一種摻廢舊玻璃的混凝土的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種摻廢玻璃的抗氯離子滲透的混凝土，其原料組成為:膠凝材（水泥+玻璃微粉+硅灰）、玻璃細骨料、天然砂、石子、水以及外加劑總質量以100%計，膠凝材10～30wt%，玻璃細骨料3～8wt%，天然砂25～40wt%，石子35～50wt%，水5～15wt%。總膠材（水泥+玻璃微粉+硅灰）總質量以100%計，水泥70～85wt%，玻璃微粉10～20wt%，硅灰5～10wt%；制備步驟為：將制備好的玻璃微粉與玻璃細骨料、石子、水泥、硅灰按所述比例配料后加入攪拌機中預攪拌20s以上；將稱量好的總膠材質量的0.5～1.5wt%的外加劑與水加入到預攪拌好的物料中攪拌120s以上，水膠比0.38～0.55。其中玻璃細骨料以及玻璃微粉都由廢玻璃制備。
【專利說明】—種摻廢舊玻璃的混凝土
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及建筑工程材料制品，特別涉及一種摻廢玻璃的抗氯離子滲透的混凝土。
【【背景技術】】
[0002]混凝土是現代土木建筑工程中不可缺少的重要工程材料。隨著科學技術的迅速發展和人民生活水平的日益提高，玻璃不但廣泛應用于房屋建筑和人民的日常生活之中，而且已逐漸發展成為科研生產以及尖端技術所不可缺少的新材料。與此同時不可避免地要產生許多玻璃廢棄物、形成大量的廢玻璃。我國每年產生的廢玻璃約320萬噸，占城市生活垃圾總量的2%，給人類生存環境帶來沉重的負擔，將大量的廢玻璃棄之不用，既占空間，又污染環境，還造成大量的資源和能源的浪費。
[0003]鋼筋混凝土與普通混凝土相比有著較高的強度和耐久性，鋼筋混凝土結構的整體性較強，目前在我們國家，鋼筋混凝土也是應用最多的一種結構形式，占整體的絕大多數，同時我國也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區。然而鋼筋在混凝土中的氯離子侵蝕作用下發生體積膨脹造成混凝土的開裂，破壞了混凝土結構，影響了混凝土的耐久性。
[0004]我們研究廢舊玻璃的化學組成，玻璃是一種無定型的高二氧化硅(SiO2)材料，因此，將廢舊玻璃用作混凝土的礦物摻合料是可行的。我們比較了玻璃與混凝土中天然砂的化學組成，考慮到可以嘗試用磨細后的玻璃砂替代天然砂制備混凝土。近年來國內外已對廢舊玻璃渣取代骨料對混凝土性能的影響開展了大量研究，發現將廢玻璃作為摻合料加入混凝土中可以降低氯離子的擴散性能，從而提高鋼筋混凝土的耐久性。
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【發明內容】
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[0005]本發明的目的在于提供了一種抗氯離子滲透的環保型混凝土，將廢舊玻璃用于建筑材料中變廢為寶，不僅減少了固體垃圾的排放，同時還為可持續發展起了重要作用。
本發明的摻廢玻璃的抗氯離子滲透的混凝土的原料組成為:膠凝材(水泥+玻璃微粉+硅灰)、玻璃細骨料、天然砂、石子、水以及外加劑總質量以100%計，膠凝材10~30wt%，玻璃細骨料3~8wt%,天然砂25~40wt%,石子35~50wt%,水5~15wt%。膠凝材(水泥+玻璃微粉+硅灰)總質量以100%計，水泥70~85wt%，玻璃微粉10~20wt%，硅灰5~10wt% ;通過試驗證明其玻璃細骨料在細骨料中即總砂量的最佳摻量為20%。所述的混凝土的原料組成可以進一步為膠凝材10~30wt%,玻璃細骨料6~8wt%,天然砂30~40wt%,石子40~50wt%,水 5 ~15wt%0
[0006]本發明通過正交試驗得出C30水泥混凝土相對最優配合比，得出最佳水灰比、膠砂比、砂率分別為0.45、0.62、40%，設計容重2350kg/m3。
[0007]根據本發明所述的水泥為焦作“堅固”牌袋裝優選P.042.5水泥。
