一种采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土

摘要

一种采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土，按照重量份计，由水泥300‑340份、锂渣90‑130份、混凝土搅拌站废浆70‑110份、河砂696‑739份、碎石1044‑1109份、减缩剂8.5‑10份、减水剂4‑6份和水80‑92份混合组成。所述的采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土7d自收缩值≤80×10‑6，28d自收缩值≤100×10‑6，并趋于稳定。本发明所采用的锂渣和减缩剂等组分都有利于降低自收缩，与废浆相容性较好，对于降低自收缩，作用功能各不相同，可实现超叠加效应，有效降低混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土的自收缩。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体是涉及一种低自收缩高强混凝土(C60及以上)，可有效降低采用混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土的自收缩。

背景技术

混凝土材料目前仍是使用量最大、使用面最广的建筑材料，主要为混凝土搅拌站制备生产，不可避免地会产生大量废水、废浆和废渣。据统计，随着基础建设规模的不断扩大，我国混凝土年产量已超过了15亿m³，而每生产1m³混凝土平均产生废水0.03吨，这意味着我国的商品混凝土搅拌站每年要产生约0.5亿吨废水，废水中含有一定量的胶凝材料组分，一般具有强碱性(pH值可达13以上)，直接排放到周边自然环境中，对胶凝材料和水资源是一种极大地浪费，更为重要的是会带来巨大的环境污染，如污染干净的地下水源，废水中的固体颗粒淤积堵塞下水道，硬化后形成新的废渣等，极大地影响混凝土搅拌站企业的可持续发展。

如何有效处置这些废水是目前混凝土搅拌站企业最为关心和棘手的事情之一。已有研究表明，可将混凝土搅拌站废水用来制备混凝土，并在一些实际工程中得到了应用。为提高混凝土搅拌站废水的利用效率，对废水进行分层沉积，形成废浆，围绕着混凝土搅拌站废浆制备混凝土开展了很多工作，取得了一系列有益的成果，并制备出高强度混凝土(C60及以上)。随着相关研究的持续深入，混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土也呈现出一些明显的技术缺陷，例如自收缩过大，容易引起高强混凝土早期开裂，极大地限制了其工程使用范围。

混凝土自收缩是指混凝土在密封条件下因内部自干燥引起的线性变形，其在低水胶比情况下更为明显，与混凝土干燥收缩有着本质区别。混凝土自收缩已成为高强混凝土收缩变形中的主要形式。混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土自收缩较大的原因，主要在于废浆的pH值较高，较高的碱性环境势必增加混凝土自收缩，同时由于废浆活性效应较低，为保证制备高强混凝土，其用量一般较大，由此增加了胶凝材料用量，从而增加了高强混凝土自收缩。单纯地采用降低普通混凝土自收缩的技术，如简单地掺用减缩剂和膨胀剂，难以有效解决混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土自收缩过大的技术难题，其特殊性在于：一方面，废浆中的固相含量加上水泥和矿物掺合料用量，致使其在制备高强混凝土时的胶凝材料用量较大，势必增加自收缩；一方面，废浆中含有很多的阴离子、阳离子和一些残留的外加剂，离子成分复杂，有些有利于增加自收缩，有些有利于降低自收缩，更为重要的是，由此产生的较高碱性环境有利于增加自收缩。为解决低水胶比情况下，混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土自收缩过大的技术难题，必须对其离子成分进行统计分析，找出与其相容性较好的外加剂和矿物掺合料，并减少胶凝材料用量。这一问题地解决在已有的混凝土搅拌站废浆制备的混凝土中未见报道。

发明内容

为了克服已有采用混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土的自收缩较高不足，本发明提供一种有效降低自收缩的采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土，按照重量份计，由水泥300-340份、锂渣90-130份、混凝土搅拌站废浆70-110份、河砂696-739份、碎石1044-1109份、减缩剂8.5-10份、减水剂4-6份和水80-92份混合组成。

进一步，一天拆模后外涂减缩剂溶液。

优选的，所述的锂渣的Al₂O₃和SiO₂质量分数之和＞75％，SO₃质量分数＞7.5％，比表面积≥450m²/kg。

更进一步，所述的混凝土搅拌站废浆为混凝土搅拌站废水经沉淀而成，其含水率为45％-50％，产生时间在24小时以内。

再进一步，所述的水泥为P·I52.5水泥。

所述的河砂细度模数为2.4-3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.4％。

所述的碎石粒径5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3％，含泥量小于0.3％。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量≥26％。

