本發(fā)明涉及一種混凝土的配制方法，特別是一種采用垃圾焚燒爐渣作混凝土內(nèi)養(yǎng)護劑配制混凝土的方法。
背景技術(shù)：
：城市生活垃圾的大量堆積占用土地資源，造成嚴重的環(huán)境污染。利用城市生活垃圾燃燒發(fā)電是減量化處理的主要手段，垃圾的焚燒產(chǎn)生20%飛灰和80%爐渣。飛灰因含有高濃度的Pb，Cd，Hg，Zn，Cu等重金屬以及二噁英、呋喃等高毒性有機污染物，在中國被定為嚴格管控的危險廢物而嚴禁使用。爐渣重金屬含量很低，幾乎不含高毒性有機污染物，如何實現(xiàn)其資源化利用成為國內(nèi)外研究的熱點。將垃圾焚燒爐渣用作土木工程材料的原料是實現(xiàn)其資源化利用的重要途徑之一。近年來，國內(nèi)外學者主要對混凝土礦物摻合料和混凝土骨料等建材資源化應用方面進行了廣泛的研究。目前的研究表明，垃圾焚燒灰渣與水泥基材料的兼容性較差。具體體現(xiàn)在垃圾焚燒灰渣顆粒疏松多孔，顆粒松軟，作混凝土骨料使用時，不僅需水性很大，而且無法為混凝土骨架提供足夠的結(jié)構(gòu)支撐；活性較差，作混凝土礦物摻合料使用等量替代水泥時，混凝土強度大幅下降。多孔吸水材料用于混凝土材料中最有效的方式就是用作混凝土的內(nèi)養(yǎng)護劑。因此，將垃圾焚燒爐渣開發(fā)為新型混凝土內(nèi)養(yǎng)護劑，既能減少環(huán)境污染，又能實現(xiàn)高價值的利用，具有重要研究和應用價值。混凝土的內(nèi)養(yǎng)護是指在混凝土中加入吸水材料，從而在混凝土內(nèi)部形成微型蓄水庫，當混凝土內(nèi)部相對濕度下降時能緩慢向四周釋放水分，補充其內(nèi)部水分消耗，維持混凝土內(nèi)部濕度從而減緩自干燥效應，解決高性能混凝土的低水灰比造成早期收縮開裂的問題。另外，在實際工程中，普通混凝土的養(yǎng)護齡期一般較短，在混凝土停止人工養(yǎng)護后內(nèi)養(yǎng)護劑依然可以較長時間為水泥的進一步水化提供水分，為混凝土后期強度的增長提供了保障。目前混凝土內(nèi)養(yǎng)護材料主要是高吸水性樹脂（SAP），但其分散性較差,吸水-釋水性能極易受混凝土外部溶液影響，在混凝土拌合過程中內(nèi)養(yǎng)護材料與水泥發(fā)生競爭性吸水，影響新拌混凝土的工作性能。而且由于其在堿性溶液中相容性差，混凝土拌合物易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，導致工作性能和強度劣化。在混凝土中摻加多孔結(jié)構(gòu)的輕集料或陶粒，也可以達到當混凝土內(nèi)部濕度下降時補充其內(nèi)部水分消耗的目的，已經(jīng)引起了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注并開展了大量的研究。但這類材料吸水能力較低，摻量較低時達不到內(nèi)養(yǎng)護的效果，摻量過高則會使混凝土的工作性能變差（多孔吸水）、強度明顯下降（顆粒硬度低）等；而且這類材料粒徑相對較大，在有限的摻量下其內(nèi)養(yǎng)護的有效區(qū)域較小，致使混凝土斷面干濕分布極為不均。垃圾焚燒爐渣具有孔隙率高、吸水性大的特點，非常符合混凝土多孔集料類內(nèi)養(yǎng)護劑的特性。垃圾焚燒爐渣為高溫煅燒的熔融物，雖然由于密實程度較低其顆粒硬度略低于天然砂石骨料，但比陶粒等輕質(zhì)集料的硬度大得多，將其用于混凝土中不會引起混凝土強度的顯著降低，是較為理想的內(nèi)養(yǎng)護材料。如果能夠消除這類材料的其它問題，則可實現(xiàn)垃圾焚燒爐渣的資源化利用并能獲得具有優(yōu)異內(nèi)養(yǎng)護性能的高性能混凝土，利用價值將大大提升。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是要提供一種以垃圾焚燒爐渣作內(nèi)養(yǎng)護劑配制混凝土的方法，解決了焚燒垃圾爐渣資源化利用問題，并配制出具有內(nèi)養(yǎng)護效果的高性能混凝土。本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的的基本思路：混凝土的骨架主要靠骨料來搭建，在混凝土受力時粗骨料起到的骨架支撐作用最大，細骨料填充在粗骨料的間隙中，雖然也起著一定的骨架作用，但更多是起著傳力的作用，因此混凝土對粗骨料顆粒硬度的要求顯著大于細骨料。垃圾焚燒爐渣的粒徑一般在5-15mm范圍，需要將其破碎為細骨料使用，以消除其顆粒硬度對混凝土強度的影響。同時將破碎后的垃圾焚燒爐渣預飽水，以消除其多孔吸水對混凝土工作性的影響，同時預飽水吸入的額外水在硬化混凝土中的緩慢釋放可以起到內(nèi)養(yǎng)護的效果。本發(fā)明提出的一種以垃圾焚燒爐渣作內(nèi)養(yǎng)護劑配制混凝土的方法，制備過程如下：步驟1，破碎：將垃圾焚燒爐渣破碎成小于2.36mm連續(xù)級配的初始細集料。步驟2，預飽水過程：將初始細集料在水中浸泡24h以上，待細集料充分飽水后將水濾出，得到飽水細集料。浸泡時間沒有設定的上限，以生產(chǎn)的經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率合理為限。