[0008]根據本發明所述的天然砂為沁陽河沙，細度模數2.9，含泥3.0%，泥塊含量0%。
[0009]根據本發明所述 的石子為碎石(連續粒徑5_20mm)[0010]根據本發明所述的玻璃粉為從玻璃廠得到的的邊角碎玻璃，通過球磨機粉磨，篩分配制出的玻璃砂，細度模數2.9。
[0011]根據本發明所述的外加劑為萘系高效減水劑，摻量按膠凝材料的1%摻入。
[0012]廢玻璃細骨料和微粉制備工藝包括如下步驟:
A、給料:將廢舊玻璃輸送到布料器料斗中；
B、一級除鐵、篩分、布料:將料斗中廢舊玻璃加入到布料器中，用布料器中的除鐵裝置將廢舊玻璃中的金屬雜質剔除，用布料器中的篩分裝置將廢舊玻璃篩分，然后將篩分好的廢舊玻璃布料在各自的輸送裝置上；篩分出來的細粉、中等玻璃直接進入破碎工序，粗大玻璃進入人工分揀除雜工序；
C、人工分揀除雜:將布料器中篩分出來的粗大玻璃在輸送過程中用人工方式剔除大體積類的雜質；
D、破碎:用破碎裝置將布料器中篩分出來的細粉、中等玻璃與人工分揀除雜后的粗大玻璃破碎；
E、二級除鐵、陶雜分選:用廢玻璃雜質分揀裝置剔除玻璃料中的金屬雜質與陶瓷類不透明雜質；
F、顏色分選:用廢玻璃雜色分選裝置將玻璃料按顏色進行分離；
G、粉磨:用粉磨裝置將顏色分選出來的棕色、白色等玻璃料分開粉磨成玻璃微粉；
H、細破、分級、級配:用破碎裝置將顏色分選出來的綠色玻璃料細破，然后用篩分裝置篩分分級，最后將各級玻璃料級配成玻璃細骨料。
[0013]將磨細后與天然砂有相同細度模數的玻璃粉作為細骨料按占總砂量的0%，10%，20%，30%, 40%, 50%, 70%, 100%八種不同摻量替代天然砂來制備混凝土，按GB/T50080制備試樣，試模尺寸為1OOmmX 1OOmmX 100mm, 24小時后脫模，放入標準養護室養護。
[0014]根據本發明所述的玻璃混凝土待養護7d、28d按GB/T50081測試其抗壓強度。
[0015]根據本發明所述的玻璃混凝土，我們利用SEM電鏡對其做進一步的微觀分析。由于玻璃混凝土是由水泥、水、細骨料、粗骨料等組成，而骨料幾乎不參加水泥水化硬化，同時為了排除石子對觀察取樣帶來的干擾，所以采用同標號水泥砂漿代替混凝土作微觀分析。我們分別對摻量為0、10%、20%、30%、40%、50%、70%、100%的玻璃混凝土做了 SEM電鏡掃描，最后挑選出摻量為0%、20%、50%、100%的幾組加以分析。 [0016]本發明具有以下有益效果:
[0017]節約天然砂資源:建筑行業的發展致使用砂量急劇上漲，不少地區出現天然砂資源逐步減少、砂質量下降、限采或禁采天然砂的現象，同時砂的價格越來越高，用砂高峰時甚至無砂可用，不僅造成資源環境循環鏈的不完整，而且影響了工程建設的進展。使用玻璃砂可以大大緩解天然砂匱乏的壓力，不僅將建筑垃圾資源化再利用，也是貫徹執行國家有關節約資源、保護環境的技術經濟政策，并且低碳環保，具有重大意義和發展前景。
[0018]降低成本:降低了單方混凝土的成本，給企業帶來了巨大的經濟效益。
[0019]高強度和耐久性:通過不同玻璃的摻量對混凝土力學性能、抗氯離子滲透性和掃描電鏡的檢測，我們得知摻量在20%時試件強度最高是普通混凝土的1.13倍。抗氯離子擴散性也有所增強，大大提高了混凝土的耐久性。【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0020]圖1為不同玻璃砂摻量混凝土抗壓強度對比圖。
從圖1中可以看出玻璃摻量20%時，混凝土強度最高。
[0021]圖2為不同玻璃摻量混凝土的氯離子擴散系數
由圖2可以看出隨著玻璃摻量的增加，氯離子擴散系數逐漸減小，抗氯離子滲透性增
強
[0022]圖3-1至3-4為不同玻璃摻量水泥砂漿在SEM掃描電鏡下的微觀圖像及分析。
[0023]圖3-1為摻量為O的玻璃混凝土的SEM掃描電鏡下的微觀圖像，可以看出28d齡期后水泥幾乎完全水化，產生大量的C-S-H凝膠和鈣礬石，同時有少許的氫氧化鈣產生，但對混凝土的強度無較大不利影響。并且鈣礬石呈結構致密的珊瑚狀，C-S-H凝膠也呈團狀
