一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土

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1.本发明提供了一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，属于建筑材料技术领域。

背景技术：

2.我国每年产生大量废弃贝壳，特别是黄海、渤海沿岸地区每年都会产生数以千万吨的废弃贝壳，附价值较低，长期以来被视为难以处理的废弃物，除少量用作土壤改良剂、鸡鸭饲料添加剂等外，绝大部分被丢弃在海滩或路边等，对环境、土地等带来一系列问题。我国建筑垃圾产生量巨大，据不完全统计，每年产生量超过20亿吨，其中废混凝土类建筑垃圾品质相对较好，制备的再生混凝土、再生无机混合料、再生砌块等再生产品已经得到较好的应用与消纳，而品质较差的砖混类建筑垃圾无较好的消纳途径。同时，我国煤矿资源丰富，在选煤过程中会产生煤矸石，长期堆放会自燃而形成红渣，产生量大、占用土地、污染环境。
3.贝壳本身呈薄片状，其制备的砂为细砂，而红渣细料为粗砂，且级配不良，表现为“两头大、中间小”，即较小的粉体颗粒与较粗的颗粒含量较高，中间粒径的颗粒含量较少。贝壳颗粒与红渣颗粒在级配方面可形成互补，形成连续级配。同时砖混类再生骨料较小的表观密度以及发泡技术为轻质回填混凝土的制备提供条件。对于道路管沟、建筑基坑、“三背”等回填工程，二灰土、无机混合料、素土等传统回填材料无法压实，易造成沉降、塌陷等病害，而对于狭窄异形空间的回填工程，无法施工。此外，传统c10、c15用于回填的低强度等级混凝土自重达2350～2450kg/m3，造价较高，且用于管沟回填时，因强度过高而导致二次开挖困难，从而不利于管道维修检测。
4.截止目前，尚未看到可大量、有效消纳上述大宗固体废弃物的综合技术。因此，基于上述背景及技术原理，开发一种综合利用多种废弃物且成本低廉的新材料，充分挖掘废弃物的附加值，并将材料大量用于管道沟槽、建筑基坑、地下空间等的回填工程中，不仅可以有效解决废弃物大量堆积所带来的各类问题，同时也解决了实际工程问题，具有显著的社会、经济和环保效益。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，解决现有技术中废弃物大量堆积所带来的各类问题以及实际工程中低强度等级混凝土造价较高、二次开挖困难，从而不利于管道维修检测的问题。
6.本发明技术方案为：一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，包括如下按质量百分计的组分：普通硅酸盐水泥5.8～8.7％、ⅲ级粉煤灰8.7～11.9％、贝壳细料18.3～20.4％、红渣细料17.2～20.4％、砖混类再生粗料25.0～28.6％、拌合水14.0～17.2％、附加水1.5～1.7％、泡沫0.86～1.18％、稳泡剂0.046～0.059％。
7.上述的贝壳细料为废弃贝壳经破碎、筛分处理后得到的粒径小于5mm的颗粒，其细
度模数2.0～2.3，0.3mm～1.18mm颗粒含量80～90％，表观密度为2700～2750kg/m3。
8.上述的红渣细料为煤矸石自燃后的红废弃物经破碎、筛分处理后得到的粒径小于5mm的颗粒，其细度模数3.0～3.3，表观密度为2600～2650kg/m3。
9.上述的砖混类再生粗料为砖混类建筑垃圾处理后得到的粒径5～25mm的颗粒，其吸水率6.0～12.0％，表观密度为2400～2550kg/m3。
10.上述的泡沫为高效浓缩型发泡剂按照1:(15～20)的比例与水稀释后经高压发泡机发泡而成。
11.通过对配合比的合理控制，可满足各类回填工程对工作性能、力学性能的要求。利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土坍落度范围为200～240mm，容重1600～1800kg/m3，28d强度可达1.0～4.0mpa。
12.本发明提供的一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土的制备方法是：
13.在搅拌机中加入砖混类再生粗料与附加水先拌，然后加入贝壳细料、红渣细料、水泥、粉煤灰后再拌合，然后再加入80％拌合水后搅拌得到一次混合物。
14.在一次混合物中加入预制泡沫后，再拌合，得到二次混合物。
15.将稳泡剂与剩余的20％拌合水混合均匀后，加入二次混合物中并搅拌，得成品。
16.本发明提供的利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土具有的优点是：
17.(1)协同处置与消纳废弃贝壳、红渣、砖混类建筑垃圾等多种固废材料，充分利用贝壳与红渣细料的级配特点，实现骨料级配连续性，从而为低强度轻质混凝土较高的工作性能提供条件。
18.(2)充分挖掘废弃物的附加值，提高社会经济环保效益。
19.(3)减少对天然砂石料的消耗，绿、低碳，节能减排，同时显著降低成本。
20.(4)为城市建设提供优质建设材料，较高的自密实性与自填充性解决二灰土、无机混合料、素土等传统回填材料在狭窄空间施工时不易压实的难题，减少工后沉降。
21.(5)与传统用于回填的c10-c20低标号混凝土相比，大量表观密度较低的砖混料以及泡沫的引入使本材料容重较小(1600～1800kg/m3)，减少材料自重的同时，减少对地基的压力、支挡结构的侧压力，特别适用于软土地基等特殊部位的回填。同时，流动性较大、抗压强度较低(1.0～4.0mpa)，可用于管道回填，方便维修时的二次开挖。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
23.实施例1
24.取如下质量的材料：
25.普通硅酸盐水泥1.8kg(42.5)；ⅲ级粉煤灰2.7kg(f类ⅲ级)；贝壳细料4.8kg(细度模数2.1，0.3mm～1.18mm颗粒含量86％，表观密度为2735kg/m3)；红渣细料4.5kg(细度模数3.2，表观密度为2625kg/m3)；砖混类再生粗料7.2kg(吸水率10.0％，表观密度为2480kg/m3)；拌合水3.6kg；附加水0.43kg；泡沫0.3kg；稳泡剂0.015kg。
26.制备方法是：
27.在搅拌机中加入砖混类再生粗料与附加水先拌20s，然后加入贝壳细料、红渣细料、水泥、粉煤灰后再拌合30s，然后再加入80％拌合水后搅拌40s得到一次混合物。
28.在一次混合物中加入预制泡沫后，再拌合30s，得到二次混合物。
29.将稳泡剂与剩余的20％拌合水混合均匀后，加入二次混合物中并搅拌30s，得成品。
30.本实施例中的利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土的坍落度210mm，28d抗压强度3.0mpa，容重1690kg/m3。
31.实施案例2～实施案例6
32.参考表2中的重量称取各组分：
33.表2 实施例2～实施例6中各组分的重量
[0034][0035][0036]
制备方法同实施例1，得到的低强度轻质混凝土性能参数见表3。
[0037]
表3 实施例2～实施例6中低强度轻质混凝土性能参数
[0038]
指标实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6坍落度(mm)22521523023522028d抗压强度(mpa)3.82.41.51.32.0容重(kg/m3)17171685172017451746
[0039]
结论
[0040]
本发明所提供的一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，其容重较小，约为1600～1800kg/m3，而传统用于回填的c10～c20低标号混凝土容重2350～2450kg/m3，可大幅度降低对地基的压力、支挡结构的侧压力，特别适用于软土地基等特殊部位的回填。同时，本发明所提供的低强度轻质混凝土流动性较大(坍落度》200mm)、抗压强度较低(1.0～4.0mpa)，可用于管道回填，方便维修时的二次开挖，而传统用于回填的c10～c20低标号混凝土强度达10～20mpa以上，强度较高，用于管道回填工程时会与管道紧密粘接为一体，导致二次开挖困难，无法进行管道的维修与检测。此外，本发明所提供的低强度轻质混凝土充分利用废弃贝壳、红渣、砖混类建筑垃圾、低等级粉煤灰等大宗固废，材料成本较低，约为80
～120元/m3，而c10～c20低标号混凝土材料成本较高，约为200～300元/m3。因此，从材料性能、成本造价等方面综合考虑，与传统用于回填的c10～c20低标号混凝土相比，本发明所提供的一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土具有自重小、流动性大、自密实、强度低、易开挖、成本低等优点，对于各种回填工程具有更好的适应性。

