本發(fā)明屬于混凝土材料，涉及一種利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、瀝青拌合站生產(chǎn)瀝青混合料時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，產(chǎn)生的粉塵常用的處理方式為濕法處理或干法處理。濕法處理會(huì)消耗大量的水，同時(shí)沉淀過后還需要對污水進(jìn)行處理達(dá)到排放指標(biāo)后才可排放污水；干法處理是大多拌合樓采用的方法，即是利用布袋回收粉塵的方式，這種方式回收的粉塵被稱作回收粉。回收粉大部分來源于3mm以下集料中的0.075mm以下的粉，為了減少成本，實(shí)際應(yīng)用中3mm以下石料的含粉量一般在10％左右，因此回收得到的廢粉粒徑小于0.075mm的粉相對較多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一座瀝青拌合站每生產(chǎn)100t瀝青混凝土就會(huì)產(chǎn)生8～10t的回收粉，每年產(chǎn)生的回收粉多達(dá)數(shù)千萬噸，導(dǎo)致回收粉占用大量土地面積。

2、為了減小對環(huán)境的危害，倡導(dǎo)使用綠色建材，一方面需降低高耗能、高污染、高排放的“三高”水泥產(chǎn)量，利用其它材料替代水泥或部分替代水泥應(yīng)用到工程中，另一方面將回收粉應(yīng)用于工程減少其因堆放而占用的土地資源。

3、瀝青混合料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的回收粉的巖性和相應(yīng)地材基本一致，瀝青站回收粉應(yīng)用最多的領(lǐng)域是瀝青混合料、瀝青膠漿，但其塑性指數(shù)不得大于4％，然而實(shí)際工程中瀝青站回收粉的含泥土量較高，在瀝青混合料中的應(yīng)用受到限制，將其應(yīng)用于混凝土中的研究更少。目前，中等強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，膠凝材料中瀝青站回收粉最高摻量不足15％。如果回收粉得不到較好的利用而堆棄處理，不僅造成資源浪費(fèi)，而且還可能帶來粉塵污染。鑒于此，需要開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)回收粉在混凝土中的大摻量應(yīng)用的混凝土及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土及其制備方法，通過采取新的添加劑、配合比設(shè)計(jì)、工藝調(diào)整等實(shí)現(xiàn)回收粉在混凝土中的大摻量應(yīng)用，具體的技術(shù)方案如下：

2、本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土，包括以下重量份的組分：

3、膠凝材料9～21份、粗骨料47～53份、細(xì)骨料25～30份、復(fù)合硅強(qiáng)化劑0.5～1.5份、保坍型聚羧酸減水劑0.3～0.7份和水5～8份；

4、所述膠凝材料為p·o42.5級(jí)水泥3～7份、高爐礦渣粉2～6份、瀝青站回收粉4～8份；

5、所述粗骨料的粒徑為5～25mm；所述細(xì)骨料的粒徑小于5mm，塑性指數(shù)為4％～15％。

6、本發(fā)明制得的利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土中，瀝青站回收粉摻比占總體膠凝材料的30％～60％，摻入較大比例的瀝青站回收粉，一是該回收粉粒徑屬于惰性材料，且為100微米以下的顆粒，通過填充作用，可改善混凝土內(nèi)部孔隙，減少孔隙數(shù)量，使混凝土內(nèi)部更加密實(shí)；二是該回收粉可填充在水泥基體的孔隙結(jié)構(gòu)和粗骨料與新硬化水泥漿體的界面中，提高了水泥基體和界面過渡區(qū)的密實(shí)度；三是填充在孔隙結(jié)構(gòu)中水泥漿體周圍有成核現(xiàn)象，水化產(chǎn)物在水泥漿體表面逐漸形成并沉降，而加速了水泥水化；經(jīng)合理配比后，瀝青站回收粉不僅具有填充孔隙、界面密實(shí)，還具有促進(jìn)水泥水化的作用。摻入高爐礦渣粉，可代替部分水泥，填充p·o42.5級(jí)水泥間更小的空隙，在改善混凝土拌合物工作性能，達(dá)到成型后滿足混凝土力學(xué)性能的同時(shí)，降低膠凝材料成本。

7、因本發(fā)明摻入較大比例的瀝青站回收粉，且塑性指數(shù)較大(4％～15％)，即泥土成分含量較高，添加復(fù)合硅強(qiáng)化劑減小泥土成分對混凝土性能包括工作性、力學(xué)性能以及耐久性的不利影響。這是因?yàn)楫?dāng)骨料中含泥量較大時(shí)，泥土不僅會(huì)占據(jù)混凝土中的部分孔隙，會(huì)降低混凝土的密實(shí)度，還會(huì)與外加劑中的活性成分發(fā)生競爭吸附，導(dǎo)致外加劑的有效成分減少，流動(dòng)性降低，施工難度增加，從而會(huì)降低混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐久性。

