一种绿低碳装饰性混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种绿低碳装饰性混凝土及其制备方法。

背景技术：

2.随着社会经济的发展，更新传统以强度为首要目标的设计思想观念，引入以绿设计混凝土的设计理念逐渐成为一种新的趋势。绿设计以降低对环境的污染、提高生活质量为宗旨，混凝土绿设计应该从安全、适用、耐久、经济、生态等多方面综合考虑。混凝土作为建筑结构中的重要受力材料，其安全绿设计，主要集中在对混凝土材料的性能、外观等方面的设计，使其具有优良的性能。
3.现在城市有很多拆迁、旧城改造及石料厂等项目，会产生大量的废石、碎渣，这些废弃物或被运走、或被填埋，还有一部分污染土壤，无法直接处置故生产加工为烧结料，混凝土能把这些废弃材料就地变成建筑材料，让建筑垃圾变废为宝，实现材料的循环使用，减少天然资源的浪费。作为一种可循环材料，其环保性的特点即是专业上指的可塑性，符合了生态发展的时代需求。
4.绿低碳设计的混凝土结构要求外观颜均一、光洁度高，整体呈现水泥灰的清水装饰效果，广泛应用于高校图书馆和体育馆、桥梁、大坝，新基建等建筑工程。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种绿低碳装饰性混凝土，其可以大量利用建筑垃圾、钒钛矿渣粉、生态烧结料等废弃物，并满足混凝土的基本性能要求，实现绿低碳。
6.本发明提供一种绿低碳装饰性混凝土，其原料包括水泥、钒钛矿渣粉、生态烧结料、碳纤维、粗骨料和细骨料，所述碳纤维的质量为所述水泥、钒钛矿渣粉和生态烧结料质量总和的0.3-0.5％。
7.本发明的混凝土采用低碳设计，使用了钒钛矿渣粉和生态烧结料，为场所外的固体废弃物消解提供了渠道。但钒钛矿渣粉和生态烧结料的使用会对混凝土性能有一定影响，本发明通过加入碳纤维后，相同龄期的干缩值较普通混凝土明显降低，28d的干缩值降低32％，强度值提高15％，弹性模量提高10％，弥补钒钛矿渣粉非活性矿物掺合料的强度缺陷，满足大体积混凝土工程使用需求。
8.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述碳纤维选用碳纤维复合物，由沥青基碳纤维和分散剂组成。所述分散剂优选为阴离子聚丙烯酰胺。
9.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述水泥为高贝利特低热水泥。该水泥以硅酸二钙为主导矿物，占总矿物比例的45～55％，而且铝含量低，铝酸三钙含量占4～6％，因此具有高流动性、高强度、高耐久性、超低水化热等一系列普通低热矿渣水泥所不可比拟的优点，特别适合于重点工程大体积混凝土施工。
10.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述生态烧结料28d活性指数80-90％，需水量比不大于100％，烧失量不大于10％，放射性合格。
11.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述钒钛矿渣粉中tio2含量为10-25％，活性较低，经超细粉磨等处理后粉体的胶砂流动度比不超过100％，活性达到s75矿渣粉要求。
12.本发明的生态烧结料和钒钛矿渣粉构成复合绿掺合料，利用其“微集料效应”，可以减小混凝土的自收缩和徐变变形。
13.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述粗骨料由天然骨料和再生粗骨料组成，所述再生粗骨料为表观密度2450-2800kg/m3，压碎指标小于12％，吸水率小于3.0％的ⅰ类骨料，泥粉含量不大于2.0％，为5～25mm连续级配。满足上述要求可保证混凝土实体工程清水装饰效果。
14.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述天然骨料与所述再生粗骨料的质量比为2～2.5：1。
15.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述原料还包括质量浓度为5％以下的泥浆水，其来自于混凝土生产场所产生的废水，所述泥浆水的用量占总用水质量的20-40％。