技术特征：

1.一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，其特征在于：包括如下按质量百分计的组分：普通硅酸盐水泥5.8～8.7％、ⅲ级粉煤灰8.7～11.9％、贝壳细料18.3～20.4％、红渣细料17.2～20.4％、砖混类再生粗料25.0～28.6％、拌合水14.0～17.2％、附加水1.5～1.7％、泡沫0.86～1.18％、稳泡剂0.046～0.059％。2.根据权利要求1所述利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，其特征在于：所述贝壳细料为废弃贝壳经破碎、筛分处理后得到的粒径小于5mm的颗粒，其细度模数2.0～2.3，0.3mm～1.18mm颗粒含量80～90％，表观密度为2700～2750kg/m3。3.根据权利要求1所述利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，其特征在于：所述红渣细料为煤矸石自燃后的红废弃物经破碎、筛分处理后得到的粒径小于5mm的颗粒，其细度模数3.0～3.3，表观密度为2600～2650kg/m3。4.根据权利要求1所述利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，其特征在于：所述砖混类再生粗料为砖混类建筑垃圾处理后得到的粒径5～25mm的颗粒，其吸水率6.0～10.0％，表观密度为2400～2550kg/m3。5.根据权利要求1所述利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，其特征在于：所述泡沫为高效浓缩型发泡剂按照1:(15～20)的比例与水稀释后经高压发泡机发泡而成。6.一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：按照权利要求1所述比例，在搅拌机中加入砖混类再生粗料与附加水先拌，然后加入贝壳细料、红渣细料、水泥、粉煤灰后再拌合，然后再加入80％拌合水后搅拌得到一次混合物；在一次混合物中加入预制泡沫后，再拌合，得到二次混合物；将稳泡剂与剩余的20％拌合水混合均匀后，加入二次混合物中并搅拌，得成品。

技术总结

本发明公开了一种利用大宗固废制备的低强度轻质混凝土，包括如下按质量百分计的组分：普通硅酸盐水泥5.8～8.7％、Ⅲ级粉煤灰8.7～11.9％、贝壳细料18.3～20.4％、红渣细料17.2～20.4％、砖混类再生粗料25.0～28.6％、拌合水14.0～17.2％、附加水1.5～1.7％、泡沫0.86～1.18％、稳泡剂0.046～0.059％。通过对配合比的合理控制，可满足各类回填工程对工作性能、力学性能的要求。本发明协同处置与消纳废弃贝壳、红渣、砖混类建筑垃圾等多种固废材料，为低强度轻质混凝土较高的工作性能提供条件；充分挖掘废弃物的附加值，提高社会经济环保效益；绿、低碳，节能减排，显著降低成本。显著降低成本。