緊簇結合在一起。
[0024]圖3-2為摻量為20%的玻璃混凝土的SEM掃描電鏡下的微觀圖像，我們可以清晰的看到大量的C-S-H凝膠與玻璃較好的粘結在一起，并無脫離現象，且結構較為致密，同時無大量的CH晶體，大量的鈣礬石呈珊瑚狀被C-S-H凝膠所包裹，結構致密。
[0025]圖3-3為摻量為50%的玻璃混凝土的SEM掃描電鏡下的微觀圖像，我們能清晰地看到六角形CH晶體，同時也有裂紋和空洞存在。
[0026]圖3-4為摻量為100%的玻璃混凝土的SEM掃描電鏡下的微觀圖像，我們不難看出雖然膠凝材料很好的依附在玻璃接觸面，但大量的裂紋和氫氧化鈣的富集使得其強度得不到提聞。
[0027]附圖4為廢舊玻璃混凝土制備工藝流程圖。
【【具體實施方式】】
[0028]1、獲取最優配比
本實驗欲配制強度等級C30的混凝土。把水膠比(A)、膠砂比(B)、砂率(C)作為三個實驗因素，每個因素做三個水平比較，試驗指標為混凝土 7d抗壓強度，取強度最高的的結果為最優水平。挑選的因素與水平見下表1。
【權利要求】
1.一種摻廢玻璃的抗氯離子滲透的混凝土，其特征在于:混凝土組成為:膠凝材、玻璃細骨料、天然砂、石子、水以及外加劑；總質量以100%計包括:膠凝材10~30wt%，玻璃細骨料3~8wt%,天然砂25~40wt%,石子35~50wt%,水5~15wt%。總膠材質量的0.5~1.5wt%的外加劑；膠凝材總質量以100%計，包括:水泥70~85wt%，玻璃微粉10~20wt%，硅灰5~10wt% ;該混凝土制備步驟為:將制備好的玻璃微粉與玻璃細骨料、天然砂、石子、水泥、硅灰按所述比例配料后加入攪拌機中預攪拌20s以上；將稱量好的總膠材質量的0.5~1.5被％的外加劑與水加入到預攪拌好的物料中攪拌120s以上，水膠比0.38~0.55 ；其中玻璃細骨料以及玻璃微粉都由廢玻璃制備。
2.如權利要求1所述的一種摻廢玻璃的抗氯離子滲透的混凝土，其特征在于:膠凝材10~30wt%,玻璃細骨料6~8wt%,天然砂30~40wt%,,石子40~50wt%,水5~15wt%,
3.權利要求1所述的混凝土，其特征在于:廢玻璃細骨料和微粉制備工藝包括如下步驟: A、給料:將廢舊玻璃輸送到布料器料斗中； B、一級除鐵、篩分、布料:將料斗中廢舊玻璃加入到布料器中，用布料器中的除鐵裝置將廢舊玻璃中的金屬雜質剔除，用布料器中的篩分裝置將廢舊玻璃篩分，然后將篩分好的廢舊玻璃布料在各自的輸送裝置上；篩分出來的細粉、中等玻璃直接進入破碎工序，粗大玻璃進入人工分揀除雜工序； C、人工分揀除雜:將布料器中篩分出來的粗大玻璃在輸送過程中用人工方式剔除大體積類的雜質； D、破碎:用破碎裝置將布料器中篩分出來的細粉、中等玻璃與人工分揀除雜后的粗大玻璃破碎；` E、二級除鐵、陶雜分選:用廢玻璃雜質分揀裝置剔除玻璃料中的金屬雜質與陶瓷類不透明雜質； F、顏色分選:用廢玻璃雜色分選裝置將玻璃料按顏色進行分離； G、粉磨:用粉磨裝置將顏色分選出來的棕色、白色玻璃料分開粉磨成玻璃微粉； H、細破、分級、級配:用破碎裝置將顏色分選出來的綠色玻璃料細破，然后用篩分裝置篩分分級，最后將各級玻璃料級配成玻璃細骨料。
4.權利要求1所述的混凝土，其特征在于:由其制備的C30水泥混凝土的水灰比、膠砂t匕、砂率分別為0.45、0.62、40%，設計容重2350kg/m3。
5.權利要求1所述的混凝土，其特征在于:所述的水泥為焦作“堅固”牌袋裝優選P.042.5水泥；所述的天然砂為沁陽河沙，細度模數2.9，含泥3.0%，泥塊含量0% ;所述的石子為連續粒徑5-20_的碎石；玻璃砂的細度模數2.9 ;所述的外加劑為萘系高效減水劑，摻量按膠凝材料的1%摻入。
【文檔編號】C04B18/04GK103570302SQ201310575016
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】謝小元, 李建勇, 尚百雨, 馬雪英, 程東惠 申請人:北京新奧混凝土集團有限公司