一种低碳型快硬早强混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土领域，具体涉及一种低碳型快硬早强混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.随着城市的快速发展，交通量日益增加，许多新建的水泥混凝土工程还未达到使用设计年限就出现了不同程度的破坏。但普通水泥混凝土养护时间长，早期强度发展慢，道路修复阶段极易造成长时间交通拥堵，导致出行不便。因此，快硬早强混凝土受到青睐。然而，目前快硬早强混凝土多是采用普通硅酸盐水泥搭配早强剂的方式进行制备，早期强度发展较慢，难以满足需要8小时抢修工程中的需求，且硅酸盐水泥生产阶段煅烧温度高，碳酸盐组分含量高，使其碳排放能力较高。
3.因此需要一种低碳型快硬早强混凝土，在对快硬早强混凝土性能进行优化的同时，又能解决碳排放问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低碳型快硬早强混凝土及其制备方法，对快硬早强混凝土性能实现优化的同时，加大建筑废弃物的再利用，达到建筑废弃物消解的同时降低混凝土的碳排放的目的。
5.本发明的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料400-480份、粗骨料1000-1050份、细骨料720-770份、减水剂7-10份、早强剂0.2-0.8份、缓凝剂0.2-1份、水130-170份，所述胶凝材料至少包括硫铝酸盐水泥和废弃混凝土超细粉；
6.进一步，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料440份、粗骨料1020份、细骨料750份、减水剂8份、早强剂0.5份、缓凝剂0.8份、水150份；
7.进一步，所述胶凝材料还包括矿渣、硅粉中的一种或两种；
8.进一步，所述粗骨料为石灰岩、花岗岩、玄武岩中的一种或两种以上混合物，所述粗骨料粒径为4.75mm-31.5mm；
9.进一步，所述早强剂为硫酸氢钠、三乙醇胺、复合无机盐、纳米晶核的一种或两种以上混合物；
10.进一步，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、糖、硼酸中的一种或两种以上混合物。
11.本发明公开的低碳型快硬早强混凝土的制备方法，包括以下步骤：将胶凝材料搅拌之后加入其余原料继续搅拌均匀。
12.本发明的有益效果：本发明的低碳型快硬早强混凝土及其制备方法，采用的硫铝酸盐水泥与废弃混凝土磨细粉搭配使用，通过结合硫铝酸盐水泥早期强度发展快，硅酸盐水泥后期强度持续增加等优势，保证快硬早强混凝土工作性能优异，方便施工的同时早期强度发展较快，后期强度稳步增长。所采用的硫铝酸盐水泥较于普通硅酸盐水泥的煅烧温度降低、碳酸盐含量降低，可有效降低水泥原材料的碳排放能力；且废弃混凝土磨细粉的再利用使得混凝土中水泥用量减少，利于减少混凝土整体的碳排放，促进混凝土生产向低碳
生产转型升级。本发明的低碳型快硬早强混凝土，凝结时间快(初凝时间≥60min，终凝≦150min)，早期强度高(8小时内抗压强度≥30mpa)，可在短期内完成道路修补并恢复交通，有效降低碳排放，充分满足交通抢修工程的施工要求，且后期强度稳步增长不倒缩。
具体实施方式
13.为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
14.实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
15.本实施例的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料400-480份、粗骨料1000-1050份、细骨料720-770份、减水剂7-10份、早强剂0.2-0.8份、缓凝剂0.2-1份、水130-170份，所述胶凝材料至少包括硫铝酸盐水泥和废弃混凝土超细粉；废弃混凝土超细粉优选采用下述方式制备：(1)将废弃混凝土块置于105
±
5℃的环境下烘干至恒重，并冷却至室温；(2)将步骤(1)得到了混凝土块置于500～800℃的环境下煅烧1～6h，冷却至室温后研磨至细度为600～1200目的磨细粉。
16.普通硅酸盐水泥的煅烧温度一般在1300℃-1450℃，硫铝酸盐水泥的煅烧温度一般在1250℃-1350℃，温度降低100℃左右，化石燃料燃烧的碳排放降低5-15％；另一方面，硫铝酸盐水泥中碳酸盐含量低于普通硅酸盐水泥8-25％，碳酸盐分解过程中的碳排放降低，总体碳排放能力下降35％-40％。普通硅酸盐水泥制备的废弃混凝土磨细粉属于建筑垃圾，其碳排放仅发生在磨细和煅烧阶段。根据磨细粒径和煅烧温度的对比，较于水泥生产的碳排放能力可降低50％以上。此外，通过对建筑废弃物的有效再利用，对于解决由废弃混凝土带来的土地浪费、环境污染等问题，具有明显的作用。
17.水泥石结构中未水化的水泥颗粒较多，实际施工中可能超过16.2％，具有再次水化的能力。且其中已水化的水泥石部分经脱水处理后部分水化产物能够恢复活性再次发生胶凝性生成最初的产物。并且硅酸盐水泥是高碱度水泥，硫铝酸盐水泥是低碱度水泥，相当于在硫铝酸盐水泥中掺入普通硅酸盐水泥使水泥的碱度提高，c4a3s的水化加快，生成大量的钙矾石和铝胶，这样钙矾石形成的强度骨架被大量的胶体填充，从而使水泥石的结构更加密实，孔隙率降低，强度提高。
18.本发明中采用的硫铝酸盐水泥与废弃混凝土磨细粉的搭配使用，通过结合硫铝酸盐水泥早期强度发展快，硅酸盐水泥后期强度持续增加等优势，保证快硬早强混凝土工作性能优异，方便施工的同时早期强度发展较快，后期强度稳步增长。