所述的减缩剂28d抗压强度比≥105％，28d减缩率≥40％。

外涂时，所述的减缩剂浓度为50％。

本发明的技术构思为：本发明采用的产生时间在24小时以内，含水率为45％-50％的混凝土搅拌站废浆，由于产生时间短，其固相成分仍具有一定的活性效应，在制备高强混凝土时，可适当减少废浆用量，实现废浆高附加值利用，从而降低胶凝材料用量，有利于降低自收缩；减缩剂和锂渣与废浆中的离子和残留成分相容性较好，对于降低自收缩，作用功能各不相同，可实现超叠加效应；锂渣通过其活性效应在改善混凝土内部结构的同时，其SO₃(以SO₄^2-形式存在)，在碱性环境中与活性Al₂O₃(或CA₃)反应生成膨胀性产物钙矾石，其微膨胀性可补偿混凝土自收缩，起到“膨胀剂”的作用，该技术优势也是锂渣独有的技术特点；研究表明，内掺和外涂减缩剂都是降低混凝土自收缩的有效技术措施，将其外涂，更是避免了减缩剂与废浆的相容性问题，对混凝土搅拌站废浆制备的混凝土内掺和外涂减缩剂，可以最大化地实现减缩剂的功效，从而有效降低混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土的自收缩。

本发明的有益效果主要表现在：有效降低自收缩。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。

一种采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土，按照重量份计，由水泥300-340份、锂渣90-130份、混凝土搅拌站废浆70-110份、河砂696-739份、碎石1044-1109份、减缩剂8.5-10份、减水剂4-6份和水80-92份混合组成。

进一步，一天拆模后外涂减缩剂溶液。

优选的，锂渣的Al₂O₃和SiO₂质量分数之和＞75％，SO₃质量分数＞7.5％，比表面积≥450m²/kg；混凝土搅拌站废浆为混凝土搅拌站废水经沉淀而成，其含水率为45％-50％，产生时间在24小时以内；河砂细度模数为2.4-3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.4％；水泥为P·I52.5水泥；碎石粒径5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3％，含泥量小于0.3％；减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量≥26％；减缩剂28d抗压强度比≥105％，28d减缩率≥40％，外涂时，将其浓度调整为50％。

所述采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土的制备方法为：将水泥、锂渣、河砂和碎石搅拌(30秒)，然后加入混凝土搅拌站废浆和水搅拌(40秒)，再加入减缩剂和减水剂搅拌(60秒以上)，成型后放入标准养护室进行养护，1天后拆模，外涂减缩剂溶液即可。

所述获得的采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土7d自收缩值≤80×10^-6，28d自收缩值≤100×10^-6，并趋于稳定。

基于上述配方，调整不同组分的用量得到实施例1-3，并分别检测其不同龄期自收缩。

实施例1：

按重量组分计算，包括水泥340份、锂渣130份、混凝土搅拌站废浆110份、河砂696份、碎石1044份、减缩剂10份、减水剂6份和水80份，混合组成，一天拆模后外涂减缩剂溶液。

28d混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土抗压强度为81.5MPa，不同龄期自收缩见表1。

实施例2：

按重量组分计算，包括水泥330份、锂渣100份、混凝土搅拌站废浆100份、河砂714份、碎石1071份、减缩剂9份、减水剂5份和水85份，混合组成，一天拆模后外涂减缩剂溶液。

28d混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土抗压强度为74.7MPa，不同龄期自收缩见表1。

实施例3：

按重量组分计算，包括水泥300份、锂渣90份、混凝土搅拌站废浆70份、河砂739份、碎石1109份、减缩剂8.5份、减水剂4份和水92份，混合组成，一天拆模后外涂减缩剂溶液。

28d混凝土搅拌站废浆制备的高强混凝土抗压强度为62.2MPa，不同龄期自收缩见表1，表1为采用混凝土搅拌站废浆制备的低自收缩高强混凝土不同龄期的自收缩值(×10^-6)

表1。