8、本發(fā)明摻入的保坍型聚羧酸減水劑是一種含有磺酸基、羧酸基、氨基和聚氧乙烯側(cè)鏈等大分子化合物的高性能減水劑，能夠很大程度改善因含泥量高而造成的混凝土性能的下降問題。當(dāng)保坍型聚羧酸減水劑加入水泥混凝土中時(shí)，尤其是骨料含泥量較大的混凝土中時(shí)，其陰離子主鏈會(huì)吸附于水泥顆粒及其水化產(chǎn)物表面，而側(cè)鏈則插入液相當(dāng)中。這樣，在水泥顆粒表面就會(huì)形成一層帶有支鏈和側(cè)鏈的吸附層，當(dāng)水泥顆粒相互靠近至吸附層產(chǎn)生重疊時(shí)，水泥粒子表面的聚羧酸減水劑支鏈和側(cè)鏈之間便會(huì)產(chǎn)生空間位阻斥力，使水泥粒子之間的水分變?yōu)樽杂伤?，從而促進(jìn)了水泥混凝土的流動(dòng)性的提升和改善。

9、進(jìn)一步地，所述利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土，包括以下重量份的組分：

10、膠凝材料15份、粗骨料50份、細(xì)骨料27份、復(fù)合硅強(qiáng)化劑1份、保坍型聚羧酸減水劑0.5份和水6.5份；

11、所述膠凝材料為p·o42.5級(jí)水泥5份、高爐礦渣粉4份、瀝青站回收粉6份。

12、進(jìn)一步地，所述高爐礦渣粉為s95級(jí)礦粉，比表面積為450～480m2/kg。

13、進(jìn)一步地，所述瀝青站回收粉為石灰?guī)r、玄武巖、花崗巖集料中的一種或多種，所述瀝青站回收粉的細(xì)度≤10％(如采用45μm負(fù)壓篩分法制得)，表觀密度為2.5kg/m3～2.7kg/m3。

14、進(jìn)一步地，所述粗骨料為天然骨料、再生骨料中的一種或兩種的復(fù)合骨料，所述粗骨料的級(jí)配為5～25mm的連續(xù)級(jí)配。

15、進(jìn)一步地，所述細(xì)骨料為河沙、山砂、機(jī)制砂或尾礦砂中的一種或多種，所述細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0。

16、進(jìn)一步地，所述復(fù)合硅強(qiáng)化劑包括以下重量份的組分：硅溶膠20～30份、kh550偶聯(lián)劑10～20份、泥土封堵劑50～60份；

17、所述泥土封堵劑為季戊四醇順丁烯二酸酯，由順丁烯二酸酐、四氟乙烯聚合而成。

18、本發(fā)明復(fù)合硅強(qiáng)化劑由硅溶膠、硅烷類偶聯(lián)劑和泥土封堵劑三者混合、改性而成。本發(fā)明復(fù)合硅強(qiáng)化劑中的泥土封堵劑季戊四醇順丁烯二酸酯利用粒子包覆原理，對具有不粘性的聚氟乙烯(鐵氟龍)進(jìn)行化學(xué)分子結(jié)枝，也就是在四氟乙烯的分子中適量進(jìn)行羧基化，由這種改性的四氟乙烯單體進(jìn)行聚合得到的高分子具有了很強(qiáng)的極性，從而能使含有這種少量物質(zhì)的體系具備了強(qiáng)大的吸附包覆性，由此把多孔隙、吸水率高的瀝青站回收粉中的部分土顆粒包覆起來與水隔絕，進(jìn)而使混凝土具有了流動(dòng)性。

19、本發(fā)明在復(fù)合硅強(qiáng)化劑中摻入硅溶膠具有一定的細(xì)化作用，通過與混凝土中的水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)，形成硅酸鹽，可以減少混凝土中的孔隙率，減少因回收粉中泥土含量高而產(chǎn)生收縮裂縫，使混凝土趨于致密，進(jìn)一步提高其耐久性和抗?jié)B性；另外，硅溶膠還能促進(jìn)水泥的水化反應(yīng)，二氧化硅與水泥水化后的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鈣溶膠，加速混凝土的凝結(jié)硬化過程，提高了混凝土的早期強(qiáng)度。