19.本发明采用的硫铝酸盐水泥较于普通硅酸盐水泥的煅烧温度降低、碳酸盐含量降低，可有效降低水泥原材料的碳排放能力；且废弃混凝土磨细粉的再利用使得混凝土中水泥用量减少，利于减少混凝土整体的碳排放，促进混凝土生产向低碳生产转型升级。
20.优选实施例为：所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料440份、粗骨料1020份、细骨料750份、减水剂8份、早强剂0.5份、缓凝剂0.8份、水150份。
21.本实施例中，所述胶凝材料还包括矿渣、硅粉中的一种或两种。
22.所述粗骨料为石灰岩、花岗岩、玄武岩中的一种或两种以上混合物，所述粗骨料粒径为4.75mm-31.5mm；所述细骨料为粒径4.75mm以下的石灰岩、花岗岩、玄武岩中的一种或
两种以上混合物；所述早强剂为硫酸氢钠、三乙醇胺、复合无机盐、纳米晶核的一种或两种以上混合物；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、糖、硼酸中的一种或两种以上混合物。
23.本实施例公开的低碳型快硬早强混凝土的制备方法，包括以下步骤：将胶凝材料搅拌之后加入其余原料继续搅拌均匀。
24.实施例一
25.本实施例的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：硫铝酸盐水泥360份、废弃混凝土超细粉50份、矿渣50份、细骨料730份、粗骨料1020份、水140份、减水剂8份、早强剂0.5份、缓凝剂0.5份。各组分用量按上述过程搅拌、成型、养护至指定龄期。其中新拌混凝土坍落度160mm，初凝时间78min，终凝时间138min，8h抗压强度31.6mpa，28d抗压强度56.8mpa。较于相同配合比的普通硅酸盐水泥制备混凝土，碳排放能力下降36-42％。
26.本实施例中，所述粗骨料为石灰岩，所述粗骨料粒径为10mm；所述细骨料为4.75mm的石灰岩；所述早强剂为硫酸氢钠；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
27.实施例二
28.本实施例的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：硫铝酸盐水泥340份、废弃混凝土超细粉60份、矿渣60份、细骨料720份、粗骨料1040份、水145份、减水剂9份、早强剂0.4份、缓凝剂0.6份。各组分按上述过程搅拌、成型、养护至指定龄期。其中新拌混凝土坍落度150mm，初凝时间70min，终凝时间125min，8h抗压强度30.8mpa，28d抗压强度55.2mpa。较于相同配合比的普通硅酸盐水泥制备混凝土，碳排放能力下降37-41％。
29.本实施例中，所述粗骨料为花岗岩，所述粗骨料粒径为31.5mm；所述细骨料为3.5mm的石灰岩；所述早强剂为三乙醇胺；所述缓凝剂为硼酸。
30.实施例三
31.本施例的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料400-480份、粗骨料1000-1050份、细骨料720-770份、减水剂7-10份、早强剂0.2-0.8份、缓凝剂0.2-1份、水130-170份；所述胶凝材料为硫铝酸盐水泥和废弃混凝土超细粉；所述粗骨料为石灰岩和花岗岩，所述粗骨料粒径为5mm；所述细骨料为3mm的花岗岩和玄武岩；所述早强剂为纳米晶核；所述缓凝剂为硼酸。
32.实施例四
33.本施例的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料400份、粗骨料1000份、细骨料720份、减水剂7份、早强剂0.2份、缓凝剂0.2份、水130份；所述胶凝材料为硫铝酸盐水泥、废弃混凝土超细粉、矿渣和硅粉的混合物；所述粗骨料为花岗岩和玄武岩中的混合物，所述粗骨料粒径为25mm；所述细骨料为4.3mm玄武岩；所述早强剂为硫酸氢钠和三乙醇胺的混合物；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
34.实施例五
35.本施例的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料480份、粗骨料1050份、细骨料770份、减水剂10份、早强剂0.8份、缓凝剂1份、水170份；所述胶凝材料至少包括硫铝酸盐水泥和废弃混凝土超细粉和硅粉的混合物；所述粗骨料为石灰岩和玄武岩中的混合物，所述粗骨料粒径为31.5mm；所述细骨料为4.75mm的花岗岩和
玄武岩；所述早强剂为硫酸氢钠、三乙醇胺和纳米晶核的混合物；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、糖、硼酸中的混合物。
36.实施例六
37.本施例的低碳型快硬早强混凝土，所述混凝土原料按重量份包括以下组分：胶凝材料450份、粗骨料1000份、细骨料750份、减水剂8份、早强剂0.5份、缓凝剂1份、水140份；所述胶凝材料至少包括硫铝酸盐水泥和废弃混凝土超细粉；所述粗骨料为花岗岩，所述粗骨料粒径为20mm；所述细骨料为2.8mm的石灰岩；所述早强剂为硫酸氢钠；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
38.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。