16.本发明所述泥浆水含有丰富的水化硅酸钙和铝酸盐产物，以及未水化的c3s和c2s矿物及较多的球形颗粒。本发明研究发现，泥浆浓度为0～5％时，单方混凝土中使用40kg以下，混凝土强度随泥浆浓度的增加而增加，坍落度和扩展度随浓度的提高而恶化。泥浆水中水溶液同等质量替代拌合水，固体颗粒等量替代粉煤灰。
17.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，所述原料还包括质量占比为2-3％的生态防水涂料。
18.本发明加入上述用量的生态防水涂料能够优化混凝土工程清水装饰性能，与水作用后涂料中的活性化学物质通过载体水向混凝土内部渗透，与水化产物中的ca
2+
进行络合结晶，堵塞内部毛细孔道，提高混凝土密实度，增加清水混凝土表观光洁度，提高装饰性能，适用桥梁、大坝基础工程施工。
19.根据本发明提供的绿低碳装饰性混凝土，以重量份计，所述原料包括：水泥280-290份、钒钛矿渣粉50-55份、生态烧结料50-60份、碳纤维复合物2-3份，生态防水涂料12-15份、人工砂700-750份、再生粗骨料315-330份、天然骨料630-825份、泥浆水40-50份、自来水125-135份和外加剂8.0-8.5份。
20.其中，所述外加剂主要组分为聚羧酸高性能减水母液、保坍母液、保水母液、引气剂和水。
21.在本发明的一些实施例中，所述外加剂为聚羧酸高性能减水母液：保坍母液：保水母液：引气剂：水＝150:40:60:20:0.5:729.5。
22.在本发明的一些实施例中，为得到强度等级为c35的绿低碳装饰性混凝土，以重量份计，所述原料包括：水泥285份、钒钛矿渣粉51份、生态烧结料59份、碳纤维复合物2.5份，生态防水涂料12份、人工砂731份、再生粗骨料315份、天然骨料756份、泥浆水50份、自来水125份和外加剂8.2份。
23.本发明还提供上述绿低碳装饰性混凝土的制备方法。
24.在本发明的一些实施例中，所述制备方法包括以下步骤：
25.s1：再生粗骨料预湿至表观湿润状态，对比饱和面干控制含水率2％以下，按规定
重量称取5～25mm天然骨料、预湿的再生粗骨料和颗粒级配符合ⅱ区中砂的人工砂进行搅拌，搅拌时间为5-10s，得到混合物；
26.s2：按规定重量称取水泥、钒钛矿渣粉和生态烧结料加入s1得到的混合物中进行预搅拌10-15s；
27.s3:单独计量规定重量的符合使用浓度的泥浆水，使用前充分搅拌30-60s，按规定重量称取自来水和外加剂，加入s2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为45-60s，得到混合物；
28.s4:将规定重量的碳纤维复合物和生态防水涂料加入s3得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为15-30s，搅拌完毕后进行出料得到预拌混凝土。
29.本发明的制备方法区别于普通混凝土的制备方法，混凝土出机工作性易于控制，克服再生骨料吸水率高于天然骨料，混凝土工作性损失大，出机坍落度控制难的问题。
30.本发明提供了一种绿低碳装饰性混凝土及其制备方法，该混凝土能够提高固体废弃物和泥浆水的利用率，将混凝土预制件进行自然养护，得到绿低碳混凝土，具有较佳的强度增长、低收缩率、耐久性能和清水饰面效果。该低碳装饰性混凝土具有取材方便，造价合理、耗能量小、耐久性好、可塑性强、便于与其他材料附和应用等优势，为建筑设计提供了更多的选择空间。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.以下实施例中所涉及的具体原料的生产厂家如表1所示。
33.表1
[0034][0035][0036]
其中，生态烧结料的化学成分统计表如下表所示。
[0037]
表2
[0038][0039]
实施例1
[0040]
本实施例提供一种绿低碳装饰性混凝土，以重量份计，其原料组成如下：
[0041]
水泥285份、钒钛矿渣粉51份、生态烧结料59份、碳纤维复合物2.5份、生态防水涂料12份、人工砂731份、再生粗骨料315份(吸水率2％)、天然骨料756份、泥浆水(来自混凝土生产场所，质量浓度为5％以下)50份、自来水125份和外加剂8.2份。