20、本發(fā)明復(fù)合硅強(qiáng)化劑中的kh550硅烷類偶聯(lián)劑提供的氨基官能團(tuán)，改善材料之間的界面結(jié)合力，可以很好的同固廢膠凝材料結(jié)合，提高材料的分散性，從而提升混凝土的流動(dòng)性；另外，加入硅烷類偶聯(lián)劑可以在高分子聚合物泥土封堵劑季戊四醇順丁烯二酸酯和無機(jī)基材(水泥、細(xì)骨料等)之間形成分子橋，增加粘接強(qiáng)度，提高混凝土材料之間的界面結(jié)合?？梢?，本發(fā)明加入復(fù)合硅強(qiáng)化劑有著對封堵土顆粒吸水、界面結(jié)合以及增強(qiáng)流動(dòng)性的多重強(qiáng)化作用。

21、進(jìn)一步地，所述泥土封堵劑的制備方法為將順丁烯二酸酐、四氟乙烯溶于無水乙醇中，加入引發(fā)劑，在溫度85±5℃、壓力1～3mpa的條件下聚合3～5h，合成泥土封堵劑季戊四醇順丁烯二酸酯，所述順丁烯二酸酐與四氟乙烯的質(zhì)量比為1：850～900；所述無水乙醇的質(zhì)量為所述順丁烯二酸酐與四氟乙烯的質(zhì)量和的4～6倍；所述引發(fā)劑的質(zhì)量為所述順丁烯二酸酐與四氟乙烯的質(zhì)量和的0.05～0.2％。

22、進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑為過氧化鈉。

23、進(jìn)一步地，所述復(fù)合硅強(qiáng)化劑的制備方法為將泥土封堵劑降溫、硅溶膠和kh550偶聯(lián)劑連續(xù)攪拌至少5min，保持溫度在50℃±5℃；然后將制得的反應(yīng)液降溫至常溫，即得復(fù)合硅強(qiáng)化劑。

24、進(jìn)一步地，所述保坍型聚羧酸減水劑為山西八駿馬建材有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為d0001、減水率≥25％的聚羧酸減水劑。

25、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供上述利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土及其制備方法的制備方法，包括如下步驟：

26、s1：將復(fù)合硅強(qiáng)化劑溶于水中，得復(fù)合硅強(qiáng)化劑溶液；

27、s2：將p·o42.5級(jí)水泥、高爐礦渣粉、瀝青站回收粉、細(xì)骨料攪拌混合均勻，然后倒入復(fù)合硅強(qiáng)化劑溶液，繼續(xù)攪拌至少2min，得混合料；

28、s3：將粗骨料和保坍型聚羧酸減水劑加入到混合料中，繼續(xù)攪拌2～4min，即得利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土。

29、本發(fā)明在制備利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土過程中，根據(jù)材料特點(diǎn)，采取了分類分步添加、兩次攪拌的混凝土強(qiáng)制攪拌工藝，即先將復(fù)合硅強(qiáng)化劑溶于水中，再將p·o42.5級(jí)水泥、高爐礦渣粉、瀝青站回收粉、細(xì)骨料倒入強(qiáng)制攪拌，干拌后加入復(fù)合硅強(qiáng)化劑，攪拌成為砂漿混合料；最后將粗骨料以及保坍型聚羧酸減水劑加入繼續(xù)攪拌。通過以上拌和工藝的調(diào)整，不但減弱了泥分與減水劑中的活性成分發(fā)生競爭吸附，導(dǎo)致外加劑的有效成分減少而影響減水效果，且適當(dāng)延長了攪拌時(shí)間，通過瀝青站回收粉的早期封堵、分散均勻、減水劑有效利用、充分拌和，從而在活性膠凝材料相對較少的情況下實(shí)現(xiàn)混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到c30～c45的目標(biāo)。

30、本發(fā)明的有益效果為：

31、本發(fā)明制得的利用高塑性指數(shù)瀝青拌合站回收粉的混凝土減少孔隙率，提高混凝土的流動(dòng)性耐久性和抗?jié)B性等性能，瀝青站回收粉摻比占總體膠凝材料的30％～60％，水膠比在0.36～0.45之間，其抗壓強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到c30～c45，與市售同強(qiáng)度等級(jí)混凝土一樣可用于市政、公路、工民建等工程領(lǐng)域；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了瀝青拌合站回收粉的循環(huán)再利用，減少對新鮮原材料的需求，節(jié)約資源、降低成本、減少環(huán)境污染；而且具有很好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，對企業(yè)降本增效、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。