泥， 河砂735kg，碎石1044kg，水135kg和超塑化剂15kg。

发明有益的效果是：本发明充分利用棕榈油炼制工业产生的废料，对其加以适当处理后 掺入混凝土中，这一做法既减轻了工业废料排放和堆积对环境的影响，又有效缓解了传统水 泥、混凝土产业存在的诸多弊端，使混凝土材料进一步高性能化和绿色化。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明：

首先将油棕果壳原灰置于（105±5）℃的温度下烘干至恒重后过0.3mm孔径的方孔筛， 筛除过粗颗粒和难燃杂质；然后用球磨机磨细以便充分煅烧；之后将磨细后油棕果壳灰置于 （500±5）℃的温度下煅烧90min，旨在去除其中包含的影响火山灰活性的游离碳；最后对 煅烧后油棕果壳灰再次磨细，使之比表面积不小于1.65m²/g。通过对油棕果壳燃烧后残留的 灰烬（即油棕果壳原灰）加以特殊处理，降低其含碳量并增加细度，从而得到超细油棕果壳 灰（简作UPFA）。

以经上述工艺处理后的特细棕油果壳灰等质量（20%～60%）取代水泥作为辅助胶凝材 料掺入混凝土中，利用这种工业废料的水化活性和微填充效应制备绿色高性能混凝土。

分别以质量分数为20%、40%和60%的特细油棕果壳灰等量取代水泥制备绿色高性能混 凝土。为了便于比较本发明的具体实施效果，同时设置不掺特细油棕果壳灰的纯水泥混凝土 的对照组。对所述四种混凝土的坍落度、凝结时间、抗压强度、抗渗性及碳排放量等性能指 标加以测定，从而全面反映油棕果壳灰对混凝土性能的改善作用。

原材料：水泥是强度等级为52.5的硅酸盐水泥；特细油棕果壳灰为经本发明所提出的工 艺处理的产品，其密度为2.50g/m³，比表面积为1.72m²/g，活性指数为87%；细骨料为天然 河砂，其级配合格，细度模数为3.0，表观密度为2.63g/m³，吸水率为1.33%；粗骨料为花岗 岩碎石，其最大公称粒径为12.5mm，表观密度为2.68g/m³，吸水率为0.46%；高效减水剂为 聚羧酸盐系产品，其减水率不小于20%。

配合比：按照胶凝材料（水泥和超细油棕果壳灰）总用量、水胶比（w/b=0.25）和骨料 用量等同的原则设计配合比，详见表1。

表1  混凝土的配合比

性能指标：如表2所述，对于掺超细油棕果壳灰的绿色高性能混凝土而言，随着油棕果 壳灰取代率（0、20%、40%、60%）的提高，混凝土的坍落度、抗压强度显著增加，抗渗系 数和碳排放量显著减小。这说明掺超细油棕果壳灰的绿色高性能混凝土具有更高工作性、更 高强度、更好耐久性和更小环境负效应。但由于超细油棕果壳灰的活性较水泥差，导致其凝 结时间较纯水泥混凝土要长。

表2  混凝土的性能

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技 术方案，均落在本发明要求的保护范围。