[0042]
本实施例还提供上述混凝土的制备方法，步骤如下：
[0043]
s1：再生粗骨料预湿至表观湿润状态，对比饱和面干控制含水率2％以下，按规定重量称取5～25mm天然骨料、预湿的再生粗骨料和人工砂加入搅拌机进行搅拌，搅拌时间为10s，得到混合物；
[0044]
s2：按规定重量称取水泥、钒钛矿渣粉和生态烧结料加入s1得到的混合物中进行预搅拌10s；
[0045]
s3:单独计量规定重量的符合使用浓度的泥浆水，使用前充分搅拌60s，按规定重量称取自来水和外加剂，加入s2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为60s，得到混合物；
[0046]
s4:将规定重量的碳纤维复合物和生态防水涂料加入s3得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为30s，搅拌完毕后进行出料得到预拌混凝土。
[0047]
实施例2
[0048]
本实施例提供一种绿低碳装饰性混凝土，以重量份计，其原料组成如下：
[0049]
水泥280份、钒钛矿渣粉55份、生态烧结料50份、碳纤维复合物2份、生态防水涂料14份、人工砂720份、再生粗骨料385份(吸水率2％)、天然骨料700份、泥浆水(来自混凝土生产场所，质量浓度为5％以下)45份、自来水135份和外加剂8份。
[0050]
其制备方法同实施例1。
[0051]
实施例3
[0052]
本实施例提供一种绿低碳装饰性混凝土，以重量份计，其原料组成如下：
[0053]
水泥290份、钒钛矿渣粉50份、生态烧结料60份、碳纤维复合物3份、生态防水涂料15份、人工砂750份、再生粗骨料420份(吸水率2％)、天然骨料630份、泥浆水(来自混凝土生产场所，质量浓度为5％以下)40份、自来水125份和外加剂8.2份。
[0054]
其制备方法同实施例1。
[0055]
实施例4
[0056]
本实施例提供一种绿低碳装饰性混凝土，以重量份计，其原料组成如下：
[0057]
水泥280份、钒钛矿渣粉55份、生态烧结料50份、环氧树脂碳纤维smc增强pp(20％碳纤维增强pp)3份、生态防水涂料14份、人工砂720份、再生粗骨料385份(吸水率2％)、天然骨料700份、泥浆水(来自混凝土生产场所，质量浓度为5％以下)45份、自来水135份和外加剂8份。
[0058]
其制备方法同实施例1。
[0059]
实施例5
[0060]
本实施例提供一种绿低碳装饰性混凝土，以重量份计，其原料组成如下：
[0061]
水泥280份、钒钛矿渣粉55份、生态烧结料50份、碳纤维复合物2份、生态防水涂料14份、人工砂720份、再生粗骨料385份(吸水率5％)、天然骨料700份、泥浆水(来自混凝土生产场所，质量浓度为5％以下)45份、自来水135份和外加剂8.5份。
[0062]
其制备方法同实施例1。
[0063]
对比例1
[0064]
本对比例提供一种混凝土，以重量份计，其原料组成如下：
[0065]
水泥285份、钒钛矿渣粉51份、生态烧结料59份、生态防水涂料12份、人工砂731份、再生粗骨料315份(吸水率2％)、天然骨料756份、泥浆水(来自混凝土生产场所，质量浓度为5％以下)50份、自来水125份和外加剂8.2份。
[0066]
对比例2
[0067]
本对比例提供一种混凝土，以重量份计，其原料组成如下：
[0068]
水泥285份、钒钛矿渣粉51份、生态烧结料59份、碳纤维复合物2.5份、生态防水涂
料12份、人工砂731份、再生粗骨料315份(吸水率2％)、天然骨料756份、泥浆水(来自混凝土生产场所，质量浓度为8％)50份、自来水125份和外加剂8.2份。
[0069]
对比例3
[0070]
骨料未预湿的工艺，混凝土坍落度损失严重，3h损失30mm，施工性能变差。
[0071]
性能检测
[0072]
对各实施例和对比例所得混凝土进行性能检测，结果如下表所示。
[0073]
表3