步驟3，配制混凝土：按照《普通混凝土配合比設計規(guī)程》配制混凝土，混凝土配合比中細集料天然砂占混凝土總體積的25%-33%，將步驟2中制得的飽水細集料等體積部分或全部取代混凝土配合比中的天然砂，即：配制的混凝土中，飽水細集料與天然砂的體積比≥20%。所述的垃圾焚燒爐渣為城市生活垃圾焚燒發(fā)電后，從爐床尾端排出經(jīng)凈化、分選處理后的殘余廢渣。本發(fā)明方法配制的混凝土，與現(xiàn)有混凝土相比，具有如下有益效果：（1）其內(nèi)養(yǎng)護劑的摻量大，對混凝土強度影響小垃圾焚燒爐渣為高溫煅燒的熔融物，雖然由于密實程度較低其顆粒硬度略低于天然砂石骨料，但比陶粒等輕質(zhì)集料的硬度大得多。將其用于C60以下混凝土中其全部取代細骨料，以及將其用于高強混凝土中其等量取代不超過30%細骨料，均不會引起混凝土強度的降低，是較為理想的內(nèi)養(yǎng)護材料。（2）其內(nèi)養(yǎng)護劑有較好的吸水能力、內(nèi)養(yǎng)護效果好以焚燒垃圾爐渣制備的細集料的吸水率高達30%以上，明顯高于普通輕集料，能夠為混凝土內(nèi)部的水泥水化提供持續(xù)的供水環(huán)境。儲水釋水性能好，能夠提高混凝土內(nèi)部濕含量，減少混凝土的早期收縮，7d減縮率為不低于70%,14d減縮率可以達到56%。與普通輕集料的部分替代天然集料相比，預飽水的焚燒垃圾爐渣細集料的摻量，可實現(xiàn)細骨料全替代；即使是部分取代，在相同取代率的條件下，焚燒垃圾爐渣細集料顆粒較細（小于2.36mm），在混凝土內(nèi)的分布更均勻，內(nèi)養(yǎng)護的區(qū)域更大，效果更佳。（3）其內(nèi)養(yǎng)護劑分散性好以焚燒垃圾爐渣制備的細集料全部替代天然砂，與高吸水性樹脂相比，預飽水的焚燒垃圾爐渣細集料易于在混凝土內(nèi)部分布均勻，內(nèi)養(yǎng)護效果更好。（4）制備工藝簡單、配制方法簡單易行垃圾焚燒爐渣經(jīng)破碎、飽水后即可制得混凝土內(nèi)養(yǎng)護細骨料；以內(nèi)養(yǎng)護細集料部分或全部取代天然砂，在配合比其他拌制材料不變基礎上，調(diào)整單方用水量，保證新拌混凝土和易性和基準混凝土即可。操作簡單方便，有利于工業(yè)化生產(chǎn)和推廣應用。（5）成本低廉、綜合效益顯著垃圾焚燒爐渣為為城市生活垃圾焚燒發(fā)電殘余的廢渣，成本非常低廉。同時隨著焚燒處理在城市生活垃圾處理方式中所占比重的增加，待處理的垃圾焚燒爐渣產(chǎn)量將大大提高。如能按本發(fā)明的技術(shù)加以應用，既能解決垃圾焚燒爐渣所帶來的環(huán)境污染問題，還可實現(xiàn)其資源化利用，必將帶來顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。具體實施方式實施例：將垃圾焚燒爐渣破碎至粒徑至2.36mm篩篩余不大于5%，在清水中預飽水30h，之后將水過濾掉，得到預飽水的垃圾焚燒爐渣基混凝土內(nèi)養(yǎng)護細集料。按照《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55-2011），垃圾焚燒爐渣內(nèi)養(yǎng)護細集料等體積取代原混凝土配合比（見表1）中的天然砂，調(diào)整配合比中的用水量，在其他拌制材料保持不變并保證和易性和基準混凝土相當?shù)幕A上，制備出垃圾焚燒爐渣基細集料內(nèi)養(yǎng)護混凝土?；炷僚浜媳纫姳?，混凝土抗壓強度測試參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》成型尺寸為100mm*100mm*100mm的混凝土試件；混凝土收縮變形測試參照GB／T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》成型尺寸為100mm*100mm*515mm的混凝土試件，標準養(yǎng)護（(20±2)℃，RH≥95%）3d后，移入干縮室(不密封)，在(60±5)RH，(20±2)℃條件下，測試混凝土的7d、28d抗壓強度以及混凝土的收縮變形。垃圾焚燒爐渣基混凝土內(nèi)養(yǎng)護劑的內(nèi)養(yǎng)護效果見表2。從表2中可以看出，垃圾焚燒爐渣制備的細集料配制的C30混凝土與基準混凝土在力學性能相當，但混凝土的干燥收縮明顯降低。垃圾焚燒爐渣制備的細集料配制的C60混凝土的早期力學性能與基準混凝土差異不大，后期強度略低；混凝土的干燥收縮明顯大大降低，分別降低了71.4%和59.8%。表1混凝土配合比水泥粉煤灰礦渣砂內(nèi)養(yǎng)護細集料石水C30-1240986751240165C30-224098730124067C60-142095405901050165C60-24209540635105075表2內(nèi)養(yǎng)護效果比較本發(fā)明方法中，混凝土混合比不受現(xiàn)行的行業(yè)標準《普通混凝土配合比設計規(guī)程》JGJ55-2011的配合比限制，其核心是用垃圾焚燒爐渣等體積、部分或全部替代天然砂。當前第1頁1 2 3