[0074][0075][0076]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，其原料包括水泥、钒钛矿渣粉、生态烧结料、碳纤维、粗骨料和细骨料，所述碳纤维的质量为所述水泥、钒钛矿渣粉和生态烧结料质量总和的0.3-0.5％。2.根据权利要求1所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，所述碳纤维选用碳纤维复合物，由沥青基碳纤维和分散剂组成，所述分散剂优选为阴离子聚丙烯酰胺。3.根据权利要求1所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，所述水泥为高贝利特低热水泥。4.根据权利要求1所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，所述生态烧结料28d活性指数80-90％，需水量比不大于100％，烧失量不大于10％，放射性合格；和/或，所述钒钛矿渣粉中tio2含量为10-25％，活性满足s75矿渣粉要求。5.根据权利要求1所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，所述粗骨料由天然骨料和再生粗骨料组成，所述再生粗骨料为表观密度2450-2800kg/m3，压碎指标小于12％，吸水率小于3.0％的ⅰ类骨料，泥粉含量不大于2.0％，为5～25mm连续级配。6.根据权利要求5所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，所述天然骨料与所述再生粗骨料的质量比为2～2.5：1。7.根据权利要求1所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，所述原料还包括质量浓度为5％以下的泥浆水，其来自于混凝土生产场所产生的废水，所述泥浆水的用量占总用水质量的20-40％。8.根据权利要求1所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，所述原料还包括质量占比为2-3％的生态防水涂料。9.根据权利要求1-8任一项所述的绿低碳装饰性混凝土，其特征在于，以重量份计，所述原料包括：水泥280-290份、钒钛矿渣粉50-55份、生态烧结料50-60份、碳纤维复合物2-3份，生态防水涂料12-15份、人工砂700-750份、再生粗骨料315-330份、天然骨料630-825份、泥浆水40-50份、自来水125-135份和外加剂8.0-8.5份。10.权利要求9所述的绿低碳装饰性混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：再生粗骨料预湿至表观湿润状态，对比饱和面干控制含水率2％以下，按规定重量称取5～25mm天然骨料、预湿的再生粗骨料和颗粒级配符合ⅱ区中砂的人工砂进行搅拌，搅拌时间为5-10s，得到混合物；s2：按规定重量称取水泥、钒钛矿渣粉和生态烧结料加入s1得到的混合物中进行预搅拌10-15s；s3:单独计量规定重量的符合使用浓度的泥浆水，使用前充分搅拌30-60s，按规定重量称取自来水和外加剂，加入s2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为45-60s，得到混合物；s4:将规定重量的碳纤维复合物和生态防水涂料加入s3得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为15-30s，搅拌完毕后进行出料得到预拌混凝土。

技术总结

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种绿低碳装饰性混凝土及其制备方法。所述绿低碳装饰性混凝土，其原料包括水泥、钒钛矿渣粉、生态烧结料、碳纤维、粗骨料和细骨料，所述碳纤维的质量为所述水泥、钒钛矿渣粉和生态烧结料质量总和的0.3-0.5％。本发明的绿低碳混凝土能够提高钒钛矿渣粉、生态烧结料等固体废弃物的利用率，将混凝土结构进行自然养护，得到的产品具有较佳的强度增长、低收缩率、耐久性能和清水饰面效果。能和清水饰面效果。